DE102023104881A1

DE102023104881A1 - Halbleiteranlage mit integrierter waferfeuchte-regelvorrichtung

Info

Publication number: DE102023104881A1
Application number: DE102023104881.3A
Authority: DE
Inventors: Cheng-Lung Wu; Yi-Fam SHIU; Yang-Ann Chu; Hsu-Shui Liu
Original assignee: Taiwan Semiconductor Manufacturing Co TSMC Ltd
Current assignee: Taiwan Semiconductor Manufacturing Co TSMC Ltd
Priority date: 2022-04-12
Filing date: 2023-02-28
Publication date: 2023-10-12
Also published as: KR20230146462A; TW202347438A

Abstract

In der vorliegenden Erfindung wird eine Ausführungsform einer Halbleiter-Herstellungsanlage bereitgestellt. Die Halbleiter-Herstellungsanlage weist ein Equipment Front End Module mit einer Ladeöffnung zum Befördern von Halbleiterwafern von einem Waferträger zu dem Equipment Front End Module; und eine Waferfeuchte-Regelvorrichtung auf, die in das Equipment Front End Module eingebettet ist und so konfiguriert ist, dass sie einen Luftschleier zum Schützen der Halbleiterwafer erzeugt. Die Waferfeuchte-Regelvorrichtung weist außerdem Folgendes auf: eine Gaseintrittsschicht mit einem Gaseinlass zum Aufnehmen eines Gases; eine homogene Schicht, die mit der Gaseintrittsschicht integriert ist und so konzipiert ist, dass sie das Gas weiter verteilt; und eine Ablenkstruktur mit mehreren Teilen, die so zusammengefügt sind, dass sie die homogene Schicht festhalten, und die mit der Gaseintrittsschicht integriert sind.

Description

Prioritätsangaben
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der am 12. April 2022 eingereichten vorläufigen US-Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen 63/329.977 und der am 10. Mai 2020 eingereichten vorläufigen US-Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen 63/340.243, die durch Bezugnahme in die vorliegende Anmeldung aufgenommen sind.
Hintergrund
Die IC-Industrie (IC: integrierter Schaltkreis) hat ein exponentielles Wachstum erfahren. Technologische Fortschritte bei IC-Materialien und -Designs haben Generationen von ICs hervorgebracht, wobei jede Generation kleinere und komplexere Schaltkreise als die vorhergehende Generation hat. Im Laufe der IC-Evolution hat die Funktionsdichte (d. h., die Anzahl von miteinander verbundenen Vorrichtungen je Chipfläche) im Allgemeinen zugenommen, während die Strukturgröße (d. h., die kleinste Komponente oder Leitung, die mit einem Herstellungsverfahren erzeugt werden kann) abgenommen hat. Dieser Prozess der Verkleinerung bietet im Allgemeinen Vorteile durch die Erhöhung der Produktionseffizienz und die Senkung der zugehörigen Kosten. Diese Verkleinerung hat aber auch die Komplexität der Bearbeitung und Herstellung von ICs erhöht, und damit diese Fortschritte realisiert werden können, sind ähnliche Entwicklungen bei der IC-Bearbeitung und -Herstellung erforderlich.
Zum Beispiel sind bei der Herstellung von ICs Kontrollen von Teilchen, Feuchte und Verunreinigungen anspruchsvoller. Selbst kleinere Teilchen können Defekte darstellen, die die Ausbeute stark beeinträchtigen, und diese Teilchen müssen eliminiert oder wesentlich reduziert werden. In einem anderen Beispiel haben bestehende Feuchteregelvorrichtungen eine Struktur, die mechanische Spannungen, Verformungen und andere Defekte verursachen kann, sodass die gewünschten Funktionen zunichtegemacht werden. Es ist daher wünschenswert, eine Halbleiteranlage sowie Verfahren zu deren Herstellung und Nutzung bereitzustellen, um die vorgenannten Probleme anzugehen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Aspekte der vorliegenden Offenbarung lassen sich am besten anhand der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen verstehen. Es ist zu beachten, dass gemäß der branchenüblichen Praxis verschiedene Merkmale nicht maßstabsgetreu dargestellt sind. Vielmehr können die Abmessungen der verschiedenen Merkmale zugunsten einer klaren Erläuterung willkürlich vergrößert oder verkleinert sein.

1 ist ein Blockschaltbild einer Halbleiteranlage mit einer Waferfeuchte-Regelvorrichtung, die gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung konfiguriert ist.
Die 2A und 2B sind schematische Darstellungen der Waferfeuchte-Regelvorrichtung von 1, die gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung konfiguriert ist.
2C ist eine perspektivische Darstellung der Waferfeuchte-Regelvorrichtung von 2B, die gemäß einigen Ausführungsformen konfiguriert ist.
2D ist eine Schnittansicht der Waferfeuchte-Regelvorrichtung, die gemäß einigen Ausführungsformen konfiguriert ist.
3 ist eine Draufsicht einer Sättigungsdruckschicht der Waferfeuchte-Regelvorrichtung, die gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung konfiguriert ist.
4 ist eine schematische Darstellung einer homogenen Schicht der Waferfeuchte-Regelvorrichtung, die gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung konfiguriert ist.
5 ist eine perspektivische Darstellung verschiedener Teile einer Ablenkstruktur der Waferfeuchte-Regelvorrichtung, die gemäß einigen Ausführungsformen konfiguriert ist.
Die 6A und 6B sind perspektivische Darstellungen der Ablenkstruktur der Waferfeuchte-Regelvorrichtung, die gemäß einigen Ausführungsformen konfiguriert ist.
7 ist eine Draufsicht der Ablenkstruktur der Waferfeuchte-Regelvorrichtung, die gemäß einer Ausführungsform konfiguriert ist.

Detaillierte Beschreibung
Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein eine Halbleiter-Herstellungsanlage. Die nachstehende Offenbarung liefert viele verschiedene Ausführungsformen oder Beispiele zum Implementieren verschiedener Merkmale des bereitgestellten Gegenstands. In verschiedenen Beispielen, die hier beschrieben werden, können Bezugszahlen und/oder -buchstaben wiederholt werden. Diese Wiederholung dient der Einfachheit und Übersichtlichkeit und schreibt an sich keine Beziehung zwischen den verschiedenen erörterten Ausführungsformen und/oder Konfigurationen vor. Nachstehend werden außerdem spezielle Beispiele für Komponenten und Anordnungen beschrieben, um die vorliegende Offenbarung zu vereinfachen. Diese sind natürlich lediglich Beispiele und sollen nicht beschränkend sein. Zum Beispiel kann die Herstellung eines ersten Elements über oder auf einem zweiten Element in der nachstehenden Beschreibung Ausführungsformen umfassen, bei denen das erste und das zweite Element in direktem Kontakt hergestellt werden, und sie kann auch Ausführungsformen umfassen, bei denen zusätzliche Elemente zwischen dem ersten und dem zweiten Element hergestellt werden können, sodass das erste und das zweite Element nicht in direktem Kontakt sind. Außerdem kann die Herstellung eines Elements auf, verbunden mit und/oder gekoppelt mit einem anderen Element in der vorliegenden Offenbarung Ausführungsformen umfassen, bei denen die Elemente in direktem Kontakt hergestellt werden, und sie kann auch Ausführungsformen umfassen, bei denen zusätzliche Elemente zwischen den Elementen hergestellt werden können, sodass die Elemente nicht in direktem Kontakt sind.
Außerdem können in der vorliegenden Offenbarung Bezugszahlen und/oder -buchstaben in den verschiedenen Beispielen wiederholt werden. Diese Wiederholung dient der Einfachheit und Übersichtlichkeit und schreibt an sich keine Beziehung zwischen den verschiedenen erörterten Ausführungsformen und/oder Konfigurationen vor. Außerdem kann die Herstellung eines Elements auf, verbunden mit und/oder gekoppelt mit einem anderen Element in der vorliegenden Offenbarung, die nachstehend beschrieben wird, Ausführungsformen umfassen, bei denen die Elemente in direktem Kontakt hergestellt werden, und sie kann auch Ausführungsformen umfassen, bei denen zusätzliche Elemente zwischen den Elementen hergestellt werden können, sodass die Elemente nicht in direktem Kontakt sind. Darüber hinaus werden hier räumlich relative Begriffe, wie etwa „untere(s/r)“, „obere(s/r)“, „horizontale(s/r)“, „vertikale(s/ r)“, „oberhalb“, „über“, „unterhalb“, „unter“, „nach oben“, „nach unten“, „oben“, „unten“ usw., sowie deren Ableitungen (z. B. die Adverbien „horizontal“, „nach unten“, „nach oben“ usw.) zum einfachen Beschreiben der Beziehung eines Elements zu einem anderen Element in der vorliegenden Offenbarung verwendet. Die räumlich relativen Begriffe sollen verschiedene Orientierungen der Vorrichtung abdecken, die die Elemente aufweist. Außerdem soll, wenn eine Anzahl oder ein Bereich von Anzahlen mit den Begriffen „etwa“, „ungefähr“ und dergleichen beschrieben wird, der Begriff Anzahlen umfassen, die innerhalb eines angemessenen Bereichs liegen, der die genannte Anzahl enthält, zum Beispiel innerhalb von ±10 % der angegebenen Anzahl oder anderer Werte, die von einem Fachmann verstanden werden. Zum Beispiel umfasst der Begriff „etwa 5 nm“ den Abmessungsbereich von 4,5 nm bis 5,5 nm.
In der vorliegenden Offenbarung werden verschiedene Ausführungsformen einer IC-Anlage (IC: integrierter Schaltkreis) (oder einer Halbleiteranlage) mit einer integrierten Waferfeuchte-Regelvorrichtung bereitgestellt. Für die integrierte Waferfeuchte-Regelvorrichtung werden ein Design, eine Struktur und ein Montageverfahren mit reduzierten Spannungen und Verformungen verwendet.
1 ist eine schematische Darstellung einer IC-Anlage (die auch als eine Halbleiteranlage bezeichnet wird) 10, die gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung konfiguriert ist. Bei einigen Ausführungsformen ist die Halbleiteranlage 10 für die Halbleiterfertigung konzipiert. Die Halbleiteranlage 10 weist Folgendes auf: ein Equipment Front End Module (EFEM) 12, das als ein Modul zum Befördern von Halbleiterwafern (oder Fotomasken) zwischen ultrareinen Lagertransportern konzipiert ist; und verschiedene Systeme (die auch als eine Bearbeitungsanlage bezeichnet werden) zum Bearbeiten, Messen und Prüfen. Die in der Bearbeitungsanlage implementierte Bearbeitung umfasst ein Abscheiden, ein Ätzen, eine Ionenimplantation, einen Fotolithografieprozess oder eine Kombination davon.
Das EFEM 12 weist Ladeöffnungen 14 auf, die so konfiguriert sind, dass sie Halbleiterwafer empfangen und diese von einem Waferträger 16 zu einem Bearbeitungstool 24 befördern. Der Waferträger 16 ist ein Behälter, der so konfiguriert ist, dass er einen oder mehrere Halbleiterwafer 17 aufnimmt und befördert und sie während des Transports schützt. Bei der offenbarten Ausführungsform ist der Waferträger 16 ein Front Opening Unified Pod (FOUP), der so konfiguriert ist, dass er Halbleiterwafer 17, wie etwa 300-mm-Siliziumwafer, aufnimmt.
Die Halbleiteranlage 10 weist weiterhin ein oder mehrere Bearbeitungstools 24 auf, die mit dem EFEM 12 durch ein Verbindungsstück 22 verbunden sind, sodass die Halbleiterwafer 17 zwischen dem EFEM 12 und dem Bearbeitungstool 24 befördert werden können. Das Bearbeitungstool 24 ist eine Plattform zum Bearbeiten der Halbleiterwafer 17 mit einem oder mehreren Prozessen, wie etwa Fertigungs-, Mess- und Prüfprozessen oder einer Kombination davon. In einigen Beispielen umfassen die Fertigungsprozesse Abscheidungs-, Ätz, Ionenimplantations-, CMP- (chemisch-mechanische Polierung), Fotolithografie-, andere geeignete Prozesse oder eine Kombination davon. In einigen Beispielen umfassen die Messprozesse ein Messen eines elektrischen Widerstands, eines Reflexionsgrads, von Teilchen und Verunreinigungen, elektrische Messungen, andere geeignete Messungen oder eine Kombination davon. In einigen Beispielen umfasst das Prüfen ein Prüfen auf ausgesonderte Chips nach Beendigung der IC-Fertigung und vor der Vereinzelung.
Bei der offenbarten Ausführungsform, die zur Erläuterung dient, ist das Bearbeitungstool 24 eine Abscheidungsvorrichtung, wie etwa zur chemischen Gasphasenabscheidung (CVD) oder zur physikalischen Gasphasenabscheidung (PVD). Bei einer weiteren Ausführungsform weist die Abscheidungsvorrichtung 24 einen oder mehrere Wafertische 26 auf, die so konfiguriert sind, dass sie einen oder mehrere Halbleiterwafer während der Abscheidung festhalten und dass sie sich drehend und/oder geradlinig bewegen können. Die Abscheidungsvorrichtung 24 kann außerdem einen oder mehrere Roboter 28 zum Befördern eines Halbleiterwafers zwischen dem EFEM 12 und dem Wafertisch 26 oder zwischen den Wafertischen 26 aufweisen.
Der EFEM 12 weist eine Waferfeuchte-Regelvorrichtung (WHCD) 20 auf, die in das EFEM 12 eingebettet ist und mit diesem integriert ist. Die WHCD 20 ist eine Vorrichtung, die so konfiguriert ist, dass sie die Feuchte der Halbleiterwafer 17 kontrolliert, die in dem Waferträger 16 aufgenommen sind, der an der Ladeöffnung 14 befestigt ist. Die WHCD 20 weist verschiedene Komponenten auf, die mit einem Mechanismus zum Kontrollieren der Feuchte integriert sind. Insbesondere weist die WHCD 20 einen Gaseinlass 18, der mit einer Gasquelle zum Bereitstellen eines Gases 23 verbunden ist, und einen Gasauslass 19 auf, sodass das Gas 23 von der WHCD 20 mit einer geeigneten Gasstromrichtung, einem geeigneten Druck und einer geeigneten Verteilung gelenkt wird, wodurch ein Luftschleier (oder eine Gaswand) 21 erzeugt wird, um die in dem Waferträger 16 aufgenommenen Halbleiterwafer 17 zu isolieren und gegen die Umgebungsfeuchte zu schützen. Das Gas 23 kann extrem reine Trockenluft (XCDA), Stickstoffgas (N₂), ein anderes geeignetes Gas oder eine Kombination davon sein. Die WHCD 20 wird unter Bezugnahme auf die 2A und 2B näher beschrieben.
Die 2A und 2B sind schematische Darstellungen der WHCD 20, die gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung konfiguriert ist. 2C ist eine perspektivische Darstellung der WHCD 20 von 2B, die gemäß einigen Ausführungsformen konfiguriert ist. 2D ist eine Schnittansicht der WHCD 20 von 2A oder 2B, die gemäß einigen Ausführungsformen konfiguriert ist.
In der vorliegenden Offenbarung weist die WHCD 20 eine Gaseintrittsschicht 30 mit einem Gaseinlass 18 zum Einleiten des Gases 23 in die WHCD 20 auf. Der Gaseinlass 18 kann eine oder mehrere Gasdüsen 34 aufweisen, die so konfiguriert sind, dass sie Luft z. B. zu einer Sättigungsdruckschicht verteilen. Bei der offenbarten Ausführungsform weist der Gaseinlass 18 nur eine Düse 34 auf, wie in 2A gezeigt ist. Alternativ kann der Gaseinlass 18 mehrere Gasdüsen 34, z. B. drei Gasdüsen 34, aufweisen, wie in 2B gezeigt ist. Die Gaseintrittsschicht 30 funktioniert auch als eine Kappe oder ein Deckel der WHCD 20. Die Gaseintrittsschicht 30 wird aus einem oder mehreren metallischen Materialien (wie etwa nichtrostendem Stahl oder einer Aluminiumlegierung), einem anderen geeigneten Material (wie etwa Glas, Quarz oder Aluminiumoxid) oder einer Kombination davon hergestellt.
Bleiben wir bei 2A. Die WHCD 20 weist weiterhin eine Sättigungsdruckschicht 36 auf, in der eine Mehrzahl von Löchern 38 ausgebildet ist. Die Sättigungsdruckschicht 36 ist so konfiguriert, dass sie den Gasdruck aufrechterhält oder sogar erhöht und mittels der Löcher 38 die Gasverteilung regelt. Insbesondere sind die Löcher 38 ungleichmäßig in der Sättigungsdruckschicht 36 verteilt, wobei die Lochgrößen und -dichten unterschiedlich sind. Bei der offenbarten Ausführungsform sind die Löcher 38 in zwei Bereichen ausgebildet: einem ersten Bereich 36A, der näher an dem Gaseinlass 18 ist, und einem zweiten Bereich 36B, der von dem Gaseinlass 18 weit entfernt ist. Zum Beispiel ist der erste Bereich 36A mit einem ersten Abstand von dem Gaseinlass 18 beabstandet, und der zweite Bereich 36B ist mit einem zweiten Abstand von dem Gaseinlass 18 beabstandet, wobei der zweite Abstand größer als der erste Abstand ist. Der größte Abstand zwischen dem Gaseinlass 18 und dem ersten Bereich 36A ist kleiner als der kleinste Abstand zwischen dem Gaseinlass 18 und dem zweiten Bereich 36B. Für diesen Fall ist der Gaseinlass 18 in der Gaseintrittsschicht 30 näher an einer Seite angeordnet, wie in 2D gezeigt ist. In der offenbarten Struktur der WHCD 20 ist der Gaseinlass 18 in nur einer Seite angeordnet, und die Sättigungsdruckschicht 36 ist in den ersten Bereich 36A, der näher an dem Gaseinlass 18 ist, und den zweiten Bereich 36B unterteilt, der von dem Gaseinlass 18 weit entfernt ist.
Die Löcher 38 umfassen eine erste Gruppe von Löchern in dem ersten Bereich 36A, die eine erste Lochgröße und eine erste Lochdichte haben; und eine zweite Gruppe von Löchern in dem zweiten Bereich 36B, die eine zweite Lochgröße, die kleiner als die erste Lochgröße ist, und eine zweite Lochdichte haben, die kleiner als die erste Lochdichte ist. Das Design der Löcher 38 trägt dazu bei, einen einheitlichen Luftstrom zu erzielen. Das Design der Löcher 38 in der Sättigungsdruckschicht 36 wird unter Bezugnahme auf 3 näher beschrieben. 3 ist eine Draufsicht der Sättigungsdruckschicht 36, die eine erste Gruppe von Löchern 38A in dem ersten Bereich 36A und eine zweite Gruppe von Löchern 36B in dem zweiten Bereich 36B aufweist, wie vorstehend dargelegt worden ist. Die Sättigungsdruckschicht 36 kann außerdem eine dritte Gruppe von Löchern 36C aufweisen, die an vier Ecken der Sättigungsdruckschicht 36 ausgebildet sind.
Bei der offenbarten Ausführungsform ist jede Gruppe von Löchern in Linien angeordnet, die entlang der y-Richtung orientiert sind. Insbesondere ist die erste Gruppe von Löchern 36A mit einem ersten Lochdurchmesser h1 und einem ersten Lochabstand W1 (einem Abstand von einem Loch bis zu einem benachbarten Loch) konfiguriert; die zweite Gruppe von Löchern 36B ist mit einem zweiten Lochdurchmesser h2 und einem zweiten Lochabstand W2 konfiguriert; und die dritte Gruppe von Löchern 36C ist mit einem dritten Lochdurchmesser h3 und einem dritten Lochabstand W3 konfiguriert, wobei h1 < h2 < h3 ist und W1 > W2 > W3 ist. Bei einigen Ausführungsformen beträgt W1 1 mm bis 50 mm, und h3 beträgt 0,1 mm bis 3 mm. Bei einigen Ausführungsformen betragen Durchmesserverhältnisse h2/h1 = h3/h2 1,2 bis 1,6, und Abstandsverhältnisse W1/W2 = W2/W3 betragen 1,3 bis 1,8. Da der Druck in der Nähe des Gaseinlasses 18 höher ist, ist diese Konfiguration so konzipiert, dass der Bereich mit höherem Druck verkleinert wird und das Gas so verteilt wird, dass der Druck gleichbleibt.
Bei einigen Ausführungsformen umfassen die Löcher 38C in den Eckbereichen eine geeignete Anzahl von Löchern 38C in jeder Ecke, z. B. vier oder mehr als vier Löcher 38C in jeder Ecke. Bei einigen Ausführungsformen sind die Löcher 38 mit einer abgestuften Struktur konfiguriert, bei der die Lochgröße und die Lochdichte mit zunehmendem Abstand der Löcher 38 von dem Gaseinlass 18 allmählich zunehmen. Diese Konfiguration bietet mehr Freiheit beim Verteilen des Gasstroms und beim Aufrechterhalten eines gleichbleibenden Drucks.
Die Sättigungsdruckschicht 36 wird aus einem geeigneten Material hergestellt, wie etwa Kunststoff oder Polymer, Metall, Glas, Quarz, Keramik oder einer Kombination davon. Bei einigen Ausführungsformen ist der Kunststoff oder das Polymer zum Herstellen der Sättigungsdruckschicht 36 Polyethylenterephthalat (PET), Polyethylen hoher Dichte (HDPE), Polyvinylchlorid (PVC), Polyethylen niedriger Dichte (LDPE), Polypropylen (PP), Polystyren (PS), Polyethylen mit ultrahoher Molekülmasse (UPE) oder Polyethylen (PE) oder eine Kombination davon. Bei einigen Ausführungsformen ist das Metall zum Herstellen der Sättigungsdruckschicht 36 eine Aluminiumlegierung, nichtrostender Stahl, eine Titanlegierung, ein anderes geeignetes Metall oder eine Kombination davon. Bei einigen Ausführungsformen ist die Keramik zum Herstellen der Sättigungsdruckschicht 36 Aluminiumoxid (Al₂O₃), Zirconiumoxid (ZrO₂), eine andere geeignete Keramik oder eine Kombination davon.
In 2A weist die WHCD 20 weiterhin zwei O-Ringe 44 auf, die auf beiden Seiten der Sättigungsdruckschicht 36 so angeordnet sind, dass die Sättigungsdruckschicht 36 nahtlos mit anderen Komponenten der WHCD 20 integriert ist, um einen Leckverlust zu reduzieren. Die O-Ringe 44 sind aus einem weichen Material hergestellt, wie etwa Kautschuk, einem anderen geeigneten Polymermaterial oder einer Kombination davon. Die O-Ringe 44 werden zusammen mit anderen Komponenten durch die Beschreibung der WHCD 20 näher beschrieben.
In 2A weist die WHCD 20 weiterhin eine homogene Schicht 40 auf. Die homogene Schicht 40 ist mit einem Mechanismus zum weiteren Kontrollieren des Durchsatzes, der Verteilung, der Dichte oder des Drucks oder der Fließrichtung (oder einer Kombination davon) des Gases 23 konfiguriert. Insbesondere ist die homogene Schicht 40 mit einer welligen Oberfläche geformt, um das Gas 23 besser kontrollieren zu können. Eine homogene Schicht 40 mit der so gestalteten Form kann das Gas 23 effektiv komprimieren, um den Gasdruck zu erhöhen und außerdem das Gas 23 gleichmäßig zu verteilen. Bei der offenbarten Ausführungsform weist die homogene Schicht 40 Falten 42 mit einer Höhe H und einem Abstand P auf. Dies ist in 4 näher dargestellt, in der ein Teil 40A der homogenen Schicht 40 vergrößert ist und auf der rechten Seite von 4 gezeigt ist. In einigen Beispielen ist ein Verhältnis H/P größer als 20. In einigen Beispielen beträgt die Höhe H 2 mm bis 40 mm. Der Abstand P beträgt 0,1 mm bis 2 mm. In noch weiteren Beispielen ist eine Länge der homogenen Schicht 40 größer als 400 mm, und eine Anzahl von Falten 42 ist größer als 400. Die wellige Oberfläche der homogenen Schicht 40 ermöglicht eine größere Wechselwirkung zwischen dem Gasstrom und der homogenen Schicht 40 und dadurch eine bessere Kontrolle des Gasdurchsatzes und der Strömungsrichtung. Das vorgenannte Design der homogenen Schicht 40 und ihre Effektivität werden durch theoretische Analysen, Versuche und Simulationen bestimmt.
Die homogene Schicht 40 wird aus einem geeigneten Material hergestellt, unter anderem Kunststoff oder Polymer, wie etwa Polyethylenterephthalat (PET), Polyethylen hoher Dichte (HDPE), Polyvinylchlorid (PVC), Polyethylen niedriger Dichte (LDPE), Polypropylen (PP), Polystyren (PS), Polyethylen mit ultrahoher Molekülmasse (UPE) oder Polyethylen (PE) oder einer Kombination davon. Die homogene Schicht 40 wird in einer Ablenkungsschicht fixiert, wie später näher dargelegt wird.
Bleiben wir bei 2A. Die WHCD 20 weist weiterhin eine Ablenkungsschicht 46 auf, die mit anderen Komponenten der WHCD 20 integriert ist. Die Ablenkungsschicht 46 ist so konfiguriert, dass sie die homogene Schicht 40 aufnimmt und den Gasstrom lenkt, und sie funktioniert außerdem als ein Grundgerüst der WHCD 20. Die Ablenkungsschicht 46 bietet außerdem mehr Platz für das Gas 23, das mittels der homogenen Schicht 40 so strömt, dass es gleichmäßiger verteilt werden kann, bevor es die WHCD 20 verlässt. Die Ablenkungsschicht 46 enthält eine Aluminiumlegierung, nichtrostenden Stahl, eine Titanlegierung, ein anderes geeignetes Metall, eine andere geeignete Metalllegierung oder eine Kombination davon.
Die Ablenkungsschicht 46 ist kein einteiliges Element. Vielmehr weist die Ablenkungsschicht 46 mehrere Teile auf, die zusammengefügt sind. Dieses Design der Ablenkungsschicht 46 mit mehreren Teilen bietet eine größere Freiheit beim Anpassen der Konfiguration der Ablenkungsschicht 46 und beim Einbringen der homogenen Schicht 40 mit eliminierten oder reduzierten mechanischen Spannungen und Verformungen, was außerdem eine abdichtende Struktur der WHCD 20 für eine verbesserte Filterfunktion der WHCD 20 gewährleistet. Dementsprechend wird die Ablenkungsschicht 46 auch als eine Ablenkungsstruktur 46 bezeichnet. Die Versuche, Simulationen und Analysen zeigen, dass die homogene Schicht 40 nur schwer in die Ablenkungsschicht 46 einzubringen ist, wenn sie einteilig ist und Spannungen und Verformungen der homogenen Schicht 40 verursachen kann. Wenn die homogene Schicht zu klein ist, können Spalte zwischen Innenwänden der Ablenkungsschicht und der homogenen Schicht zurückbleiben. Wenn die homogene Schicht hingegen zu groß ist, kann sie sich verformen, z. B. wird der rechteckige Rahmen der Ablenkungsschicht verbogen und steht über. Insbesondere kann das Einbringen der homogenen Schicht 40 in die Ablenkungsschicht 46 länger dauern, und es kann Einbringungsunterschiede zwischen einzelnen Ingenieuren geben, was nicht gerade kostengünstig ist und zu Problemen bei der Qualitätskontrolle führt. Dadurch, dass die offenbarte Ablenkungsstruktur 46 mehrere Teile aufweist, kann das Einbringen der homogenen Schicht 40 in einem genau definierten Verfahren mit einer genau definierten Qualität, einer reduzierten Spannung und kostengünstig erfolgen.
Bei einigen Ausführungsformen weist die Ablenkungsschicht 46 zwei Endteile 48 und zwei Seitenteile 50 mit einem Mechanismus, wie etwa Schrauben oder anderen Befestigungselementen, zum Zusammenfügen der verschiedenen Teile mit der homogenen Schicht 40 auf, die in der Ablenkungsschicht 46 fixiert ist. Da die Ablenkungsschicht 46 mehrere Teile enthält, kann ein Abstand zwischen benachbarten Teilen so angepasst werden, dass Spannungen und Verformungen reduziert werden und somit eine optimierte Konfiguration erzielt wird.
Bei einigen Ausführungsformen können verschiedene Teile der Ablenkungsstruktur 46 Aussparungen aufweisen, die so konzipiert und konfiguriert sind, dass sie die homogene Schicht 40 fixieren. Dies wird unter Bezugnahme auf die 5, 6A und 6B näher beschrieben. 5 zeigt eine perspektivische Darstellung verschiedener Teile der Ablenkungsstruktur 46, die gemäß einigen Ausführungsformen konfiguriert sind. Die 6Aund 6B zeigen perspektivische Darstellungen der Ablenkungsstruktur 46 und der homogenen Schicht 40, die gemäß einigen Ausführungsformen konfiguriert sind. Bei den offenbarten Ausführungsformen weist die Ablenkungsstruktur 46 zwei Endteile 48 und zwei Seitenteile 50 auf. Die Endteile 48 und die Seitenteile 50 weisen Aussparungen 46A auf, die als ein Raum zum Festhalten der homogenen Schicht 40 beim Zusammenfügen konfiguriert sind, wie in den 6A und 6B gezeigt ist. Bei einigen Ausführungsformen haben die Aussparungen 46A eine Höhe H1, wie in 5 gezeigt ist. Die Höhe H1 beträgt bei einigen Ausführungsformen 5 mm bis 20 mm.
Bei einigen Ausführungsformen können zusätzlich oder alternativ andere Elemente oder Materialien zum Fixieren der homogenen Schicht 40 in der Ablenkungsstruktur 46 verwendet werden. Bei einigen Ausführungsformen weist die Ablenkungsstruktur 46 weiterhin Abstandshalter 52 zwischen den Endteilen 48 und den Seitenteilen 50 auf. Die Abstandshalter 52 sind weiche Auflagen aus einem geeigneten Material, wie etwa Kautschuk, einem anderen geeigneten Polymermaterial oder einer Kombination davon. Die Abstandshalter 52 sind hinsichtlich Funktion und Zusammensetzung dem O-Ring 44 ähnlich, um einen Abdichtungseffekt mit reduziertem Leckverlust zu erzielen. Die Abstandshalter 52 können durch ihre Weichheit außerdem Spannungen und Verformungen reduzieren.
Bei einigen Ausführungsformen weist die Gaseintrittsschicht 30 eine Aussparung (wie etwa eine Nut) an ihrer Unterseite auf, die eine solche Form und solche Abmessungen hat, dass der O-Ring 44 eingepasst werden kann. Ebenso weist die Ablenkungsstruktur 46 weiterhin Aussparungen (wie etwa Nuten) 46B an ihrer Oberseite auf, die eine solche Form und solche Abmessungen haben, dass der O-Ring 44 eingepasst werden kann. In diesem Fall werden die Aussparungen 46B der Ablenkungsstruktur 46 für den O-Ring 44 in verschiedenen Elementen ausgebildet, wie etwa den Endteilen 48 und den Seitenteilen 50 der Ablenkungsstruktur 46. Die Aussparungen 46B haben eine Höhe H2, wie in 6A gezeigt ist. Die Höhe H2 beträgt bei einigen Ausführungsformen 0,1 mm bis 5 mm.
Die Ablenkungsstruktur 46 kann eine größere oder kleinere Anzahl von Teilen aufweisen, die so konzipiert und konfiguriert sind, dass sie dieselben Funktionen erfüllen. Bei einigen Ausführungsformen weist die Ablenkungsstruktur 46 zwei L-förmige Elemente 54 auf, wie in 7 in einer Draufsicht gezeigt ist. Jedes L-förmige Element 54 funktioniert als eine Kombination aus einem Endteil 48 und einem Seitenteil 50. Die Ablenkungsstruktur 46 kann weiterhin zwei Abstandshalter 56 zwischen Verbindungsstellen der zwei L-förmigen Elemente 54 aufweisen. Die Abstandshalter 56 sind hinsichtlich Zusammensetzung und Funktion den Abstandshaltern 52 ähnlich. Auch die L-förmigen Elemente 54 weisen Nuten für den O-Ring 44 in der Oberseite und Aussparungen in Innenwänden auf, die mit einem Raum zum Aufnehmen der homogenen Schicht 40 konfiguriert sind.
In der vorliegenden Offenbarung wird eine Struktur einer Waferfeuchte-Regelvorrichtung bereitgestellt, die in ein Equipment Front End Module eingebettet ist. Die Waferfeuchte-Regelvorrichtung ist mit einem Mechanismus zum Erzeugen eines Luftschleiers mit einem geeigneten Gasdurchsatz, Gasdruck und Gasverteilung konfiguriert, um Halbleiterwafer effektiv zu isolieren und zu schützen, die in einem Waferträger aufgenommen sind, der in einer Ladeöffnung des Equipment Front End Module positioniert ist. Die Waferfeuchte-Regelvorrichtung weist eine Gaseintrittsschicht, eine Sättigungsdruckschicht, eine homogene Schicht und eine Ablenkstruktur auf, die miteinander integriert sind. Insbesondere weist die Ablenkstruktur mehrere Teile auf, die so zusammengefügt sind, dass die homogene Schicht leicht in die Ablenkstruktur eingebracht und darin fixiert werden kann. Es werden verschiedene Ausführungsformen der Waferfeuchte-Regelvorrichtung, insbesondere ihrer Ablenkstruktur, bereitgestellt. Verschiedene Ausführungsformen können verschiedene Vorzüge bieten. Durch Verwenden der offenbarten Struktur der Waferfeuchte-Regelvorrichtung kann das Einbringen der homogenen Schicht in einem genau definierten Verfahren mit einer genau definierten Qualität implementiert werden. Außerdem bietet die Ablenkstruktur mit mehreren Teilen eine größere Freiheit beim Anpassen der homogenen Schicht mit reduzierten Spannungen und Verformungen, wenn sie in die Ablenkstruktur eingebracht wird.
Bei einem beispielhaften Aspekt wird in der vorliegenden Offenbarung eine Halbleiter-Herstellungsanlage bereitgestellt. Die Halbleiter-Herstellungsanlage weist ein Equipment Front End Module mit einer Ladeöffnung zum Befördern von Halbleiterwafern von einem Waferträger zu dem Equipment Front End Module; und eine Waferfeuchte-Regelvorrichtung auf, die in das Equipment Front End Module eingebettet ist und so konfiguriert ist, dass sie einen Luftschleier zum Schützen der Halbleiterwafer erzeugt. Die Waferfeuchte-Regelvorrichtung weist außerdem Folgendes auf: eine Gaseintrittsschicht mit einem Gaseinlass zum Aufnehmen eines Gases; eine homogene Schicht, die mit der Gaseintrittsschicht integriert ist und so konzipiert ist, dass sie das Gas weiter verteilt; und eine Ablenkstruktur mit mehreren Teilen, die so zusammengefügt sind, dass sie die homogene Schicht festhalten, und die mit der Gaseintrittsschicht integriert sind.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft eine Halbleiter-Herstellungsanlage. Die Halbleiter-Herstellungsanlage weist ein Equipment Front End Module mit einer Ladeöffnung zum Befördern von Halbleiterwafern von einem Waferträger zu dem Equipment Front End Module; und eine Waferfeuchte-Regelvorrichtung auf, die in das Equipment Front End Module eingebettet ist und so konfiguriert ist, dass sie einen Luftschleier zum Schützen der Halbleiterwafer erzeugt. Die Waferfeuchte-Regelvorrichtung weist außerdem Folgendes auf: eine Gaseintrittsschicht mit einem Gaseinlass zum Aufnehmen eines Gases; eine homogene Schicht, die mit der Gaseintrittsschicht integriert ist und so konzipiert ist, dass sie das Gas weiter verteilt; und eine Ablenkstruktur mit mehreren Teilen, die zusammengefügt sind und die homogene Schicht festhalten; und eine Sättigungsdruckschicht, die so konzipiert ist, dass sie einen Druck des Gases aufrechterhält, und die zwischen der Gaseintrittsschicht und der Ablenkstruktur angeordnet ist.
Ein noch weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft eine Halbleiter-Herstellungsanlage. Die Halbleiter-Herstellungsanlage weist Folgendes auf: ein Equipment Front End Module mit einer Ladeöffnung zum Befördern von Halbleiterwafern von einem Waferträger zu dem Equipment Front End Module; ein Bearbeitungstool, das mit dem Equipment Front End Module verbunden ist und zum Durchführen eines Fertigungsprozesses an den Halbleiterwafern konzipiert ist; und eine Waferfeuchte-Regelvorrichtung, die in das Equipment Front End Module eingebettet ist und so konfiguriert ist, dass sie einen Luftschleier zum Schützen der Halbleiterwafer erzeugt. Die Waferfeuchte-Regelvorrichtung weist außerdem Folgendes auf: eine Gaseintrittsschicht mit einem Gaseinlass zum Aufnehmen eines Gases; eine homogene Schicht, die mit der Gaseintrittsschicht integriert ist und so konzipiert ist, dass sie das Gas weiter verteilt; eine Ablenkstruktur mit zwei L-förmigen Elementen, die zusammengefügt sind und die homogene Schicht aufnehmen; und eine Sättigungsdruckschicht, die so konzipiert ist, dass sie einen Druck des Gases aufrechterhält, und die zwischen der Gaseintrittsschicht und der Ablenkstruktur festgehalten wird.
Vorstehend sind Merkmale verschiedener Ausführungsformen beschrieben worden. Fachleuten dürfte klar sein, dass sie die vorliegende Offenbarung ohne Weiteres als eine Grundlage zum Gestalten oder Modifizieren anderer Verfahren und Strukturen zum Erreichen der gleichen Ziele und/oder zum Erzielen der gleichen Vorzüge wie bei den hier vorgestellten Ausführungsformen verwenden können. Fachleute dürften ebenfalls erkennen, dass solche äquivalenten Auslegungen nicht von dem Grundgedanken und Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung abweichen und dass sie hier verschiedene Änderungen, Ersetzungen und Abwandlungen vornehmen können, ohne von dem Grundgedanken und Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.

Claims

Halbleiter-Herstellungsanlage, mit: einem Equipment Front End Module mit einer Ladeöffnung zum Befördern von Halbleiterwafern von einem Waferträger zu dem Equipment Front End Module; und einer Waferfeuchte-Regelvorrichtung, die in das Equipment Front End Module eingebettet ist und so konfiguriert ist, dass sie einen Luftschleier zum Schützen der Halbleiterwafer erzeugt, wobei die Waferfeuchte-Regelvorrichtung außerdem Folgendes aufweist: eine Gaseintrittsschicht mit einem Gaseinlass zum Aufnehmen eines Gases, eine homogene Schicht, die mit der Gaseintrittsschicht integriert ist und so konzipiert ist, dass sie das Gas weiter verteilt, und eine Ablenkstruktur mit mehreren Teilen, die so zusammengefügt sind, dass sie die homogene Schicht festhalten, und die mit der Gaseintrittsschicht integriert sind.
Halbleiter-Herstellungsanlage nach Anspruch 1, wobei der Gaseinlass mit einer Gasquelle verbunden ist, um das Gas aufzunehmen, das Stickstoffgas oder extrem reine Trockenluft umfasst.
Halbleiter-Herstellungsanlage nach Anspruch 2, die weiterhin eine Sättigungsdruckschicht aufweist, die mit der Gaseintrittsschicht und der Ablenkstruktur integriert ist, wobei die Sättigungsdruckschicht mit einer Struktur zum Aufrechterhalten eines Drucks des Gases konzipiert ist.
Halbleiter-Herstellungsanlage nach Anspruch 3, wobei die Ablenkstruktur zwei Endteile und zwei Seitenteile aufweist, die zusammengefügt sind und die homogene Schicht festhalten.
Halbleiter-Herstellungsanlage nach Anspruch 4, wobei die Ablenkstruktur weiterhin Abstandshalter aufweist, die jeweils in eine Verbindungsstelle zwischen einem der Endteile und einem der Seitenteile integriert sind.
Halbleiter-Herstellungsanlage nach Anspruch 3, wobei die Ablenkstruktur zwei L-förmige Elemente aufweist, die zusammengefügt sind und die homogene Schicht festhalten.
Halbleiter-Herstellungsanlage nach einem der Ansprüche 3 bis 6, die weiterhin zwei O-Ringe aufweist, die auf gegenüberliegenden Seiten der Sättigungsdruckschicht so angeordnet sind, dass eine erste Seite der Sättigungsdruckschicht mittels eines der O-Ringe an der Ablenkstruktur befestigt wird und eine andere Seite der Sättigungsdruckschicht mittels eines anderen der O-Ringe an der Gaseintrittsschicht befestigt wird.
Halbleiter-Herstellungsanlage nach Anspruch 7, wobei die homogene Schicht eine Zusammensetzung mit einem Kunststoffmaterial und einem Polymermaterial hat, die homogene Schicht mit einer Mehrzahl von Falten mit einer Höhe H und einem Abstand P geformt ist, und ein Verhältnis H/P größer als 20 ist.
Halbleiter-Herstellungsanlage nach Anspruch 7 oder 8, wobei die Sättigungsdruckschicht eine Mehrzahl von Löchern aufweist, wobei die Mehrzahl von Löchern eine erste Gruppe von Löchern, die näher an dem Gaseinlass angeordnet sind, und eine zweite Gruppe von Löchern, die von dem Gaseinlass weit entfernt sind, umfasst, wobei die erste Gruppe von Löchern eine erste Lochgröße und eine erste Lochdichte hat, und die zweite Gruppe von Löchern eine zweite Lochgröße, die größer als die erste Lochgröße ist, und eine zweite Lochdichte hat, die größer als die erste Lochdichte ist.
Halbleiter-Herstellungsanlage nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Sättigungsdruckschicht ein Material enthält, das aus der Gruppe gewählt ist, die aus Metall, Glas, Quarz, keramisches Material, Polymer oder einer Kombination davon besteht.
Halbleiter-Herstellungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die ein Bearbeitungstool aufweist, das mit dem Equipment Front End Module integriert ist und zum Durchführen eines Prozesses an den Halbleiterwafern konzipiert ist.
Halbleiter-Herstellungsanlage nach Anspruch 11, wobei das Bearbeitungstool zum Durchführen von Herstellungsprozessen, Messungen und/oder Prüfungen an den Halbleiterwafern konzipiert ist.
Halbleiter-Herstellungsanlage nach Anspruch 12, wobei der Herstellungsprozess ein Abscheiden, ein Ätzen, eine Ionenimplantation, eine chemisch-mechanische Polierung (CMP), einen Fotolithografieprozess oder eine Kombination davon umfasst.
Halbleiter-Herstellungsanlage, mit: einem Equipment Front End Module mit einer Ladeöffnung zum Befördern von Halbleiterwafern von einem Waferträger zu dem Equipment Front End Module; und einer Waferfeuchte-Regelvorrichtung, die in das Equipment Front End Module eingebettet ist und so konfiguriert ist, dass sie einen Luftschleier zum Schützen der Halbleiterwafer erzeugt, wobei die Waferfeuchte-Regelvorrichtung außerdem Folgendes aufweist: eine Gaseintrittsschicht mit einem Gaseinlass zum Aufnehmen eines Gases, eine homogene Schicht, die mit der Gaseintrittsschicht integriert ist und so konzipiert ist, dass sie das Gas weiter verteilt, eine Ablenkstruktur mit mehreren Teilen, die zusammengefügt sind und die homogene Schicht festhalten, und eine Sättigungsdruckschicht, die so konzipiert ist, dass sie einen Druck des Gases aufrechterhält, und die zwischen der Gaseintrittsschicht und der Ablenkstruktur angeordnet ist.
Halbleiter-Herstellungsanlage nach Anspruch 14, wobei die Ablenkstruktur Folgendes aufweist: zwei Endteile und zwei Seitenteile, die zusammengefügt sind und die homogene Schicht festhalten; und vier Abstandshalter, die jeweils in eine Verbindungsstelle zwischen einem der Endteile und einem der Seitenteile eingefügt sind.
Halbleiter-Herstellungsanlage nach Anspruch 14 oder 15, wobei die Ablenkstruktur Folgendes aufweist: zwei L-förmige Elemente, die zusammengefügt sind und die homogene Schicht festhalten, und zwei Abstandshalter, die jeweils in eine Verbindungsstelle zwischen den zwei L-förmigen Elementen eingefügt sind.
Halbleiter-Herstellungsanlage nach einem der Ansprüche 14 bis 16, wobei die homogene Schicht eine Zusammensetzung mit einem Kunststoffmaterial und einem Polymermaterial hat, die homogene Schicht mit einer Mehrzahl von Falten mit einer Höhe H und einem Abstand P geformt ist, und ein Verhältnis H/P größer als 20 ist.
Halbleiter-Herstellungsanlage nach einem der Ansprüche 14 bis 17, wobei die Sättigungsdruckschicht eine Mehrzahl von Löchern aufweist, die darin ausgebildet sind, wobei die Mehrzahl von Löchern eine erste Gruppe von Löchern, die näher an dem Gaseinlass angeordnet sind, und eine zweite Gruppe von Löchern, die von dem Gaseinlass weit entfernt sind, umfasst, wobei die erste Gruppe von Löchern eine erste Lochgröße und eine erste Lochdichte hat, und die zweite Gruppe von Löchern eine zweite Lochgröße, die größer als die erste Lochgröße ist, und eine zweite Lochdichte hat, die größer als die erste Lochdichte ist.
Halbleiter-Herstellungsanlage, mit: einem Equipment Front End Module mit einer Ladeöffnung zum Befördern von Halbleiterwafern von einem Waferträger zu dem Equipment Front End Module; einem Bearbeitungstool, das mit dem Equipment Front End Module verbunden ist und zum Durchführen eines Fertigungsprozesses an den Halbleiterwafern konzipiert ist; und einer Waferfeuchte-Regelvorrichtung, die in das Equipment Front End Module eingebettet ist und so konfiguriert ist, dass sie einen Luftschleier zum Schützen der Halbleiterwafer erzeugt, wobei die Waferfeuchte-Regelvorrichtung außerdem Folgendes aufweist: eine Gaseintrittsschicht mit einem Gaseinlass zum Aufnehmen eines Gases, eine homogene Schicht, die mit der Gaseintrittsschicht integriert ist und so konzipiert ist, dass sie das Gas weiter verteilt, eine Ablenkstruktur mit zwei L-förmigen Elementen, die zusammengefügt sind und die homogene Schicht aufnehmen, und eine Sättigungsdruckschicht, die so konzipiert ist, dass sie einen Druck des Gases aufrechterhält, und die zwischen der Gaseintrittsschicht und der Ablenkstruktur festgehalten wird.
Halbleiter-Herstellungsanlage nach Anspruch 19, wobei die homogene Schicht mit einer Mehrzahl von Falten mit einer Höhe H, einem Abstand P und einem Verhältnis H/P, das größer als 20 ist, geformt ist, und die Sättigungsdruckschicht eine Mehrzahl von Löchern aufweist, die darin ausgebildet sind und ungleichmäßig verteilt sind, wobei die Löcher unterschiedliche Lochdurchmesser und unterschiedliche Lochabstände haben.