CN112640079A - 衬底容器的膜扩散器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于运输衬底的系统中的净化扩散器，其包含：i)净化扩散器核心，其具有内部净化气体通道、一或多个扩散器端口及外表面；ii)过滤介质，其固定到所述净化扩散器核心的所述外表面；iii)净化端口连接器，其用于将所述净化扩散器安装到用于运输衬底的衬底容器的净化端口。所述净化扩散器核心可为单体物件，可通过注射模制来形成，且可包含所述内部净化气体通道内的转向器。

Description

衬底容器的膜扩散器
相关申请案的交叉参考
本申请案主张2018年8月28日申请的第62/723,979号美国临时申请案、2019年4月23日申请的第62/837,389号美国临时申请案及2019年7月16日申请的第62/874,647号美国临时申请案的权利，所有所述案的全部内容出于所有目的以引用方式并入本文中。
技术领域
本发明涉及用于运输或存储衬底的系统，其包含容器及用于将所述容器内的环境净化到所要水平的相对湿度、氧气及气悬微粒的系统。
背景技术
一般来说，在处理晶片或衬底之前、处理晶片或衬底期间及处理晶片或衬底之后，利用专用载体或容器来运输及/或存储批量硅晶片或衬底。如本文中所使用，术语衬底可是指半导体晶片、磁盘、平板衬底及其它此类衬底的一或多者。
此类容器大体上经配置以将衬底轴向布置于插槽中且通过其外围边缘或在其外围边缘附近将衬底支撑于插槽中。衬底通常可在径向方向上从容器向上或横向移除。用于传送晶片或衬底的示范性容器可包含前开式晶圆传送盒(FOUP)或前开式晶圆运输盒(FOSB)。在某些配置中，衬底载体的容器部分具有开口或通路以促进将例如氮气或其它净化气体的气体引入及/或排出到载体的内部环境中以置换可能含有污染物的环境空气。
在处理半导体衬底或晶片期间，微粒的存在或产生会带来重大污染问题。污染被认为是半导体工业中良率损失的单个最大原因。随着集成电路的大小不断减小，可污染集成电路的粒子的大小也变小以使污染物的最小化变得更加关键。
当前，为在运输或存储时产生用于容纳衬底的清洁空间，使用惰性气体或清洁干燥空气(CDA)来净化载体的内部环境，惰性气体或CDA通过入口注入到容器的内部中以引起容器内的空气通过出口离开。这些净化气体入口及出口一般位于容器主体或壳体的底面上且从内部延伸穿过其中净化气体入口及出口与净化气体输送系统介接的壳体底面。净化的目标是降低微环境的内部容积中的湿度及氧气水平。净化的挑战是将净化气体快速有效地均匀分布于容器内的衬底上。净化的另一目标是从容器内的环境移除气悬污染物。然而，这些污染物可能被截留于净化系统本身的过滤机构中以导致交叉污染且需要额外清洁。
因此，需要改进净化方法及设备，其依快速有效率方式解决抽空晶片容器的问题，同时控制晶片容器的相对湿度及氧气浓度内部环境。另外，需要一种净化方法及装置，其可允许低压差处的净化气体的高流速，同时最小化净化系统本身对夹带污染物的偏好。
发明内容
简言之，本发明提供用于运输衬底的系统中的净化扩散器及包括此类净化扩散器的系统。根据本文中所描述的各种实施例，本发明提供一种净化扩散器，其最小化微粒污染，同时控制含有此净化扩散器的容器的内部环境内的相对湿度及氧气浓度。另外，所述净化扩散器能够控制系统中的背压以不在惰性气体的高流速期间损失与静态净化源的静态密封界面，同时实现大于99％的粒子过滤效率。
根据本发明的净化扩散器大体上包含：i)净化扩散器核心，其具有内部净化气体通道、一或多个扩散器端口及外表面；ii)过滤介质，其固定到所述净化扩散器核心的所述外表面；及iii)净化端口连接器，其用于将所述净化扩散器安装到用于运输衬底的衬底容器的净化端口。这些元件经布置使得通过所述净化端口连接器进入的净化气体进入所述内部净化气体通道，通过所述扩散器端口来离开所述内部净化气体通道，且通过所述过滤介质而到衬底容器的内部。在一些实施例中，所述净化扩散器核心是集成建构的单体物件，且在一些情况中，在单个模制中由可注射模制、可熔融处理聚合物制成。在各种非限制性实施例中，所述过滤介质可(例如)通过焊接接合剂来直接接合到所述净化扩散器核心的所述外表面，通过黏着剂来固定到所述净化扩散器核心的所述外表面，或通过过滤介质支架来固定到所述净化扩散器核心的所述外表面，在所述情况中，所述过滤介质固定于所述净化扩散器核心与所述过滤介质支架之间且所述过滤介质支架附接到所述净化扩散器核心。此过滤介质支架可通过焊接、摩擦配合、黏着剂、紧固件或其它机构来附接到所述净化扩散器核心。在某些实施例中，所述过滤介质可包含安置或缠绕于所述过滤介质的所述外表面上的网格稀纱布以保护所述过滤介质。
根据各种实施例，所述过滤介质是包含聚烯烃、聚酯、聚砜或含氟聚合物的多孔疏水薄膜或膜，且可具有10微米到1300微米之间、10微米到1000微米之间、10微米到500微米之间或40微米到150微米之间的厚度。在一些实施例中，所述过滤介质是多孔疏水膜，且在某些实施例中，所述过滤介质是疏水超高分子量聚乙烯(UPE)膜。在许多情况中，所述膜或薄膜优选地不起褶且是不起褶膜或薄膜。所述薄膜或膜可用于实现污染物的筛分或不筛分，其取决于潜在污染物。
根据各种实施例，所述净化扩散器核心包含多个扩散器端口。净化气体通过扩散器端口来离开所述内部净化气体通道且通过安置或缠绕于所述净化扩散器核心上的所述过滤介质而进入所述衬底容器的内部。
在一些实施例中，所述净化扩散器核心另外包含一或多个转向器，其从界接所述内部净化气体通道的所述净化扩散器核心的内表面突出到所述内部净化气体通道中。在一些实施例中，所述转向器经交错以能够在单个模制中将所述净化扩散器核心注射模制成单体物件。
在其它实施例中，本发明提供系统，其包含：根据本发明的净化扩散器；及衬底容器，其包含具有开口的容器部分、经调适以被接纳于所述开口中以密封所述衬底容器的内部环境的门及用于准许净化气体到达所述衬底容器的内部的净化端口。所述净化扩散器通过其净化端口连接器来安装到所述净化端口。在一些实施例中，所述衬底容器是前开式晶圆传送盒(FOUP)。
在另一实施例中，本发明提供制造根据本发明的净化扩散器的方法，其包括：a)将所述净化扩散器核心模制成单个单体物件；及b)将过滤介质固定到所述净化扩散器核心的所述外表面。在一些实施例中，通过注射模制来完成将所述净化扩散器核心模制成单个单体物件。在一些实施例中，通过例如脉冲焊接的焊接方法来完成将过滤介质固定到所述净化扩散器核心的所述外表面。
在又一实施例中，本发明提供净化根据本发明的用于运输衬底的系统的方法，其包括使净化气体流通过所述净化端口而进入所述净化扩散器且借此进入所述衬底容器的内部。在一些实施例中，所述净化气体是氮气且所述净化扩散器向所述衬底容器的内部的较低部分提供比所述衬底容器的内部的较高部分更大的净化气体流。
本发明的上述概要不希望描述本发明的每一实施例。还将在以下描述中陈述本发明的一或多个实施例的细节。将从所述描述及权利要求书明白本发明的其它特征、目的及优点。
附图说明
可鉴于接合附图的各种说明性实施例的以下描述来更完全理解本发明。
图1是根据本发明的用于运输衬底的系统的实施例的透视图。
图2是根据本发明的净化扩散器核心的实施例的透视图。
图3是图2的净化扩散器核心的剖视图。
图4是根据本发明的净化扩散器核心的实施例的透视图。
图5是并入图4的净化扩散器核心的根据本发明的净化扩散器的实施例的透视图。
图6A及6B是图4的净化扩散器核心的实施例的细节的透视图。
图7A是根据本发明的实施例的净化扩散器的透视图。
图7B是图7B的净化扩散器的分解图。
图8是展示根据本发明的实施例的净化扩散器的开门相对湿度性能的图形。
尽管本发明可接受各种修改及替代形式，但其具体形式已依举例方式展示于图式中且将被详细描述。然而，应理解，不希望使本发明的方面受限于所描述的特定说明性实施例。相反地，希望覆盖落于本发明的精神及范围内的所有修改、等效物及替代。
具体实施方式
如本说明书及随附权利要求书中所使用，除非内容另有明确规定，否则单数形式“一(a/an)”及“所述”包含多个指涉物。如本说明书及随附权利要求书中所使用，除非内容另有明确规定，否则术语“或”一般用于意指包含“及/或”。
如本文中所使用，“具有”、“包含”、“包括”或其类似者用于意指开放式，且一般意谓“包含(但不限于)”。应了解，术语“由…组成”及“基本上由…组成”归入于术语“包括”及其类似者中。
术语“约”一般是指被视作等效于列举值的数值范围(例如，具有相同功能或结果)。在许多情况中，术语“约”可包含四舍五入到最近有效数的数值。
术语“直接接合”涉及彼此直接接触且接合在一起的两个材料。
术语“集成”或“集成建构”是指单件建构，但其可包含可单独命名的元件，可为单体物件，或可由多个件形成，其中永久接合多个件(例如通过焊接、永久黏着剂、永久紧固件或无法非破坏性反转的方法)以形成单件建构。
术语“单体”或“单体物件”是指单件物件，但其可包含可单独命名的元件，由单件或整分材料形成且不分割所述件或整分部分(例如通过冲压、模制、锻造、机械加工、雕塑或其类似者)，且在元件之间无接缝或接点。
使用端点所表示的数值范围包含归入所述范围内的所有数值(例如1到5包含1、1.5、2、2.75、3、3.80、4及5)。
除非另有规定，否则本文中所使用的所有科技术语具有本技术中所常用的含义。
应参考图式来解读以下详细描述，其中不同图式中的类似元件编号相同。详细描述及附图(其未必按比例绘制)描绘说明性实施例且不希望限制本发明的范围。所描绘的说明性实施例仅希望是示范性的。除非明确说明相反，否则任何说明性实施例的所选择特征可并入到额外实施例中。
本发明提供用于运输衬底的系统中的净化扩散器及包括此类净化扩散器的系统。此类系统通常包含衬底容器，其包括：容器部分，其包含界定开口的顶壁、底壁、后壁及两个侧壁；门，其经调适以被接纳于所述开口中以密封内部环境；及净化端口，其准许净化气体到达所述衬底容器的内部。一些此类衬底容器通常被称为FOUP或FOSB。通常可通过前开口来水平插入及移除衬底。形成于内侧中的插槽固持衬底，最常见的是半导体晶片。门与外壳接合以形成与环境大气隔离的密封内部空间。通常，门及衬底容器经调适以由自动或机器人机构操纵。同样地，可由自动或机器人机构将衬底放入衬底容器中或从衬底容器移除衬底。净化端口可位于外壳部分的底壁(或底板)中，且通常包含用于安装净化扩散器的净化端口连接器且与其形成密封的硬件。
根据本文中所描述的各种实施例，净化扩散器经调适以将净化气体分布于衬底容器的内部中。导引净化气体通过净化端口及净化端口连接器而进入净化扩散器内的净化气体通道。净化气体通过扩散器端口来离开内部净化气体通道且通过过滤介质而进入衬底容器的内部。可通过使用净化扩散器来控制净化气体在衬底容器的内部内的分布以避免死点且实现所要分布。可使用任何适合净化气体，其可包含清洁干燥空气(CDA)及惰性气体，例如氮气。净化扩散器的设计可适应于所选择净化气体。例如，当使用比空气轻的气体(例如氮气)时，更多流动到衬底容器的内部的较低部分可导致容器及其内容物更均匀净化污染物、微粒及湿气。在一些实施例中，衬底容器可另外包含净化出口以允许净化气体流出容器。在其它情况中，在移除门时净化容器且净化气体通过容器之前开口离开。
根据本发明的净化扩散器包含净化扩散器核心，其具有内部净化气体通道及一或多个扩散器端口以允许净化气体从内部净化气体通道离开到净化扩散器核心的外部而进入衬底容器的内部。净化扩散器核心可包含用于附接到安装装置的特征，通常在与净化端口连接器对置的净化扩散器核心的端处。在一些实施例中，净化扩散器核心是集成建构，使得其是单体物件。净化扩散器核心可由任何适合材料制成，材料可包含可注射模制材料、可熔融处理聚合物、含氟聚合物、聚烯烃或氟化聚烯烃。在一些情况中，净化扩散器核心可由碳填充材料制成以促进消除静电放电。应选择使释气率最小化的净化扩散器核心制成材料。
在一些情况中，净化扩散器可经定大小以最小化衬底容器的内部环境内的净化扩散器的材料质量。衬底容器中的材料质量可吸收来自晶片工艺的排气(空气分子污染(AMC))(例如硼、氨、氯或氟)且接着将这些污染物解吸回容器环境中以潜在地引起晶片良率损失。减少内部环境中的材料量可改进AMC吸收及解吸的偏好。用于减少晶片容器的内部环境内的材料质量的方法是相对于衬底容器的内部高度且更特定来说，相对于从容器部分的顶壁测量到衬底容器的容器部分的底壁的衬底的内部高度来减小净化扩散器的总长度或高度。在一些实施例中，净化扩散器的长度或高度不超过从衬底容器的容器部分的顶壁测量到底壁的衬底容器的内部的高度的85％，在其它实施例中，不超过衬底容器的高度的75％、65％、60％、55％、50％、45％或40％。在一些此类实施例中，净化扩散器的长度或高度是衬底容器的内部高度的至少20％，在其它实施例中，是衬底容器的内部高度的至少25％、30％或35％。在一些情况中，净化扩散器可具有从100mm到170mm、从105mm到160mm或从110mm到150mm的范围内的长度。在特定实施例中，净化扩散器具有150mm的长度。在另一实施例中，净化扩散器具有110mm的长度。可基于预期应用来选择或优化相对于衬底容器的高度所测量的净化扩散器的总长度。例如，可基于净化气体的类型、净化气体的流速及/或容器的环境中的相对湿度及氧气的可接受水平及/或由净化扩散器夹带的污染物的性质(但不限于此)来优化净化扩散器的长度。在一些实施例中，具有相对于衬底容器的高度的减小高度或长度的净化扩散器可与用于减少容器的内部环境内的污染物及/或用于控制相对湿度及氧气水平的其它实施例(如本文中所揭示)组合使用。
内部净化气体通道可具有等于或小于净化扩散器核心的长度的长度。在一些实施例中，内部气体通道的长度不超过衬底容器的内部高度的85％，在其它实施例中，不超过75％、65％、60％、55％、50％、45％或40％。在一些此类实施例中，内部气体通道的长度是衬底容器的内部高度的至少20％，在其它实施例中，至少25％、30％或35％。
净化扩散器可包含沿净化扩散器核心的长度分布的多个扩散器端口。净化气体通过扩散器端口来离开内部净化气体通道。在一些情况中，净化气体离开内部净化气体通道且通过安置或缠绕于净化扩散器核心上的过滤介质而进入衬底容器的内部。扩散器端口可具有沿净化扩散器核心的长度的何适合形状、大小及位置。扩散器端口的分布及特性可经选择以实现净化气流的所要分布，且是均匀或可变动。在一些实施例中，扩散器端口的行彼此偏移，使得最靠近净化端口连接器的扩散器端口与最远离净化端口连接器的扩散器端口之间的内部净化气体通道的每一部分可通过沿垂直于净化扩散器的长度的线的扩散器端口接入。此设计能够通过模制过程(例如使用侧拉、顶起、凸轮作用或滑动的注射模制过程)来将净化扩散器核心制造成具有连续内部通道(内部净化气体通道)的单体物件。
在一些实施例中，净化扩散器核心另外包含转向器，其从净化扩散器核心的内表面(即，界接内部净化气体通道的净化扩散器核心的内表面)突出到内部净化气体通道中。转向器可为任何适合形状(例如鳍片或栓钉)，或可跨内部净化气体通道自净化扩散器核心的内表面上的第一位置桥接到净化扩散器核心的内表面上的第二单独位置。转向器可能妨碍但通常不会阻止净化气体流动到内部净化气体通道的其它部分。可选择转向器的分布及特性以实现净化气流的所要分布。转向器的分布及特性可沿内部净化气体通道的长度均匀或可变动。在一些实施例中，扩散器核心在接近净化端口的内部净化气体通道的第一段中包含转向器且在远离净化端口的内部净化气体通道的第二段中不包含转向器。
可通过任何适合方法来制造净化扩散器核心。通常。可使用例如注射模制的热熔模制方法。在一些情况中，如本文中所描述，净化扩散器核心经注射模制以产生一体成型的单体物件。
根据本发明的净化扩散器包含安置于净化扩散器核心的外表面上且固定到净化扩散器核心的外表面的过滤介质。过滤介质可分段呈现，或更典型地，可呈缠绕净化扩散器核心的圆周的单个片材的形式。在一些实施例中，过滤介质(例如)通过包含(但不限于)热焊接接合剂、脉冲焊接接合剂及超音波焊接接合剂的焊接接合剂来直接接合到净化扩散器核心的外表面。将过滤介质焊接或接合到净化扩散器核心提供在不使用黏着剂或紧固件的情况下将过滤介质防漏接合到净化扩散器核心的所要特征。
在其它实施例中，过滤介质通过黏着剂来固定到净化扩散器核心的外表面。在其它实施例中，过滤介质通过过滤介质支架来固定到净化扩散器核心的外表面，其中过滤介质固定于净化扩散器核心与过滤介质支架之间且过滤介质支架附接到净化扩散器核心。过滤介质支架可通过焊接、摩擦配合、黏着剂、紧固件或其它适合机构来附接到净化扩散器核心。在附接之后，通过施加热以产生与净化扩散器核心的较紧密配合来使过滤介质适当缩小。通常，过滤介质覆盖净化扩散器核心的每一扩散器端口。通常，过滤介质经附接使得通过扩散器端口离开的净化气体无法不通过过滤介质而进入衬底容器的内部。在一些实施例中，过滤介质可具有网格稀纱布，其安置于过滤介质上以向过滤介质提供保护且允许安全处置过滤介质。网格稀纱布可在无黏着剂或紧固件的情况下贴附到过滤介质。在一些情况中，网格稀纱布可缠绕过滤介质的外表面。替代地，网格稀纱布可脉冲焊接到过滤介质。
过滤介质可为用于控制相对湿度及氧气的任何适合材料，可另外从通过过滤介质的气流移除微粒。在各种实施例中，过滤介质可包含织造、非织造、筛分、非筛分、熔喷、芯鞘、薄膜或膜材料且可包含聚烯烃(包含聚丙烯、聚乙烯、高密度聚乙烯或超高分子量聚乙烯)、聚酯、聚砜、含氟聚合物、聚酰胺或聚酰亚胺聚合物。过滤介质优选地不起褶，使得其是不起褶过滤介质。在一些实施例中，过滤介质是多孔疏水薄膜。在其它实施例中，过滤介质是多孔疏水膜。在实施例中，过滤介质是多孔疏水超高分子量聚乙烯膜。过滤介质可经激光烧蚀以修改多孔性。在一些实施例中，过滤介质具有10微米到1300微米之间、10微米到1000微米之间、10微米到500微米之间或40微米到150微米之间的厚度。
在一方面中，过滤介质可相对于称为“泡点”的性质来特征化，泡点是多孔过滤膜的默认性质。泡点对应于孔径，其可对应于过滤性能，例如通过保持率所测量。较小孔径可与较高泡点相关且通常与较高过滤性能(较高保持率)相关。优选用于过滤介质的膜展现相对较高泡点及有效流量水平(流速)的组合。膜过滤介质的有效平均泡点的实例可在从2psi到400psi的范围内，例如，在从5psi到15psi的范围内。为测量平均泡点，将过滤介质的样品放置于保持器中。通过保持器来对空气加压且将流速测量为压力的函数。接着，将低表面张力流体HFE-7200(3M)引入到膜以润湿膜。通过在过滤介质的内部处通过保持器来对空气加压且将空气流量测量为压力的函数。平均泡点是湿膜的空气流量与干膜的空气流量的比率是0.5时的压力。在20摄氏度到25摄氏度之间的范围内的温度处执行测试。
在一些实施例中，示范性膜过滤介质可具有一大小(平均孔径)的孔以被视作微孔滤膜或超滤膜。微孔膜可具有从约0.05微米到约10微米的范围内的平均孔径。超滤膜可具有从0.001微米到约0.05微米的范围内的平均孔径。孔径通常报告为可通过已知技术(例如水银孔率法(MP)、扫描电子显微术(SEM)、液体置换(LLDP)或原子力显微术(AFM))来测量的多孔材料的平均孔径。
根据本发明的净化扩散器通常包含用于将净化扩散器安装到衬底容器的净化端口的净化端口连接器。在一些实施例中，净化端口连接器是与净化扩散器核心集成的建构，使得净化核心及净化端口连接器形成单体物件。在其它实施例中，净化端口连接器是与净化扩散器核心分离但可附接到净化扩散器核心的部分。净化端口连接器及净化扩散器核心通常依可密封方式连接，使得净化气体无法从净化端口连接器与净化扩散器核心之间的净化扩散器逸出。净化端口连接器可由任何适合材料(包含上文针对净化扩散器核心所列举的材料)制成。
参考图1，根据本发明的实施例的用于运输衬底的系统包含衬底容器190。衬底容器190的前边缘192包围前开口且经调适以接受门(未展示)，门经调适以密封由前边缘192界定的开口。通常，门(未展示)及衬底容器190经调适以由自动或机器人机构操纵。净化扩散器110经描绘为无过滤介质固定到外表面以显露净化扩散器核心120。根据实施例，净化扩散器核心120包含以纵向行布置的扩散器端口130、132。在图1所描绘的实施例中，第一行扩散器端口130从第二列扩散器端口132偏移，其中扩散器端口130的中心大体上与扩散器端口132之间的边界对准，且反之亦然。净化扩散器核心120还包含内部净化气体通道(不可见)。净化端口连接器140附接到净化扩散器核心120的底端。净化端口连接器140安装到净化端口(不可见，因为其由净化端口连接器140占据及覆盖)。净化端口穿过衬底容器190。在衬底容器190的净化期间，净化气体通过净化端口进入到净化端口连接器140中且借此进入到净化扩散器核心120的内部净化气体通道中。接着，净化气体通过扩散器端口130、132离开内部净化气体通道。当过滤介质安装于净化扩散器核心120的外表面上时，通过扩散器端口130、132离开内部净化气体通道的净化气体通过过滤介质而进入衬底容器190的内部194。衬底容器190还配备有衬底支撑件196，其界定用于通过其外围边缘或在其外围边缘附近存储衬底(未展示)的插槽。根据需要或期望，任选安装硬件180可提供净化扩散器110到衬底容器190的额外附接。
参考图2及3，这些图(分别)是根据本发明的净化扩散器核心的实施例的透视图及剖视图。净化扩散器核心220使其底端连接到净化端口连接器240。净化端口连接器240经调适以连接到衬底容器的净化端口。净化扩散器核心220包含内部净化气体通道260，其提供通过净化端口进入的净化气体通过净化端口连接器240而到所有扩散器端口230、232、234的通路。净化扩散器核心220包含以纵向行布置的扩散器端口230、232、234。在一些实施例中，如图2及3中所描绘，扩散器端口列230从扩散器端口行232、234偏移，其中扩散器端口230的中心大体上与扩散器端口232、234之间的边界对准，且反之亦然。当扩散器端口230、232、234依此方式交错时，最靠近净化端口连接器的扩散器端口与最远离净化端口连接器的扩散器端口之间的内部净化气体通道260的每一部分可通过沿垂直于净化扩散器的长度的线的扩散器端口接入。此设计能够通过模制过程(例如使用侧拉、顶起、凸轮作用或滑动的注射模制过程)来将净化扩散器核心220制造成具有连续内部通道(内部净化气体通道260)的单体物件。净化扩散器核心220经调适以与安装硬件组件280接合。
另外，净化扩散器核心220可任选地包含转向器265，其从界接内部净化气体通道260的净化扩散器核心220的内表面突出到内部净化气体通道260中。转向器265减慢及/或导引净化气体的流动，但不完全阻止净化气体流动到沿内部净化气体通道260的另一点。在此实施例中，转向器265跨内部净化气体通道260从净化扩散器核心220的内表面上的第一位置桥接到净化扩散器核心220的内表面上的第二及单独位置。在此实施例中，净化扩散器核心220在接近净化端口连接器240的内部净化气体通道260的第一段266中包含转向器265，且在远离净化端口连接器240的内部净化气体通道260的第二段267中不包含转向器。
参考图4及5，图4是根据本发明的净化扩散器核心的实施例的透视图。图5是并入图4的净化扩散器核心的根据本发明的净化扩散器的实施例的透视图。净化扩散器410包含净化扩散器核心420。净化扩散器核心420在其底端连接到净化端口连接器440。净化端口连接器440经调适以连接到衬底容器的净化端口。净化扩散器核心420包含内部净化气体通道(不可见)，其提供通过净化端口进入的净化气体通过净化端口连接器440而到所有扩散器端口430、432的通路。净化扩散器核心420包含以纵向行布置的扩散器端口430、432。扩散器端口列430从扩散器端口行432偏移，其中扩散器端口430的中心大体上与扩散器端口432之间的边界对准，且反之亦然。如上文所提及，当扩散器端口430、432依此方式交错时，最靠近净化端口连接器的扩散器端口与最远离净化端口连接器的扩散器端口之间的内部净化气体通道的每一部分可通过沿垂直于净化扩散器的长度的线的扩散器端口接入。此设计能够通过模制过程(例如使用侧拉、顶起、凸轮作用或滑动的注射模制过程)来将净化扩散器核心420制造成具有连续内部通道(内部净化气体通道)的单体物件。
参考图6A及6B，这些图是图4的净化扩散器核心及其组合件的细节的透视图。净化扩散器核心420使其底端连接到净化端口连接器440。接合突片442将净化端口连接器440固定附接到净化扩散器核心420。密封件444防止净化气体在净化端口连接器440与净化扩散器核心420之间的界面处逸出。展示扩散器端口430、432。
再次参考图5，过滤介质450固定到净化扩散器核心420的外表面，使得通过净化端口连接器440进入净化扩散器410的来自净化端口的净化气体进入内部净化气体通道，通过扩散器端口430、432离开内部净化气体通道，且通过过滤介质450而进入衬底容器的内部。
图7A是根据又一实施例的净化扩散器510的透视图且图7B是其分解图。净化扩散器510包含安置于净化扩散器核心520上的多孔膜。类似于上文参考图4及5所论述的实施例，净化扩散器核心520使其底端连接到净化端口连接器540。净化端口连接器540经调适以连接到衬底容器的净化端口。净化扩散器核心520包含内部净化气体通道(不可见)，其提供通过净化端口进入的净化气体通过净化端口连接器540而到所有扩散器端口530、532的通路。净化扩散器核心520包含以纵向行布置的扩散器端口530、532。扩散器端口行530从扩散器端口列532偏移，其中扩散器端口530的中心大体上与扩散器端口532之间的边界对准，且反之亦然。如上文所提及，当扩散器端口530、532依此方式交错时，最靠近净化端口连接器的扩散器端口与最远离净化端口连接器的扩散器端口之间的内部净化气体通道的每一部分可通过沿垂直于净化扩散器的长度的线的扩散器端口接入。过滤介质550固定到净化扩散器核心520的外表面，使得通过净化端口连接器540进入净化扩散器510的来自净化端口的净化气体进入内部净化气体通道，通过扩散器端口530、532离开内部净化气体通道，且通过过滤介质550而进入衬底容器的内部。
如图7B中所展示，网格稀纱布545可安置于过滤介质550上以向过滤介质550提供保护且允许安全处置过滤介质550。网格稀纱布可在无黏着剂或紧固件的情况下贴附到过滤介质。在一些情况中，网格稀纱布545可缠绕过滤介质550的外表面。替代地，网格稀纱布545可脉冲焊接到过滤介质550。
如本文中所描述，过滤介质450、550可为用于控制相对湿度及氧气的任何适合材料，可另外从通过过滤介质的气流移除微粒。在各种实施例中，过滤介质可包含织造、非织造、筛分、非筛分、熔喷、芯鞘、薄膜或膜材料且可包含聚烯烃(包含聚丙烯、聚乙烯、高密度聚乙烯或超高分子量聚乙烯)、聚酯、聚砜、含氟聚合物、聚酰胺或聚酰亚胺聚合物。过滤介质优选地不起褶，使得其是不起褶过滤介质。在一些实施例中，过滤介质是多孔疏水薄膜。在其它实施例中，过滤介质是多孔疏水膜。在优选实施例中，过滤介质是多孔疏水超高分子量聚乙烯(UPE)膜。在一些情况中，UPE膜经选择使得其在系统中提供大于99％的粒子保持率及小于65kPa的背压。
图8是展示根据本文中所描述的实施例的包含UPE膜的净化扩散器的开门相对湿度(RH％)性能的图形。使用定位于衬底容器前面、左右及后面的传感器来测量相对湿度水平。环境中的初始相对湿度水平是50％RH。在移除门之后将净化气体引入到衬底容器中。对容纳于衬底容器内的25个晶片的每一者重复测试。如图8中所展示，UPE膜净化扩散器在开门净化测试期间有效最小化每一晶片及每一位置处的容器环境中的相对湿度水平。
所选择实施例
以下编号实施例希望进一步说明本发明，但不应被解释为严格限制本发明。
实施例1.一种用于运输衬底的系统，其包括：
a)衬底容器，其包括具有开口的容器部分、经调适以密封所述开口的门及用于准许净化气体到达所述衬底容器的内部的净化端口；及
b)净化扩散器，其安装到所述净化端口，所述净化扩散器包括：
i)净化扩散器核心，其具有内部净化气体通道、一或多个扩散器端口及外表面；及
ii)过滤介质，其固定到所述净化扩散器核心的所述外表面；
所述系统经布置使得存在连续路径来使通过所述净化端口进入的净化气体进入所述内部净化气体通道，通过所述扩散器端口离开所述内部净化气体通道，且通过所述过滤介质而进入所述衬底容器的所述内部。
实施例2.根据实施例1所述的系统，其中所述净化扩散器核心是单体物件。
实施例3.根据实施例1所述的系统，其中所述净化扩散器核心是包括可注射模制材料且在单个模制中制造的单体物件。
实施例4.根据实施例3所述的系统，其中所述可注射模制材料是可熔融处理聚合物。
实施例5.根据实施例1到4中任一实施例所述的系统，其中所述过滤介质直接接合到所述净化扩散器核心的所述外表面。
实施例6.根据实施例5所述的系统，其中所述过滤介质通过焊接接合剂来直接接合到所述净化扩散器核心的所述外表面。
实施例7.根据实施例5所述的系统，其中所述过滤介质由选自热焊接接合剂、脉冲焊接接合剂及超音波焊接接合剂的焊接接合剂来直接接合到所述净化扩散器核心的所述外表面。
实施例8.根据实施例1到4中任一实施例所述的系统，其中所述过滤介质通过黏着剂来固定到所述净化扩散器核心的所述外表面。
实施例9.根据实施例1到4中任一实施例所述的系统，其中所述过滤介质通过过滤介质支架来固定到所述净化扩散器核心的所述外表面，其中所述过滤介质固定于所述净化扩散器核心与所述过滤介质支架之间且所述过滤介质支架附接到所述净化扩散器核心。
实施例10.根据实施例1到9中任一实施例所述的系统，其中所述过滤介质是包括聚烯烃、聚酯、聚砜或含氟聚合物的多孔疏水薄膜。
实施例11.根据实施例1到9中任一实施例所述的系统，其中所述过滤介质是疏水超高分子量聚乙烯膜。
实施例12.根据实施例1到11中任一实施例所述的系统，其中所述净化端口包括于所述衬底容器的第一壁中，所述第一壁跨所述衬底容器的所述内部面向所述衬底容器的对置壁；其中所述净化端口与所述对置壁之间的最小距离是所述衬底容器的所述内部的高度；其中所述净化扩散器具有净化扩散器长度，其是所述净化扩散器在安装到所述净化端口时朝向所述对置壁延伸的距离；且其中所述净化扩散器长度不超过所述衬底容器的所述内部的所述高度的85％。
实施例13.根据实施例12所述的系统，其中所述净化扩散器长度不超过所述衬底容器的所述内部的所述高度的60％。
实施例14.根据实施例12或13所述的系统，其中所述净化扩散器长度是所述衬底容器的所述内部的所述高度的至少20％。
实施例15.根据实施例1到14中任一实施例所述的系统，其中所述净化端口包括于所述衬底容器的第一壁中，所述第一壁跨所述衬底容器的所述内部面向所述衬底容器的对置壁；其中所述净化端口与所述对置壁之间的最小距离是所述衬底容器的所述内部的所述高度；其中所述内部净化气体通道具有内部净化气体通道长度，其是在所述净化扩散器安装到所述净化端口时所述内部净化气体通道朝向所述对置壁延伸的距离；且其中所述内部净化气体通道长度不超过所述衬底容器的所述内部的所述高度的85％。
实施例16.根据实施例14所述的系统，其中所述内部净化气体通道长度不超过所述衬底容器的所述内部的所述高度的60％。
实施例17.根据实施例14或15所述的系统，其中所述内部净化气体通道长度是所述衬底容器的所述内部的所述高度的至少20％。
实施例18.根据实施例1到17中任一实施例所述的系统，其中所述净化扩散器核心另外包括一或多个转向器，所述一或多个转向器从界接所述内部净化气体通道的所述净化扩散器核心的内表面突出到所述内部净化气体通道中。
实施例19.根据实施例18所述的系统，其中一或多个转向器跨所述内部净化气体通道从所述净化扩散器核心的所述内表面上的第一位置桥接到所述净化扩散器核心的所述内表面上的第二位置，所述第二位置与所述第一位置分离。
实施例20.根据实施例17或19所述的系统，其中所述扩散器核心在接近所述净化端口的所述内部净化气体通道的第一段中包括一或多个转向器且在远离所述净化端口的所述内部净化气体通道的第二段中不包括转向器。
实施例21.根据实施例20所述的系统，其中所述第一段小于所述第二段。
实施例22.根据实施例1到21中任一实施例所述的系统，其中所述扩散器端口经交错使得最靠近所述净化端口连接器的所述扩散器端口与最远离所述净化端口连接器的所述扩散器端口之间的所述内部净化气体通道的每一部分可通过沿垂直于所述净化扩散器的长度的线的扩散器端口接入。
实施例23.根据实施例1到22中任一实施例所述的系统，其中所述衬底容器是前开式晶圆传送盒(FOUP)。
实施例24.根据实施例1到23中任一实施例所述的系统，其中所述衬底是半导体晶片。
实施例25.一种用于运输衬底的系统中的净化扩散器，其包括：
i)净化扩散器核心，其具有内部净化气体通道、一或多个扩散器端口及外表面；
ii)过滤介质，其固定到所述净化扩散器核心的所述外表面；及
iii)净化端口连接器，其用于将所述净化扩散器安装到用于运输衬底的衬底容器的净化端口；
所述净化扩散器经布置使得存在连续路径来使通过所述净化端口连接器进入的净化气体进入所述内部净化气体通道，通过所述扩散器端口离开所述内部净化气体通道，且通过所述过滤介质。
实施例26.根据实施例25的净化扩散器，其中所述净化扩散器核心是集成建构。
实施例27.根据实施例25的净化扩散器，其中所述净化扩散器核心是单体物件。
实施例28.根据实施例24到25中任一实施例所述的净化扩散器，其中所述净化扩散器核心是包括可注射模制材料且在单个模制中制造的单体物件。
实施例29.根据实施例28的净化扩散器，其中所述可注射模制材料是可熔融处理聚合物。
实施例30.根据实施例25到29中任一实施例所述的净化扩散器，其中所述过滤介质直接接合到所述净化扩散器核心的所述外表面。
实施例31.根据实施例25到29中任一实施例所述的净化扩散器，其中所述过滤介质通过焊接接合剂来直接接合到所述净化扩散器核心的所述外表面。
实施例32.根据实施例31的净化扩散器，其中所述过滤介质通过选自热焊接接合剂、脉冲焊接接合剂及超音波焊接接合剂的焊接接合剂来直接接合到所述净化扩散器核心的所述外表面。
实施例33.根据实施例25到29中任一实施例所述的净化扩散器，其中所述过滤介质通过黏着剂来固定到所述净化扩散器核心的所述外表面。
实施例34.根据实施例25到29中任一实施例所述的净化扩散器，其中所述过滤介质通过过滤介质支架来固定到所述净化扩散器核心的所述外表面，其中所述过滤介质固定于所述净化扩散器核心与所述过滤介质支架之间且所述过滤介质支架附接到所述净化扩散器核心。
实施例35.根据实施例25到29中任一实施例所述的净化扩散器，其中所述过滤介质是包括聚烯烃、聚酯、聚砜或含氟聚合物的多孔疏水薄膜。
实施例36.根据实施例25到35中任一实施例所述的净化扩散器，其中所述过滤介质具有10微米到1300微米之间的厚度。
实施例37.根据实施例25到36中任一实施例所述的净化扩散器，其中所述净化扩散器核心另外包括一或多个转向器，所述一或多个转向器从界接所述内部净化气体通道的所述净化扩散器核心的内表面突出到所述内部净化气体通道中。
实施例38.根据实施例37所述的净化扩散器，其中一或多个转向器跨所述内部净化气体通道从所述净化扩散器核心的所述内表面上的第一位置桥接到所述净化扩散器核心的所述内表面上的第二位置，所述第二位置与所述第一位置分离。
实施例39.根据实施例37或38所述的净化扩散器，其中所述扩散器核心在接近所述净化端口连接器的所述内部净化气体通道的第一段中包括一或多个转向器且在远离所述净化端口连接器的所述内部净化气体通道的第二段中不包括转向器。
实施例40.根据实施例39所述的净化扩散器，其中所述第一段小于所述第二段。
实施例41.根据实施例25到40中任一实施例所述的净化扩散器，其中所述扩散器端口经交错使得最靠近所述净化端口连接器的所述扩散器端口与最远离所述净化端口连接器的所述扩散器端口之间的所述内部净化气体通道的每一部分可通过沿垂直于所述净化扩散器的长度的线的扩散器端口接入。
实施例42.一种制造根据实施例25到41中任一实施例所述的净化扩散器的方法，其包括：
a)将所述净化扩散器核心模制成单个单体物件；及
b)将过滤介质固定到所述净化扩散器核心的所述外表面。
实施例43.根据实施例42所述的方法，其中通过注射模制来完成步骤a)。
实施例44.根据实施例42或43所述的方法，其中通过焊接来完成步骤b)。
实施例45.根据实施例42或43所述的方法，其中通过脉冲焊接来完成步骤b)。
实施例46.根据实施例42或43所述的方法，其中通过附接过滤介质支架来完成步骤b)，其中所述过滤介质固定于所述净化扩散器核心与所述过滤介质支架之间且所述过滤介质支架附接到所述净化扩散器核心。
实施例47.一种净化根据实施例1到24中任一实施例所述的用于运输衬底的系统的方法，其包括使净化气体流通过所述净化端口而进入所述净化扩散器且借此进入所述衬底容器的所述内部。
实施例48.根据实施例45所述的方法，其中所述净化气体是氮气。
实施例49.根据实施例45所述的方法，其中所述净化气体是清洁干燥空气(CDA)。
实施例50.根据实施例47所述的方法，其中所述净化扩散器向所述衬底容器的所述内部的较低部分提供比所述衬底容器的所述内部的较高部分更大的净化气体流。
在不背离本发明的范围及原理的情况下，所属领域的技术人员将明白本发明的各种修改及更改，且应理解，本发明不应严格受限于上文所陈述的说明性实施例。

Claims (19)

1.一种用于运输衬底的系统中的净化扩散器，其包括：
i)净化扩散器核心，其具有内部净化气体通道、一或多个扩散器端口及外表面；
ii)过滤介质，其固定到所述净化扩散器核心的所述外表面；及
iii)净化端口连接器，其用于将所述净化扩散器安装到用于运输衬底的衬底容器的净化端口；
所述净化扩散器经布置使得存在连续路径来使通过所述净化端口连接器进入的净化气体进入所述内部净化气体通道，通过所述扩散器端口离开所述内部净化气体通道，且通过所述过滤介质。
2.根据权利要求1所述的净化扩散器，其中所述净化扩散器核心是单体物件。
3.根据权利要求1所述的净化扩散器，其中所述净化扩散器核心是包括可注射模制、可熔融处理聚合物的单体物件。
4.根据权利要求1到3中任一权利要求所述的净化扩散器，其中所述过滤介质通过焊接接合剂来直接接合到所述净化扩散器核心的所述外表面。
5.根据权利要求1到3中任一权利要求所述的净化扩散器，其中所述过滤介质由黏着剂来固定到所述净化扩散器核心的所述外表面。
6.根据权利要求1到3中任一权利要求所述的净化扩散器，其进一步包括安置于所述过滤介质上的稀纱布。
7.根据权利要求1到6中任一权利要求所述的净化扩散器，其中所述过滤介质是包括聚烯烃、聚酯、聚砜或含氟聚合物的多孔疏水薄膜。
8.根据权利要求1到6中任一权利要求所述的净化扩散器，其中所述过滤介质是包括聚烯烃、聚酯、聚砜或含氟聚合物的疏水膜。
9.根据权利要求1到8中任一权利要求所述的净化扩散器，其中所述过滤介质是疏水超高分子量聚乙烯膜。
10.根据权利要求1到9中任一权利要求所述的净化扩散器，其中所述净化扩散器核心另外包括一或多个转向器，所述一或多个转向器从界接所述内部净化气体通道的所述净化扩散器核心的内表面突出到所述内部净化气体通道中。
11.根据权利要求1到10中任一权利要求所述的净化扩散器，其中所述扩散器端口经交错使得最靠近所述净化端口连接器的所述扩散器端口与最远离所述净化端口连接器的所述扩散器端口之间的所述内部净化气体通道的每一部分可通过沿垂直于所述净化扩散器的长度的线的扩散器端口接入。
12.一种用于运输衬底的系统，其包括：
a)衬底容器，其包括具有开口的容器部分、经调适以接纳于所述开口中的门及用于准许净化气体到达所述容器部分的内部的净化端口；及
b)根据权利要求1到11中任一权利要求所述的净化扩散器，其通过所述净化端口连接器来安装到所述净化端口，所述净化扩散器经布置使得存在连续路径来使通过所述净化端口进入的净化气体进入所述内部净化气体通道，通过所述扩散器端口离开所述内部净化气体通道，且通过所述过滤介质而进入所述衬底容器的所述内部。
13.根据权利要求12所述的系统，其中所述净化端口界定于所述衬底容器的第一壁中，所述第一壁跨所述衬底容器的所述内部面向所述衬底容器的对置壁；其中从所述容器部分的顶壁到底壁测量所述衬底容器的高度且其中所述净化扩散器的长度不超过所述衬底容器的所述高度的85％。
14.根据权利要求12到13中任一权利要求所述的系统，其中所述衬底容器是前开式晶圆传送盒FOUP。
15.一种制造根据权利要求1到11中任一权利要求所述的净化扩散器的方法，其包括：
a)将所述净化扩散器核心模制成单个单体物件；及
b)将过滤介质固定到所述净化扩散器核心的所述外表面。
16.根据权利要求15所述的方法，其中通过注射模制来完成步骤a)。
17.根据权利要求15或16所述的方法，其中通过焊接来完成步骤b)。
18.一种净化根据权利要求12到14中任一权利要求所述的用于运输衬底的系统的方法，其包括使净化气体流通过所述净化端口而进入所述净化扩散器且借此进入所述衬底容器的所述内部。
19.根据权利要求18所述的方法，其中所述净化气体是氮气且所述净化扩散器向所述衬底容器的所述内部的较低部分提供比所述衬底容器的所述内部的较高部分更大的净化气体流。
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