CN115763326A - 转移晶片衬底的系统、降低相对湿度方法及减少气流方法 - Google Patents

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Abstract

本公开实施例涉及用于在制造工艺期间前开口传送盒装载到设备前端模块上且用于转移半导体晶片衬底时，降低前开口传送盒内的湿度的系统和方法。指定结构的偏转器放置在前开口传送盒的装载口上方的设备前端模块内。偏转器引导设备前端模块中的气流远离装载口。偏转器包括在偏转器主体中具有多个孔且具有倾斜前表面的主体。因此，降低了从设备前端模块进入前开口传送盒的高湿度空气的穿透程度。

Description

转移晶片衬底的系统、降低相对湿度方法及减少气流方法
技术领域
本发明实施例涉及一种转移晶片衬底的系统、降低相对湿度方法及减少气流方法。
背景技术
半导体集成电路可以通过诸如热氧化、扩散、离子注入、RTP(快速热处理)、CVD(化学气相沉积)、PVD(物理气相沉积)、蚀刻和光刻等多种工艺来生产。半导体晶片衬底被放置在一个前开口传送盒(Front Opening Unified Pod,FOUP)中，用于在工艺步骤之间进行存储以及在各种工艺机器之间进行运输。
发明内容
根据本发明的一实施例，一种处理系统将半导体晶片衬底转移到处理模块包括设备前端模块(EFEM)、至少一偏转器以及工艺模块。EFEM在其侧面具有至少一装载口，EFEM的顶部具有风扇过滤器单元，风扇过滤器单元在设备前端模块内产生向下的层流气流。偏转器位于至少一装载口上方和风扇过滤器单元下方的设备前端模块的内表面上，用于引导层流气流远离至少一装载口，包括主体，主体具有倾斜或弯曲前表面、邻接设备前端模块的内表面的后表面以及多个平行的通道，通道从主体的上表面延伸到主体的与上表面成角度的下表面。工艺模块配置为当包含半导体晶片衬底的前开口传送盒在至少一装载口处装载时从设备前端模块接收半导体晶片衬底。
根据本发明的一实施例，一种用于降低前开口传送盒中的相对湿度的方法用在半导体晶片衬底转移期间且包括以下步骤。在设备前端模块的装载口处加载前开口传送盒。开启前开口传送盒的门。使用位于装载口上方的设备前端模块的内表面上的偏转器将由风扇过滤器单元产生的向下气体转向成远离装载口，其中偏转器包括主体，主体具有倾斜或弯曲前表面、邻接设备前端模块的内表面的后表面以及多个平行的通道，通道从主体的上表面延伸到主体的与上表面成角度的下表面。用吹扫气体流吹扫前开口传送盒。
根据本发明的一实施例，一种用于减少气流从设备前端模块进入前开口传送盒的方法用在半导体晶片衬底转移期间且包括以下步骤。在设备前端模块的装载口上方的内表面上安装偏转器，其中偏转器引导层流气流远离装载口。其中偏转器包括主体，主体具有倾斜或弯曲前表面、邻接设备前端模块的内表面的后表面以及多个平行的通道，通道从主体的上表面延伸到主体的与上表面成角度的下表面。
附图说明
在结合随附图式阅读以下详细描述时会最佳地理解本揭露的态样。应注意，根据业界中的标准惯例，各种特征未按比例绘制。实际上，可出于论述清楚起见而任意增大或减小各种特征的尺寸。
图1是在本公开的一些实施例中使用的前开口传送盒(Front Opening UnifiedPod,FOUP)。
图2是根据本公开的一些实施例的设备前端模块(Equipment Front End Module,EFEM)的前透视图。
图3是根据本公开的一些实施例的EFEM的侧剖视图。
图4是根据本公开的一些实施例的偏转器的第一实施例的后透视图。
图5是图4的偏转器的剖视图。
图6A至图6B是根据一些实施例的偏转器与装载口的不同配置的图示。
图6A示出了第一实施例，其中EFEM具有两个装载口和两个单独的偏转器，每个装载口有一个偏转器。
图6B示出了第二实施例，其中EFEM具有两个装载口和跨越两个装载口的宽度的一个偏转器。
图7A至图7D是根据一些实施例的具有不同剖面形状的通道的偏转器的平面图。
图7A显示了通道的圆形剖面。
图7B显示了通道的六边形剖面。
图7C显示了通道的三角形剖面。
图7D显示了通道的矩形剖面。
图8是本公开的偏转器的第二实施例的侧剖视图。
图9是描绘根据本公开的一些实施例的在使用期间使用偏转器来降低FOUP中的相对湿度的方法的流程图。
图10是描绘根据本公开的一些实施例的用于使用偏转器减少从EFEM进入FOUP的气流的方法的流程图
图11描绘了根据本公开的一些实施例的晶片工艺系统的示意图。
图12是根据本公开的一些实施例的具有偏转器和FOUP的EFEM的湿度热图。
具体实施方式
以下揭露内容提供用于实施本发明的不同特征的许多不同实施例或实例。下文描述组件及配置的特定实例是为了简化本揭露。当然，此等组件及配置仅为实例且并不意欲为限制性的。举例而言，在以下描述中，在第二特征上方或第二特征上形成第一特征可包含第一特征及第二特征直接接触地形成的实施例，且亦可包含可在第一特征与第二特征之间形成额外特征以使得第一特征与第二特征可不直接接触的实施例。另外，本揭露可在各种实例中重复附图标号及/或字母。此重复是出于简单及清楚的目的，且本身并不指示所论述的各种实施例及/或组态之间的关系。
另外，为易于描述，在本文中可使用诸如“在......之下”、“在......下方”、“下部”、“在......上方”、“上部”以及类似术语的空间相对术语来描述如诸图中所示出的一个部件或特征与另一部件或特征的关系。除了诸图中所描绘的定向之外，空间相对术语亦意欲涵盖组件在使用或操作中的不同定向。器件可以其他方式定向(旋转90度或以其他定向旋转)，且本文中所使用的空间相对描述词可同样相应地进行解释。
本申请的说明书和权利要求书中的数值应理解为包括当减少到具有相同有效位数时数字会相同的数值以及与所述数值相差小于本申请中描述的类型的常规测量技术来确定该值的实验误差的数值。本文公开的所有范围都包括所述的端点。
术语“约”可用于包括任何可以变化而不改变该值的基本功能的数值。当与范围一起使用时，“约”还公开了由两个端点的绝对值定义的范围，例如“约2到约4”也公开了“从2到4”的范围。术语“约”可以指指定数字的正负10％。
如本文所用，术语“气体”应解释为指物质的气态，并且不限于任何特定的气体。术语“气体”包括例如具有特定性质的气体，例如反应性或非反应性等；环境空气；净化或以其他方式改良的空气；蒸气；等等。
术语“垂直”用于表示90°±5°的角度。
本公开涉及“层流”和“湍流”。层流的特征是流体颗粒在层中沿着平滑的路径流动，且层之间几乎没有混合。在湍流中，流体颗粒遵循混沌路径，不分层流动，且混合程度较高。
本公开涉及当FOUP安装或装载到设备前端模块(EFEM)上时可以降低前开口传送盒(FOUP)内的相对湿度的系统。
在这方面，在集成电路的制造过程中，在许多不同的工作站或工艺机器上加工半导体晶片衬底。例如，可以在制造期间执行包括沉积、清洁、离子注入、蚀刻和保护的各种处理步骤。为了在各个工作站之间存储和/或运输一个或多个半导体晶片衬底，使用了前开口传送盒(FOUP)。晶片衬底需要被保护以免受到诸如颗粒、有机物、气体、金属、水等污染物的影响，这些污染物可能会粘附或不利地影响其上构建的集成电路的所需特性，而FOUP可用于此目的。特别是，当FOUP关闭时，可以通过吹扫入口和吹扫出口吹扫FOUP的内部空间。可以将清洁和惰性气体(例如氮气或清洁干燥空气)泵入FOUP的内部空间。温和真空用于吹扫环境空气的内部空间和其中包含的污染物，例如水分、氧气、颗粒和空气传播的分子污染物。
图1图示了根据本公开的一些实施例的前开口传送盒(FOUP)100。FOUP100用作其中的晶片衬底102的存储容器和载体。FOUP由设置在基部112上并与盖部114连接的侧壁110形成，它们共同定义了用于存储多个晶片衬底102的内部空间116。如这里所见，多个槽位120形成在FOUP100的侧壁110中，并且每个槽位能够将衬底保持在盒的内部空间内的期望位置。盒还包括用于进入内部空间的前门130。前门可以是可移动的、可拆卸的或可与侧壁分离的，以便允许将衬底转移进和转移出FOUP。如图所示，前门移至盒的一侧。FOUP的尺寸可能会有所不同，具体取决于需要容纳的衬底尺寸。在这方面，取决于所使用的工具的世代，可以对具有约200mm、约300mm或约450mm的直径的晶片衬底执行光刻工艺，因此FOUP的尺寸也会改变。
FOUP100还包括吹扫入口140和吹扫出口142，它们在这里被示为位于FOUP的基部上。当前门关闭以将FOUP的内部空间与外部环境隔开时，可以吹扫内部空间中的污染物。外部气体源连接到吹扫入口，真空源连接到吹扫出口。
可以将例如氮气(N2)或清洁干燥空气(CDA)的清洁气体引入FOUP的内部空间116，以清除其中可能存在的污染物，无论是空气中还是内部空间表面上的沉积物。清洁气体的引入，以及通过吹扫出口的轻柔抽吸，在内部空间内和任何衬底周围形成了流动路径，以将污染物从内部空间中引出。此类污染物可能包括化学残留物，例如NH3、SO4、F、Cl、NO3、PO4等。因此为容纳在其中的晶片衬底提供了清洁和安全的环境。
然而，晶片衬底(和FOUP的内部空间)在当FOUP在给定的工艺工具处开启时的此种特殊情况下容易暴露于湿气、氧气、颗粒和其他空气中的分子污染物，因为半导体晶片衬底在此时为可接近的。图2是根据本公开的实施例的设备前端模块(EFEM)150的外部透视图。EFEM是一种结构,其为用于在存储载体(即FOUP)和各种不同工艺模块之间移动晶片衬底的一种自动化材料搬运系统(AMHS)的一部分。EFEM采用四边壳体152的形式。壳体的前侧154包括一个或多个装载口160。这里展示了两个装载口。每个装载口160均根据FIMS(前开式接口机械标准)进行配置，以接收FOUP100并接近其中的内容物，同时保护内容物免受污染。处理工具(未显示)通常耦合到EFEM的前侧对面。壳体的顶部包括过滤器风机单元(FFU)162，这是一个高质量的单元，可为壳体152的内部环境提供用作主动空气幕的层流气流。EFEM的底板通常是穿孔的，向下的气流将污染物吹出内部和EFEM。
在这方面，由FFU(过滤器风机单元)162供应的向下气体通常具有比FOUP的内部环境高得多的相对湿度。例如，EFEM内空气的相对湿度通常为约40％至约50％。相比之下，FOUP内的空气相对湿度通常小于1％。结果，当FOUP为开启配置并与EFEM环境流体连通时，FOUP和FOUP内的晶片衬底暴露于EFEM的高相对湿度。这种湿度以及暴露在氧气和湿气中会导致晶片衬底出现问题，例如晶片衬底上的铜发生不希望的氧化。
即使在FOUP前门开启的情况下进行清洁/吹扫工艺，FFU提供的压力也高于清洁工艺本身的压力。此外，由于装载口本身产生的湍流，FFU提供的高湿层流气流中的污染物也可以吹入FOUP内部，而不是停留在FOUP前门附近或通过EFEM的穿孔地板被吹走。此外，当FOUP的前门再次关闭时。需要额外的时间才能用惰性N2或清洁干燥空气完全更换内部空间。
因此，在本公开的系统和方法中，在EFEM壳体内提供了偏转器。偏转器用于影响EFEM中的空气流动模式，特别是通过引导空气流远离装载口和位于其中的FOUP。偏转器的主体中的多个孔(或孔洞)用作引导以引导装载口附近的层流气流远离并进一步进入EFEM壳体的内部，同时保持气流的层流性。通过将层流气流转向成远离开启的FOUP，会减少FOUP内相对湿度的增加。
图3是根据本公开的一些实施例的EFEM150的侧视剖视图。EFEM壳体152的内部空间116与FFU162流体连通。FFU通常包括一个过滤器，用于在FFU内的一个或多个风扇产生层流气流或主动空气幕之前捕获大颗粒。FFU安装在主壳体152的顶部，并产生在整个内部空间中向下移动的层流气流165(以箭头表示)。在一些实施例中，内部空间/向下层流气流的相对湿度为约40％至约50％，并且在特定实施例中为约42％。层流空气的流速可以是例如约0.03米/秒(m/s)至约0.5m/s，或任何其他合适或期望的流速。向下流动的气体通过壳体顶部的第一穿孔板排放到内部空间116中，并通过壳体底部的第二穿孔板排出EFEM并进入周围环境。
继续，壳体152中的前侧154包括至少一装载口160。具有两个或四个装载口的EFEM是已知的，并且通常可以存在任意数量的装载口。如此处所示，还存在一个架166，FOUP100放置在该架166上。FOUP的正面与装载口160相连，因此可以接近FOUP内的晶片衬底。装载口本身包括门，而FOUP也包括它自己的前门。装载口门通常在FOUP安装到位后手动开启。FOUP门的开启可由计算机接口或任何其他自动工艺控制。当FOUP开启时，FOUP100的内部与EFEM的内部空间流体连通。这意味着存储在FOUP中的半导体晶片衬底暴露于FFU中存在的高相对湿度。
仍然参考图3，偏转器200固定在EFEM主壳体152的内表面156上。偏转器位于装载口160上方及FFU下方。偏转器的存在用于引导层流气流远离装载口。偏转器本身不提供主动空气。
可以使用任何已知方式将偏转器固定在内表面上。例如，在一些实施例中，偏转器可以通过焊接或通过使用粘合剂结合到EFEM主体壳体。作为另一个示例，预期EFEM壳体可以包括接合偏转器上的互补孔的多个紧固件。或者，在另一实施例中，偏转器的后表面可包括至少一凸缘，其接合EFEM主壳体中的对应槽，例如通过滑入槽中并保持在适当位置。这种布置也可以颠倒，偏转器的后表面包括与EFEM壳体上的凸缘接合的槽。
关于位置，在一些实施例中，装载口/FOUP的顶部通常在距FFU底部约1米至约5米之间。在各种实施例中，偏转器200的下表面可位于装载口/FOUP的顶部上方约0至约20厘米(cm)处。在此范围之外，分流的气流可能有足够的时间被引导回装载口/FOUP。
图4及图5分别是根据本公开的一些实施例的偏转器200的后透视图及侧剖视图。偏转器包括具有梯形棱柱形状的主体210，其具有六个面。上表面212的长度比下表面214短。主体还包括前表面216和相对的后表面218以及两个侧面220。前表面216相对于下表面214成角度，并且是平坦的或线性的。
需要注意的是，当安装到EFEM中时，后表面贴在EFEM壳体的内表面上。上表面212和下表面214基本上垂直于EFEM内的层流气流。
如图5所示，主体还包含多个通道230，它们从上表面212穿过整个主体到下表面214。通道可能是直的，并完全延伸穿过主体。图4中可见的孔或孔洞232说明了通道的剖面形状。如这里所示，每个通道230的剖面区域具有六边形的形状。预期所有通道将在偏转器内具有相同的剖面形状。对于每个通道230，上表面212上的孔径接近后表面218，而下表面214上的孔径接近前表面216。换句话说，通道与后表面呈一定角度。通道也以矩阵形式布置，以最有效地利用偏转器中的空间。
再次参考图5的剖面图，示出了从主体210的后表面218延伸的凸缘240。如前所述，凸缘可用于将偏转器连接到EFEM壳体。
如图4和图5所示，偏转器具有在上表面212和下表面214之间测量的高度H。偏转器的高度H在这两个表面之间通常是恒定的，并且在位于前表面216和下表面214之间的部分中变化。偏转器具有在两个侧面220之间测量的宽度W。当在后表面218和前表面216之间的任何地方测量宽度W时，宽度W通常是恒定的。上表面212有长度L1，下表面214有长度L2。
在特定实施例中，偏转器的高度H为约2厘米(cm)至约15cm。如果高度太短，那么通道将无法将靠近装载口的层流气流移动到远离装载口足够距离的同时保持气流的层流性。当高度太高时，注意到虽然偏转器的上表面包含孔，但层流气流仍会进入剩余表面并产生湍流。需要层流而不是湍流。
在特定实施例中，下表面214的长度L2也为约2厘米(cm)至约15cm。如果长度太短，那么通道将无法将靠近装载口的层流气流移动到远离装载口足够距离的同时保持气流的层流性。大约15cm的长度足以将层流气流移动到远离装载口，并且不需要任何超过大约15cm距离的额外移动。
在特定实施例中，上表面212中的长度L1小于长度L2。因此，层流气流远离装载口，避免了湍流的产生。
现在参考图5，指示了两个角度θ1和θ2。第一角度θ1表示下表面214与前表面216之间的角度。在特定实施例中，第一角度θ1为约60°至90°。
第二角度θ2表示通道在主体内的角度，并且是相对于下表面214所测量的角度。在特定实施例中，第二角度θ2也为约60°至90°。通常，第二角度θ2大于第一角度θ1。需要注意的是，偏转器中的通道230都是相互平行的。因此，平行孔保持EFEM壳体的内部空间中的层流气流，将截获的气流引导离开装载口相同的距离。当θ1和θ2小于约60°时，气流变得更多湍流并且更少层流。
接着，通道有一个直径D。在特定实施例中，直径D为约5毫米(mm)至约15mm，以适合偏转器主体的直径。通常，所有通道都应该具有相同的直径，但这不是必需的。
图6A和图6B是包括设备前端模块(EFEM)和偏转器的系统的两个不同实施例的平面剖视图。在这两个图中，EFEM150都有两个装载口160。两个FOUP100与装载口相邻。在这两个图中，装载口中的宽度用参考数字105标识。偏转器中的宽度用字母W表示。
在这方面，装载口(和FOUP)的尺寸将根据其中包含的晶片衬底的尺寸而变化。例如，用于300mm半导体晶片的FOUP的标准尺寸约为420mm宽度x300mm长度x300mm高度。通常，偏转器足够大，可以将至少一个或甚至更多装载口的整个宽度的气流转向。
在图6A所示的实施例中，每个装载口160具有其自己的偏转器200，或更通常地，装载口的数量等于EFEM壳体中偏转器的数量。在这样的实施例中，偏转器的宽度W可以是装载口的宽度105的约100％至约120％。例如，如果装载口的宽度是420毫米，那么偏转器200将具有大约420毫米到大约504毫米的宽度。
在图6B所示的实施例中，存在一个偏转器200，其具有足以跨越两个装载口160的宽度以及两个装载口之间的中间距离的宽度W。更通常地，偏转器可以具有至少与EFEM壳体中的装载口的累积宽度一样大的宽度W。
偏转器中的通道230的剖面形状并不重要，通道一般可以是任意剖面形状。例如，图7A至图7D说明了通道的不同剖面形状和上表面212上的布局。在这些图中，倾斜的前表面216也是可见的。图7A示出了偏转器，其中通道具有圆形形状。在图7B中，每个通道具有六边形。图7C示出了具有三角形形状的通道。图7D示出了具有矩形形状的通道。
现在参考图7A，每个通道230都有一个直径225。如前所述，在特定实施例中，通道的直径为约5毫米至约15毫米，以适合偏转器主体的尺寸。对于不具有圆形剖面的通道，可以将直径计算为与非圆形通道具有相同剖面积的圆的等效直径。如果直径低于5mm，则流阻变得过高，可能会在偏转器周围产生湍流。如果直径大于15mm，则从偏转器排出的气流将不是层流。
偏转器可以根据需要由传统材料制成，例如塑料和/或金属。偏转器的形状和尺寸可以使用传统的制造技术来改变。
图8是根据本公开的进一步实施例的偏转器200的第二实施例的侧剖视图。该实施例的主要区别在于前表面216是弓形或弯曲的，而不是如图5的实施例中的平坦表面。弯曲的前表面仍然保持层流气流。然而，偏转器的各个部分之间的各种尺寸和关系是相同的。
图9是示出根据本公开的实施例的使用本文描述的系统和偏转器以在半导体晶片衬底的转移期间降低FOUP中的相对湿度的方法的流程图。该方法也可以通过参考图3更好地理解。该系统包括FOUP100、EFEM150和EFEM壳体152内的偏转器200。
首先,如图所示，在步骤S102中，FOUP100被装载在EFEM的装载口160处。开启EFEM的装载口门也是这个步骤的一部分。
在步骤S104中，开启FOUP的门，因此使内部的晶片衬底暴露於EFEM壳体的内部空间。例如，晶片衬底可以是由硅、砷化锗(GaAs)或氮化镓(GaN)或一些其他合适材料制成的晶片。在特定实施例中，本公开中描述的方法使用硅晶片作为晶片衬底。
接下来，在步骤S106中，使用位于装载口上方的EFEM的内表面上的偏转器200将由FFU162产生的向下气体165转向成远离装载口160。向下的层流气流进入孔/通道并被引导成远离FOUP前的开口一小段距离。层流气流被转向的距离由偏转器200内的通道的角度决定。因此，FFU的高湿度空气不会进入FOUP。
在步骤S108中，使用吹扫气体流吹扫FOUP的污染物。吹扫气体是例如N2的惰性气体或可以是清洁干燥空气。此步骤通常需要将FOUP连接到吹扫气体源。
值得注意的是，FOUP的相对湿度在关闭时通常保持在1％以下。这种方法使得当门开启和吹扫期间，FOUP的相对湿度可以保持在25％以下。FOUP内的低相对湿度是理想的结果。在特定实施例中，FOUP的相对湿度可以保持在小于20％、小于15％或小于10％。
在该方法的附加实施例中，在步骤S110中，从FOUP移除半导体晶片衬底，以转移到工艺模块。在步骤S112中，随后关闭FOUP的门。需要说明的是，吹扫FOUP的内部空间的步骤S108可以在步骤S104、S106、S110以及S112期间连续进行，也可以在步骤S112之后进行。
图10是示出根据本公开的实施例的使用本文所述的系统和偏转器来减少气流从EFEM进入FOUP的方法的流程图。同样，该方法同时参考图3进行描述。该系统包括FOUP100、EFEM150和EFEM壳体152内的偏转器200。
更通常地，在步骤S202中，将偏转器200安装在位于EFEM的装载口160上方的EFEM的内表面156上。偏转器被定向以引导层流气流远离装载口。结果，当FOUP开启时，与不使用这种偏转器的EFEM相比，由FFU提供且流入FOUP的气流量减少。
如果需要，在附加步骤S204中，当FOUP连接到EFEM时，用吹扫气体流吹扫FOUP。这类似于图9的步骤S108。这也减少了从EFEM进入FOUP的气流。
现在参考图11，说明了工艺系统300。概括地说，所示的工艺系统包括EFEM150和工艺模块310。装载锁定模块320位于EFEM150和工艺模块310之间。
如图所示，FOUP100也存在，它位于EFEM的装载口之前的架166上。晶片衬底102存在于FOUP中。偏转器200也存在于EFEM中，位于装载口和FOUP上方。
EFEM还包含用于装载口的晶片传输模块330。通常，晶片传输模块330的径向运动、轴向运动和旋转运动可以协调或结合，以便在工艺系统300内的不同位置之间拾取、转移和递送晶片衬底102。例如，如图所示，晶片传输模块330可用于在FOUP100和装载锁定模块320之间传输晶片衬底102。
装载锁定模块320可以被配置为保持工艺模块310内的气氛，例如如果气氛是高真空气氛或包含用于处理步骤的反应气体。此处图示了用于工艺模块310的单独通风系统315。晶片衬底102插入装载锁定模块320一端后，装载锁定模块一端上的门被密封。然后装载锁定模块的较小空间被改变以匹配工艺模块310内的气氛。然后可以通过工艺模块内的自动化设备接近装载锁定模块中的晶片衬底。
工艺模块310通常被配置为执行涉及处理一个或多个晶片衬底的制造程序。在一些特定实施例中，晶片衬底是包含由半导体层、导电层和/或电绝缘层的组合制成的电路的多层衬底。包括多个衬底的工艺的一些示例包括晶片衬底与绝缘衬底的组合，例如用于生产绝缘体上硅(SOI)晶片、蓝宝石上硅晶片或绝缘体上锗硅晶片的工艺。
在一些实施例中，工艺模块310可被配置为在晶片衬底102上执行任何制造程序或程序组合。这种制造工艺可以包括沉积工艺、蚀刻工艺、光刻曝光工艺、离子注入工艺、热处理工艺、清洁工艺或测试工艺。
沉积工艺的非限制性示例包括物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)、等离子体增强化学气相沉积(PECVD)、次大气压化学气相沉积(SACVD)和溅射。更通常地，在沉积工艺中，一个或多个原子被沉积在晶片衬底上以形成具有所需特性的薄膜。蚀刻工艺的非限制性示例包括湿法蚀刻、干法蚀刻和离子束铣削。通常，蚀刻工艺会在选定位置从晶片衬底去除材料。在光刻曝光工艺中，会发生多个步骤。光刻胶沉积在晶片衬底上，通常旋转干燥以形成均匀的层。包括所需掩模图案的光掩模通过反射或透射曝光，以将图案转移到光刻胶。光刻胶的曝光部分被光化学改性。显影光刻胶以限定光刻胶中的开口并暴露光刻胶下方的层。这些步骤中的任何一个或全部都可以在工艺模块中执行。在离子注入工艺中，离子注入机用于将各种原子注入到硅晶格中，从而改变注入位置的晶格的电导率以充当晶体管的组件。在热处理工艺中，晶片衬底暴露在高温下，例如用于对特定层进行退火。清洁工艺从衬底表面去除污染物或不需要的材料。清洁工艺的示例可包括使用H2SO4/H2O2、过氧化物、氢氟酸、HCl/H2O2和去离子水冲洗的多步骤RCA清洁；去油；和等离子体处理。测试工艺包括测量各种宽度、直径和厚度，以及检查是否符合规格以及检测晶片衬底上的颗粒或缺陷。
图12是在模拟器中生成的湿度热图。热图包括与EFEM壳体152的EFEM内部空间流体连通的FOUP100。偏转器200直接设置在FOUP的顶面上方。可以看见通过偏转器的多个通道230。高湿度用白色表示，低湿度用黑色表示。从热图中可以看出，EFEM壳体内的高湿度空气通过孔被引导远离FOUP。这允许FOUP在其内部保持相对低的湿度。在一些实施例中，FOUP106中的相对湿度约为25％或更低。
因此，本公开的一些实施例涉及一种处理系统，其将半导体晶片衬底转移到处理模块。该系统包括设备前端模块(EFEM)和工艺模块。EFEM在其一侧中具有至少一装载口并且在其顶部中具有风扇过滤器单元(FFU)，其在EFEM内产生向下的层流气流。至少一偏转器位于至少一装载口之上的EFEM的内表面上。至少一偏转器引导层流气流远离至少一装载口。偏转器包括具有倾斜或弯曲前表面的主体、邻接EFEM的内表面的后表面以及从主体的上表面延伸到主体的下表面的多个平行通道，它们与上表面成一角度。当包含半导体晶片衬底的前开口传送盒(FOUP)装载在至少一装载口处时，工艺模块被配置为从EFEM接收半导体晶片衬底。
在一些实施例中，其中所述主体的宽度是所述至少一装载口的宽度的约100％至约120％。
在一些实施例中，其中所述设备前端模块具有多个装载口，并且所述至少一偏转器具有足以跨越两个装载口的宽度。
在一些实施例中，其中所述通道的直径为约5mm至约15mm。
在一些实施例中，其中所述通道相对于所述下表面成约60°至约90°之间的角度。
在一些实施例中，其中所述通道具有三角形、矩形、六边形或圆形的剖面。
在一些实施例中，其中所述主体的所述上表面和所述下表面实质上垂直于所述设备前端模块内的所述层流气流。
在一些实施例中，其中所述至少一偏转器位于所述至少一装载口上方0至20cm之间的位置处。
在一些实施例中，其中所述至少一偏转器定位在距所述风扇过滤器单元的底部约1米至约5米处。
在一些实施例中，其中所述至少一偏转器包括从所述主体的所述后表面延伸的凸缘，所述凸缘接合所述设备前端模块中的槽。
在一些实施例中，其中所述至少一偏转器的数目等于所述至少一装载口的数目。
在一些实施例中，其中所述设备前端模块中的所述层流气流具有约40％至约50％的相对湿度。
在一些实施例中，其中所述工艺模块被配置为执行沉积工艺、蚀刻工艺、光刻曝光工艺、离子注入工艺、热处理工艺、清洁工艺或测试工艺。
本公开的其他实施例涉及一种用于在半导体晶片衬底的转移期间降低前开口传送盒(FOUP)中的相对湿度的方法。FOUP装载在设备前端模块(EFEM)的装载口处。开启FOUP的门。使用位于装载口上方的设备前端模块的内表面上的偏转器将由风扇过滤器单元产生的向下气体转向成远离装载口。偏转器包括主体，主体具有倾斜或弯曲前表面、邻接设备前端模块的内表面的后表面以及多个平行的通道，通道从主体的上表面延伸到主体的与上表面成角度的下表面。此外，用吹扫气体流吹扫FOUP的内部。
在一些实施例中，其中所述向下气体具有约40％至约50％的相对湿度，所述前开口传送盒在开启所述门之前具有小于1％的相对湿度，并且所述前开口传送盒在吹扫期间保持小于25％的相对湿度。
在一些实施例中，其中所述前表面和所述通道各自相对于所述下表面成角度，并且所述通道和所述下表面之间的角度大于所述下表面和所述前表面之间的角度。
在一些实施例中，进一步包括：从所述前开口传送盒中取出半导体晶片衬底；以及关闭所述前开口传送盒的所述门。
在各种实施例中还公开了一种用于在半导体晶片衬底的转移期间减少来自设备前端模块(EFEM)的气流进入前开口传送盒(FOUP)的方法。为此，偏转器安装在EFEM的装载口上方的内表面上，以便偏转器引导层流气流远离装载口。偏转器包括主体，主体具有倾斜或弯曲前表面、邻接设备前端模块的内表面的后表面以及多个平行的通道，通道从主体的上表面延伸到主体的与上表面成角度的下表面。
在一些实施例中，还包括用吹扫气体流吹扫所述前开口传送盒。
在一些实施例中，其中所述偏转器的宽度是所述装载口的宽度的约100％至约120％。
前文概述若干实施例的特征，以使得所属领域中技术人员可更佳地理解本揭露的态样。所属领域中技术人员应了解，其可容易地使用本揭露作为设计或修改用于执行本文中所引入的实施例的相同目的及/或实现相同优势的其他工艺及结构的基础。所属领域中技术人员也应认识到，此类等效构造不脱离本揭露的精神及范畴，且所属领域中技术人员可在不脱离本揭露的精神及范畴的情况下在本文中进行各种改变、替代以及更改。

Claims (10)

1.一种将半导体晶片衬底转移到工艺模块的系统，其特征在于，包括：
设备前端模块，其侧面中具有至少一装载口且其顶部中具有风扇过滤器单元，所述风扇过滤器单元在所述设备前端模块内产生向下的层流气流；
至少一偏转器，位于所述至少一装载口上方和所述风扇过滤器单元下方的所述设备前端模块的内表面上，用于引导所述层流气流远离所述至少一装载口，所述至少一偏转器包括主体，所述主体具有倾斜或弯曲前表面、邻接所述设备前端模块的所述内表面的后表面以及多个平行的通道，所述通道从所述主体的上表面延伸到所述主体的与所述上表面成角度的下表面；以及
工艺模块，配置为当包含半导体晶片衬底的前开口传送盒在所述至少一装载口处装载时从所述设备前端模块接收所述半导体晶片衬底。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述主体的宽度是所述至少一装载口的宽度的100％至120％。
3.根据权利要求1所述的系统，其中所述设备前端模块具有多个装载口，且所述至少一偏转器具有足以跨越两个装载口的宽度。
4.根据权利要求1所述的系统，其中所述通道的直径为5mm至15mm。
5.根据权利要求1所述的系统，其中所述通道相对于所述下表面成60°至90°之间的角度。
6.根据权利要求1所述的系统，其中所述通道具有三角形、矩形、六边形或圆形的剖面。
7.一种用于降低前开口传送盒中的相对湿度的方法，所述方法用在半导体晶片衬底转移期间，其特征在于，包括：
在设备前端模块的装载口处加载前开口传送盒；
开启所述前开口传送盒的门；
使用位于所述装载口上方的所述设备前端模块的内表面上的偏转器将由风扇过滤器单元产生的向下气体转向成远离所述装载口，其中所述偏转器包括主体，所述主体具有倾斜或弯曲前表面、邻接所述设备前端模块的所述内表面的后表面以及多个平行的通道，所述通道从所述主体的上表面延伸到所述主体的与所述上表面成角度的下表面；以及
用吹扫气体流吹扫所述前开口传送盒。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述向下气体具有40％至50％的相对湿度，所述前开口传送盒在开启所述门之前具有小于1％的相对湿度，并且所述前开口传送盒在吹扫期间保持小于25％的相对湿度。
9.一种用于减少气流从设备前端模块进入前开口传送盒的方法，所述方法用在半导体晶片衬底转移期间，其特征在于，包括：
在设备前端模块的装载口上方的所述设备前端模块的内表面上安装偏转器，其中所述偏转器引导层流气流远离所述装载口，
其中所述偏转器包括主体，所述主体具有倾斜或弯曲前表面、邻接所述设备前端模块的所述内表面的后表面以及多个平行的通道，所述通道从所述主体的上表面延伸到所述主体的与所述上表面成角度的下表面。
10.根据权利要求9所述的方法，还包括用吹扫气体流吹扫所述前开口传送盒。
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