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Die Erfindung bezieht sich auf ein Reinigungsverfahren eines FOUPs (Front Opening Unified Pod, nachfolgend FOUP) und ein Diffusionsverfahren für das Gas im FOUP.
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Heutzutage sind elektrische Bauelemente auf den Nanometermaßstab herunter zu skalieren. Partikel in der Raumluft beeinträchtigen Bauelemente erheblich und senken die Zuverlässigkeit der elektrischen Eigenschaften der Bauelemente. Daher werden Halbleiterwafer beim Fertigungsprozess zum Gewährleisten einer hohen Sauberkeit bzw. zum Schutz vor Verschmutzung durch Partikel in der Raumluft und einer daraus folgenden Beeinträchtigung der Zuverlässigkeit der Bauelemente in Behältern gehalten, transportiert und gelagert. Bei einem der Waferbehälter handelt es sich um den FOUP (Front Opening Unified Pod).
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Der herkömmliche FOUP umfasst einen Behälterkörper, welcher eine Öffnung und einen die Öffnung verschließenden Türkörper aufweist. Im Behälterkörper ist ein Festhaltesystem gestaltet, welches zum parallelen Einlegen mehrerer Halbleiterwafer dient. Zum Gewährleisten einer hohen Sauberkeit im Waferbehälter ist ein regelmäßiges Reinigen notwendig. Gewöhnlich werden Luftlöcher ausgeführt, um ein hoch sauberes Innenraumklima zu erhalten. Außerdem weist der Waferbehälter innen eine Diffusionseinrichtung auf, um die Feuchtigkeit auf den Oberflächen der Wafer beim Verladen der Wafer im Waferbehälter zu reduzieren. Die Diffusionseinrichtung weist dabei mehrere Luftlöcher auf, welche vom Boden des Waferbehälters zur Oberseite hin angeordnet sind, damit das Füllgas gleichmäßig diffundiert werden kann. Die dabei zu lösende Aufgabe besteht darin, das Gas gleichmäßig in den Waferbehälter diffundieren zu können.
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Das folgende konventionelle Reinigungsverfahren für FOUPs wird im Zustand ohne Wafer im Waferbehälter durchgeführt. Die Ein- und Auslassluftlöcher am Boden des FOUPs sind als zwei Einlassluftlöcher und zwei Auslassluftlöcher ausgeführt. Wenn das Gas von den zwei Einlassluftlöchern am Boden des FOUPs in den FOUP strömt, verbindet sich ein großer Teil des Gases mit der Luftfeuchtigkeit und dem Sauerstoff um die zwei Einlassluftlöcher herum und diffundiert bzw. strömt weiter in die Auslassluftlöcher. Zum Reinigen der Luftfeuchtigkeit und des Sauerstoffs, welche sich entfernt von den Einlassluftlöchern befinden, muss weiter mehr Gas eingefüllt werden. Je mehr Gas dabei eingefüllt wird, desto größer kann die Menge der Luftfeuchtigkeit und des Sauerstoffs sein, die verbunden bzw. umgetauscht werden, in anderen Worten desto wirksamer wird der FOUP gereinigt. Im Gegensatz dazu ist die Menge der Luftfeuchtigkeit und des Sauerstoffs, die verbunden werden können, umso kleiner, je weniger Gas eingefüllt wird, mit anderen Worten desto weniger effektiv wird der FOUP gereinigt. Zum Verbessern der Wirksamkeit beim Reinigen steht eine Ausführung mit drei Einlassluftlöchern und einem Auslassluftloch zur Verfügung, damit die Geschwindigkeit der Verbindung mit der Luftfeuchtigkeit und dem Sauerstoff beschleunigt wird. Allerdings ist dieses Verfahren nur geeignet für FOUPs, in denen keine Wafer verladen sind. Wenn schon Wafer im FOUP eingelegt sind, ist dieses Verfahren nicht geeignet für das Reduzieren der Feuchtigkeit auf den Oberflächen der Wafer.
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Wenn Wafer im FOUP eingelegt sind, muss das Gas zum Reinigen nach dem Eindringen in den FOUP durch die Durchlässe am Boden gleichmäßig diffundiert werden. Ein herkömmlicher FOUP umfasst eine röhrenförmige Diffusionsregelung. Die röhrenförmige Raumklimaregelung weist Luftlöcher und mehrere enge Spalte auf, welche mit dem Innenraum des Waferbehälters verbunden sind. Wahlweise können eine oder zwei röhrenförmige Diffusionsregelungen in der hinteren Ecke oder in den abgetrennten Räumen des FOUPs ausgelegt und möglicherweise mit den Einlässen zum Säubern am Boden des FOUPs verbunden werden. Die rohrförmige Diffusions- und Raumklimaregelung kann einen Filter aufweisen, welcher nicht nur zur Stoffaufnahme dient, sondern auch aufgenommene Stoffe umtauscht. Das röhrenförmige Bauelement oder der Anschluss zum Säubern kann ein Rückschlagventil aufweisen, welches zum Steuern der Richtung zur Ein- bzw. Ausströmung des Gases in den bzw. vom Waferbehälter sowie zum Verschließen des an diesem Ventil angeschlossenen röhrenförmigen Diffusionsbauelements dient. Durch dieses Verfahren kann das Gas zum Reinigen vom Boden des Behälterkörpers direkt zum Kopfteil gefördert werden, damit der Behälterkörper vom Gas, welches durch die Luftlöcher am Kopfteil in den Behälterkörper eindringt, gereinigt wird. Allerdings strömt das Gas zum Reinigen bei diesem Verfahren zuerst vom Boden durch die Luftlöcher in den Behälterkörper, wobei der Durchstrom des Gases am Boden des Behälterkörpers größer ist als der am Kopfteil, wodurch das Reinigungsergebnis im Behälterkörper ungleichmäßig ist.
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Wie bereits erwähnt, lässt sich festhalten, dass obwohl das Verbinden des Gases zum Reinigen bei der herkömmlichen Technik durch den Abstand zwischen den Einlassluftlöchern und den Auslassluftlöchern am Boden des FOUPs reguliert wird bzw. das Gas zum Reinigen durch die Diffusionseinrichtung vom Boden des FOUPs nach oben gefördert wird, es trotzdem nicht geschafft wird, das Gas zum Reinigen mit einem gleichen Durchstrom im Waferbehälter zu diffundieren. Immer wenn Wafer im Waferbehälter eingelegt sind, bilden sich mehrere tote Winkel, wodurch das Gas ungleichmäßig diffundiert wird und die Feuchtigkeit auf den Wafern nicht wirksam verringert wird.
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Die Hauptaufgabe der Erfindung besteht darin, eine Gasdiffusionsanlage für Waferkassetten bereitzustellen, bei der das Gas im FOUP durch die Diffusionseinrichtung gleichmäßig diffundiert werden kann.
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Die Zusatzaufgabe der Erfindung besteht darin, eine Gasdiffusionsanlage für Waferkassetten bereitzustellen, welche eine erste Luftkammer und eine zweite Luftkammer aufweist. Wenn die Gase durch das Lufteinlasselement eingefüllt werden, werden sie von der ersten Luftkammer gleichmäßig in die zweite Luftkammer diffundiert.
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Die Zusatzaufgabe der Erfindung besteht darin, einen FOUP bereitzustellen, welcher einen Behälterkörper und eine Diffusionseinrichtung aufweist, wobei die Diffusionseinrichtung auf der Hinterseite des FOUPs ausgeführt ist.
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Zum Adressieren der genannten Punkte stellt die Erfindung eine Gasdiffusionsanlage für Waferkassetten dar, welche einen Hauptkörper, der einen Aufnahmeraum aufweist, und ein Begrenzungsstück umfasst, welches sich im Aufnahmeraum befindet. Ein Ende des Begrenzungsstücks bildet mit der Frontseite des Hauptkörpers einen Kanal, wobei das Begrenzungsstück den Aufnahmeraum in eine erste Luftkammer und eine zweite Luftkammer aufteilt. Die erste Luftkammer ist mit einem Lufteinlasselement durchgängig verbunden, welches an den Kanal angrenzt und mit diesem zusammen auf der Flankenseite des Hauptkörpers ausgeführt ist. Bei dem Teil des Hauptkörpers, wo sich die zweite Luftkammer befindet, weist die Hinterseite mindestens ein Auslassluftloch auf.
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Bei einer erfindungsgemäßen Ausführungsform weist das Begrenzungsstück ein Verlängerungsstück auf, welches sich in Richtung der ersten Luftkammer erstreckt.
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Bei einer erfindungsgemäßen Ausführungsform weist das Verlängerungsstück zur Frontseite des Hauptkörpers hin eine Fläche auf. Die Breite der Fläche vergrößert sich allmählich in Richtung des Lufteinlasselements.
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Bei einer erfindungsgemäßen Ausführungsform weist das Verlängerungsstück zur Frontseite des Hauptkörpers hin eine Fläche auf, welche einen ersten Teil und einen zweiten Teil aufweist.
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Dabei ist die Breite des zweiten Teils größer als diejenige des ersten Teils.
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Bei einer erfindungsgemäßen Ausführungsform befindet sich der erste Teil näher an dem Lufteinlasselement, wobei der zweite Teil weiter vom Lufteinlasselement entfernt ist. Dabei bleibt die Breite des ersten Teils gleich, und die Breite des zweiten Teils vergrößert sich allmählich vom Lufteinlasselement weg.
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Bei einer erfindungsgemäßen Ausführungsform ist ein FOUP ausgeführt, welcher einen Behälterkörper und eine Gasdiffusionsanlage für Waferkassetten umfasst. Die Gasdiffusionsanlage für Waferkassetten ist auf der Hinterseite des Behälterkörpers ausgeführt.
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1A Schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen bevorzugten Ausführungsform der Gasdiffusionsanlage für Waferkassetten
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1B Schnittansicht der erfindungsgemäßen Gasdiffusionsanlage für Waferkassetten gemäß 1A entlang B'-B'
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2A Schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen bevorzugten Ausführungsform der Gasdiffusionsanlage für Waferkassetten
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2B Schnittansicht der erfindungsgemäßen Gasdiffusionsanlage für Waferkassetten gemäß 2A entlang B'-B'
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2C Schnittansicht der erfindungsgemäßen Diffusionseinrichtung gemäß 2A entlang C'-C'
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3 Schematische Darstellung einer anderen erfindungsgemäßen bevorzugten Ausführungsform des FOUPs
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Zum weiteren Verständnis und Kenntnis der erfindungsgemäßen Eigenschaften und der erreichbaren Leistungen durch den Gutachter werden die bevorzugten Ausführungsformen und detaillierte Erklärungen der Erfindung erläutert. Die Erläuterungen folgen unten.
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In 1A wird die schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen bevorzugten Ausführungsform der Gasdiffusionsanlage für Waferkassetten gezeigt. Die erfindungsgemäße Gasdiffusionsanlage für Waferkassetten umfasst, wie gezeigt, einen Hauptkörper 10, ein Begrenzungsstück 20, eine erste Luftkammer 101, ein Lufteinlasselement 30, eine zweite Luftkammer 102 und mindestens ein Auslassluftloch 40.
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In 1B wird die Schnittansicht einer erfindungsgemäßen bevorzugten Ausführungsform der Gasdiffusionsanlage für Waferkassetten gemäß 1A entlang B'-B' gezeigt. Der Hauptkörper 10 weist, wie gezeigt, einen Aufnahmeraum und ein Begrenzungsstück 20 auf, welches sich im Aufnahmeraum befindet. Ein Ende des Begrenzungsstücks 20 bildet mit der Frontseite des Hauptkörpers 10 einen Kanal, wobei das Begrenzungsstück 20 den Aufnahmeraum in eine erste Luftkammer 101 und eine zweite Luftkammer 102 aufteilt. Die erste Luftkammer 101 ist mit einem Lufteinlasselement 30 durchgängig verbunden, welches an den Kanal angrenzt und mit diesem zusammen auf der Flankenseite des Hauptkörpers 10 ausgeführt ist. Bei dem Teil des Hauptkörpers, wo sich die zweite Luftkammer 102 befindet, weist die Hinterseite mindestens ein Auslassluftloch 40 auf.
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Bei der erfindungsgemäßen Gasdiffusionsanlage für Waferkassetten strömt das Gas zum Reinigen in die erste Luftkammer 101 ein, wenn das Gas zum Reinigen in das Lufteinlasselement 30 gefüllt wird. Da die erste Luftkammer 101 durch den Kanal mit der zweiten Luftkammer 102 durchgängig verbunden ist, kann der Durchstrom des Gases zum Reinigen mittels des Kanals von der ersten Luftkammer 101 in die zweite Luftkammer 102 im Bodenbereich und am Kopfteil reguliert werden, so dass das Gas zum Reinigen schneller den Kopfteil füllt bzw. das Gas zum Reinigen langsamer durch den Kanal in die zweite Luftkammer 102 strömt. Daher wird der Unterschied des Durchstroms vom Gas zum Reinigen von der ersten Luftkammer 101 in die zweite Luftkammer 102 erheblich verringert.
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In 2A wird die schematische Darstellung einer anderen erfindungsgemäßen bevorzugten Ausführungsform der Gasdiffusionsanlage für Waferkassetten gezeigt. Dabei ist das Begrenzungsstück 20 im Aufnahmeraum des Hauptkörpers 10 ausgelegt und bildet mit der Frontseite des Hauptkörpers 10 einen Kanal. Das Begrenzungsstück 20 weist ein Verlängerungsstück 21 auf, welches sich in Richtung der ersten Luftkammer 101 erstreckt. Durch das Verlängerungsstück 21 wird die Länge des Kanals verlängert, wodurch der Unterschied des Durchstroms vom Gas zum Reinigen von der ersten Luftkammer 101 in die zweite Luftkammer 102 verringert wird.
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In 2B und 2C werden die Schnittansichten der erfindungsgemäßen Gasdiffusionsanlage für Waferkassetten gemäß 2A entlang B'-B' und C-'C' gezeigt. Das Begrenzungsstück 20 weist, wie gezeigt, ein Verlängerungsstück 21 auf, welches sich in Richtung der ersten Luftkammer 101 erstreckt. Das Verlängerungsstück 21 weist zur Frontseite des Hauptkörpers 10 hin eine Fläche auf, welche einen ersten Teil 211 und einen zweiten Teil 212 aufweist. Der erste Teil 211 befindet sich näher an dem Lufteinlasselement 30, wobei der zweite Teil 212 vom Lufteinlasselement 30 entfernt ist. Durch die unterschiedliche Kanallänge des ersten Teils 211 und des zweiten Teils 212 des Verlängerungsstücks 21 wird der Durchstrom des Gases zum Reinigen von der ersten Luftkammer 101 in die zweite Luftkammer 102 gleichmäßig reguliert.
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Bei einer anderen erfindungsgemäßen bevorzugten Ausführungsform bleibt die Breite des ersten Teils 211 gleich und die Breite des zweiten Teils 212 vergrößert sich allmählich vom Lufteinlasselement 30 weg. Durch den vom Verlängerungsstück 21 verlängerten ersten Teil 211 und den zweiten Teil 212 ist die durch den Kanal zurückgelegte Strecke zwischen der ersten Luftkammer 101 und der zweiten Luftkammer 102 unterschiedlich. Bei der durch den Kanal zurückgelegten Strecke handelt es sich um die Breite einer Fläche, bei der das Verlängerungsstück 21 zur Frontseite des Hauptkörpers 10 zeigt. Wenn sich das Verlängerungsstück 21 näher am Lufteinlasselement 30 befindet, ist die durch den Kanal zurückgelegte Strecke kürzer. Dabei bedeutet dies auch, dass die Breite einer Fläche, bei der der erste Teil 211 des Verlängerungsstücks 21 zur Frontseite des Hauptkörpers 10 zeigt, schmaler ist, so dass der Durchstrom in die zweite Luftkammer 102 durch die kürzere durch den Kanal zurückgelegte Strecke reguliert wird, wenn das Gas zum Reinigen bei der Seite, die sich näher am Lufteinlasselement 30 befindet, gefüllt wird. Je weiter der Kanal vom Lufteinlasselement 30 entfernt ist, umso größer ist die durch den Kanal zurückgelegte Strecke. Dabei bedeutet dies auch, dass die Breite einer Fläche, bei der der zweite Teil 212 des Verlängerungsstücks 21 zur Frontseite des Hauptkörpers 10 zeigt, größer ist, so dass der Durchstrom in die erste Luftkammer 101 durch die allmählich längere durch den Kanal zurückgelegte Strecke reguliert wird, wenn das Gas zum Reinigen bei der Seite, die vom Lufteinlasselement 30 entfernt ist, gefüllt wird. Durch die unterschiedliche durch den Kanal zurückgelegte Strecke wird der diffundierte Durchstrom des Gases zum Reinigen bei der zum Lufteinlasselement 30 jeweils näher liegenden oder weiter entfernten Seite reguliert, so dass das Gas zum Reinigen in der zweiten Luftkammer 102 gleichmäßig vom Auslassluftloch 40 in den Waferbehälter strömen kann.
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In 3 wird die schematische Darstellung einer anderen erfindungsgemäßen bevorzugten Ausführungsform des FOUPs gezeigt. Der FOUP weist einen Behälterkörper 900 und eine genannte Gasdiffusionsanlage für Waferkassetten 800 auf, welche auf der Hinterseite des Behälterkörpers 900 ausgeführt ist. Dabei weist die Gasdiffusionsanlage für Waferkassetten 800 einen Hauptkörper, der einen Aufnahmeraum aufweist, und ein Begrenzungsstück auf, das sich im Aufnahmeraum befindet. Ein Ende des Begrenzungsstücks bildet mit der Frontseite des Hauptkörpers einen Kanal, wobei das Begrenzungsstück den Aufnahmeraum in die erste Luftkammer und die zweite Luftkammer aufteilt. Die erste Luftkammer ist mit einem Lufteinlasselement durchgängig verbunden, welches an den Kanal angrenzt und mit diesem zusammen auf der Flankenseite des Hauptkörpers ausgeführt ist. Bei dem Teil des Hauptkörpers, wo sich die zweite Luftkammer befindet, weist die Hinterseite mindestens ein Auslassluftloch auf. Durch den Kanal wird der Durchstrom des Gases zum Reinigen von der zweiten Luftkammer in die erste Luftkammer reguliert. Wenn das Gas zum Reinigen vom Lufteinlasselement eingefüllt wird, strömt das Gas zuerst in die Gasdiffusionsanlage für Waferkassetten 800 und diffundiert danach vom Auslassluftloch in den Behälterkörper 900, so dass die Ungleichmäßigkeit des Durchstroms im Bodenbereich und am Kopfteil im Behälterkörper 900 erheblich verringert wird. Wenn mehrere Wafer im Behälterkörper 900 eingelegt sind, können die Wafer im Bodenbereich und am Kopfteil vom Gas zum Reinigen gleichmäßig durchströmt werden.
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Die erfindungsgemäße Gasdiffusionsanlage für Waferkassetten umfasst den Hauptkörper, welcher den Aufnahmeraum aufweist und zur Diffusion des Gases in den FOUP dient, das Lufteinlasselement, welches mit dem Hauptkörper durchgängig verbunden ist und zum Füllen des Gases zum Reinigen in den Hauptkörper dient, das sich im Aufnahmeraum befindende Begrenzungsstück, dessen eines Ende mit der Frontseite des Hauptkörpers einen Kanal bildet, eine erste Luftkammer, deren Boden mit dem Lufteinlasselement durchgängig verbunden ist, und eine zweite Luftkammer, welche mehrere Auslassluftlöcher aufweist. Dabei weist das Begrenzungsstück ein Verlängerungsstück auf, durch das die näher am Lufteinlasselement liegende durch den Kanal zurückgelegte Strecke kürzer bzw. die weiter vom Lufteinlasselement entfernte durch den Kanal zurückgelegte Strecke länger sein kann. Hiermit wird der Durchstrom des Gases zum Reinigen durch die zweite in die erste Luftkammer reguliert, wodurch das Gas im Bodenbereich und am Kopfteil gleichmäßig diffundiert werden kann.
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Oben wurden ausschließlich die erfindungsgemäßen bevorzugten Ausführungsformen erwähnt. Die Erfindung ist nicht auf die genannten Ausführungsformen beschränkt, sondern im Rahmen der Offenbarung vielfach variabel. In diesem Zusammenhang werden alle in der Beschreibung und/oder Zeichnung offenbarten Formen, Konstruktionen, Merkmale und Konzeptionen als anspruchswesentlich angesehen.
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Die Erfindung besitzt Neuheiten, erfinderische Schritte und industrielle Anwendbarkeit, welche die Vorbedingungen der Patentgesetze erfüllen. Hierfür ist ein Gebrauchsmuster gemäß dem Patengesetz für die Prüfung anzumelden, um das Patentrecht der Erfinder zu schützen.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Hauptkörper
- 20
- Begrenzungsstück
- 21
- Verlängerungsstück
- 30
- Lufteinlasselement
- 40
- Auslassluftloch
- 101
- Erste Luftkammer
- 102
- Zweite Luftkammer
- 211
- Erster Teil
- 212
- Zweiter Teil
- 800
- Gasdiffusionsanlage für Waferkassetten
- 900
- Behälterkörper
