TW201524866A - 應用於晶圓／光罩載具之塑膠組合物及應用彼之光罩傳送盒 - Google Patents

Abstract

本發明涉及一種應用於晶圓/光罩載具之塑膠組合物及應用彼之光罩傳送盒，特別係指一種可減少有害氣體釋出之晶圓/光罩載具，該載具之塑膠材質部份係以聚醚醯亞胺作為主體材料，且該主體材料內含有0.8%~16%之奈米碳管，藉此，由於載具之塑膠部份係由含奈米碳管之聚醚醯亞胺構成，除了大幅降低材料成本外，更可提高載具塑膠部份的耐磨性、耐刮性及抗靜電效果，減少材料的粉塵或微粒剝落，且進一步可減少硫離子、氯離子、鈉離子、銨離子及鉀離子等有害氣體的釋出，以防止晶圓/光罩表面產生霧霾的現象，有效提高載具內部的潔淨度，以降低破壞晶圓或光罩表面的機會，同時避免在後續製程中產生不良品，同時可減少清洗的次數，從而降低製程成本。

Description

應用於晶圓/光罩載具之塑膠組合物及應用彼之光罩傳送盒

本發明係隸屬一種用於半導體載具之塑膠組成物技術，具體而言係指一種應用該塑膠組合物之晶圓/光罩載具，藉以滿足半導體產業可在無塵室中使用之低金屬離子、低硫化物、耐磨耗及高潔淨等需求，並可降低材料之使用成本。

按，受到半導體技術不斷創新及微細化發展的影響，利用半導體技術製成的晶片被廣泛的應用於各種領域中。受到積體電路微細化及製低成本的影響，晶圓的尺寸越來越大，但每一晶圓的晶片數越來越多，使晶圓價值不斷的提高，因此製程中晶圓上的任何問題都可能造成極大的損失。且一般積體電路製程中的黃光製程是一種關係到整體良率的重要製程，其通常係在一光罩表面塗佈有一不透明或半透明的期望圖形，供將該期望圖形投射到晶圓光阻層上。因此任何附著於光罩表面的缺陷都有可能被投射到晶圓的光阻層上，而導致積體電路元件成品的妥善率或甚至無法使用。然而晶圓與光罩在製程中，或因製程材料、或製程氣體、或因零件微粒與油污之剝落、又或因無塵室的環境，使晶圓/光罩的相鄰環境中存在有眾多的微粒及氣體游離分子等污染物，而這些污染物經積聚或化學變化後，極容易在晶圓/光罩於儲存及運輸期間產生微粒【 Particles】或霧霾【Haze】等缺陷。

而在半導體製程中，運用自動化物料搬運系統【Automated Material Handling System，AMHS】，與隔離進出料標準機械介面【Standard Mechanical Interface，SMIF】設備，來進行晶圓與光罩於不使用期間的維護與運送，不但能取代傳統人工搬運、降低無塵室設備之建置與維護成本，還能提升晶圓與光罩的潔淨度，達到超高生產良率，故近年來，AMHS與SMIF已被列為是國際間半導體廠的標準設備規範。

根據上述技術概念，除了在曝光使用時，晶圓與光罩在運送過程或保存期間，都必須放置在一個高潔淨度、氣密性佳、低氣體逸出【Outgassing】與抗靜電防護【ESD】的載具內，如晶舟盒【Cassette】、晶圓傳送盒【FOUP】、晶圓運輸盒【FOSB】、光罩儲存盒【Mask Package】、光罩傳送盒【Reticle SMIF Pod，RSP】，有效防止晶圓與光罩受到污染，確保高晶圓與光罩的潔淨度與高生產良率。

而早期之晶圓與光罩的載具主要係採用塑膠材質所製成，其中最常為使用的就是PP塑料，然而PP材質所製成的晶圓與光罩載具卻又最容易因有害氣體離子釋出【Outgassing】，而於晶圓與光罩表面出現霧霾【Haze】，甚至因磨擦或碰撞出現塵粒【particle】附著等問題。雖然有業者提供以聚醚醚酮【PEEK】材料為主的載具，希能利用聚醚醚酮【PEEK】低析出、高耐磨性與絕緣性的特性，來達到前述低氣體逸出【Outgassing】與抗靜電防護【ESD】的要求，然而聚醚醚酮【PEEK】的材料成本極高，且成型加工難度較在，在現有晶圓尺 寸越來越大的狀況下，晶圓與光罩的載具也跟著變大，如此龐大的材積，除了會增加不良率外，無形間也大幅提高其製造成本，同時聚醚醚酮【PEEK】更具有不耐沖擊、不耐丙酮、不耐濃硫酸等問題，造成後續清洗的困擾。

換言之，如何能使用低成本材料，且使其具有抗靜電效果佳、低游離子釋出、耐磨耗及高潔淨等特性，對於晶圓/光罩載具的應用，是相當重要的課題。

有鑑於此，本發明人乃藉由多年從事相關產業的研發與製作經驗，針對前述載具之塑膠材料在使用時所面臨的問題深入探討，並不斷努力的改良與試作，而成功開發一種應用於晶圓/光罩載具之塑膠組合物，其能解決現有晶圓/光罩載具無法同時兼具低成本所造成的不便與困擾。

因此，本發明之主要目的在於提供一種應用於晶圓/光罩載具之塑膠組合物，藉能具有較佳的加工成型特性，而能提高產品的良率，且可降低材料使用成本。

再者，本發明之又一主要目的在於提供一種塑膠組合物，其可應用於晶圓/光罩載具，藉以能降低晶圓/光罩載具之有害氣體離子釋出，以減少晶圓/光罩表面之霧霾【Haze】產生。

又，本發明之次一主要目的在於提供一種應用於晶圓/光罩載具之塑膠組合物，其能提高晶圓/光罩載具的硬度，以提升其耐磨度與耐衝擊性，以滿足載具的高潔淨度需求，避免晶圓/光罩受到汙染。

另，本發明之再一主要目的在於提供一種光罩傳送盒結構，藉以能具有較佳的消除靜電效果，避免有害物質附著。

為此，本發明主要係透過下列的技術手段，來具體實現本發明的各項目的與效能：

該晶圓/光罩載具之塑膠材質部份係以聚醚醯亞胺作為主體材料，且該主體材料內含有0.8%~16%之奈米碳管【Carbon nanotubes】。

藉此，透過前述技術手段的展現，使得本發明可利用含奈米碳管之聚醚醯亞胺的塑膠組合物，組構成晶圓/光罩之載具的塑膠部份，使該載具能大幅提高其硬度，而增進其耐磨性、耐刮性大幅提高，減少材料的粉塵或微粒剝落，以降低破壞晶圓或光罩表面的機會，且能提供較佳的抗靜電效果，同時進一步可減少硫離子、氯離子、鈉離子、銨離子及鉀離子等有害氣體離子的釋出，以防止晶圓/光罩表面產生霧霾【Haze】的現象，避免在後續製程中產生不良品，同時可減少清洗的次數，從而降低製程成本。

為使 貴審查委員能進一步了解本發明的構成、特徵及其他目的，以下乃舉本發明之較佳實施例，並配合圖式詳細說明如后，同時讓熟悉該項技術領域者能夠具體實施。

(10)‧‧‧底座

(20)‧‧‧支撐組

(30)‧‧‧殼罩

(40)‧‧‧導壓組

第一圖：為本發明之光罩傳送盒結構的外觀示意圖，其說明各組件的態樣及其相對關係。

第二圖：為本發明之光罩傳送盒結構於組合後的剖面示意圖。

本發明係一種應用於晶圓/光罩載具之塑膠組合物及應用彼之光罩傳送盒，隨附圖例示之本發明具體實施例及其構件中，所有關於前與後、左與右、頂部與底面、上部與下部、以及水平與垂直的參考，僅用於方便進行描述，並非限制本發明，亦非將其構件限制於任何位置或空間方向。圖式與說明書中所指定的尺寸，當可在不離開本發明之申請專利範圍內，根據本發明之具體實施例的設計與需求而進行變化。

為使本發明晶圓/光罩載具具有上述實施內容所述之功效，本發明特利用一塑膠組合物製作此晶圓/光罩載具，本發明之塑膠組合物為一主體材料，該主體材料包含有聚醚醯亞胺【Polyetherimide，以下簡稱PEI】及0.8%~16%之奈米碳管【Carbon nanotubes】，於本發明較佳實施例中奈米碳管之成份比例為2%~5%，且該等奈米碳管可選自多層奈米碳管或單層奈米碳管其中之一或其組合。

由於聚醚醯亞胺【PEI】的具有低熔融粘度和好的流動性，且其力學性能優良，室溫下有較高的拉伸強度和彎曲強度，故表現出良好的韌性及機械性，除了加工成型性佳外，更具有耐沖擊之效，同時聚醚醯亞胺【PEI】的絕緣電阻較高、介質損耗因數較低，而能滿足抗靜電防護【ESD】的要求，再加上其低析出性、高硬度、耐磨性佳及耐高溫等特性，進一步可滿足半導體產業的低氣體逸出【Outgassing】效果； 至於奈米碳管【Carbon nanotubes】具有高導熱性、高強度及柔軟度高等特點，且其化學性質相當安定，並有優良的抗蝕性，在電性上具有金屬導體的特性，再者奈米碳管具有極佳的機械性質與良好的氣體儲存特性； 該載具之塑膠材質部份係以透過上述的設計，由於本發明可利用含奈米碳管之聚醚醯亞胺【PEI】構成載具之塑膠部份，根據實驗結果可知，本發明可大幅提高其硬度及抗靜電效果，使載具塑膠部份的耐磨性、耐刮性大幅提高，減少材料的粉塵或微粒剝落，以降低破壞晶圓或光罩表面的機會，且進一步可減少硫離子、氯離子、鈉離子、銨離子及鉀離子等有害氣體的釋出【如表一】，以防止晶圓/光罩表面產生霧霾【Haze】的現象，避免在後續製程中產生不良品，同時可減少清洗的次數，從而降低製程成本。

1、測試方法係將樣品以100mL的超純水80度浸置20分鐘， 以離子層析儀檢測；2、檢測極限值為0.0001；3、低於方法偵測極限之測定值以“N.D.”表示。

從上述表一可知，本發明晶圓/光罩之載具塑膠部份組合物在氯離子、鈉離子、銨離子及鉀離子等釋出量遠低於現有使用單純聚醚醚酮【PEEK】塑膠材料的載具，可防止這些有害氣體於儲存過程中合成，以避免晶圓/光罩的表面產生霧霾【Haze】現象。

又本發明之塑膠組合物可實際應用於一光罩傳送盒【Reticle SMIF Pod，RSP】，關於該光罩傳送盒的詳細構成，則請參照第一、二、三及四圖所顯示者，其包含有一底座10及一殼罩30所組成，且殼罩30與底座10可相對蓋合形成一容置光罩50的存放空間，底座10與殼罩30兩者之間至少其一設有對應限制光罩50的導壓組40。而本發明的具體實施例則係於底座10上設有供承托光罩50之支撐組20，而供限制導正光罩50的導壓組40則設於殼罩30內面，且其中底座10、支撐組20、殼罩30及導壓組40中至少其中之一係由主體材料所製成，該主體材料係由含奈米碳管之聚醚醯亞胺【PEI】所構成，且該主體材料內含有0.8%~16%之奈米碳管【Carbon nanotubes】，而本發明較佳之成份比例為2%~5%，且該等奈米碳管可選自多層奈米碳管或單層奈米碳管其中之一或其組合，以使底座10、殼罩30、支撐組20與導壓組40之塑膠部份具有良好的具有優越的抗靜電、高硬度、低硫化物、耐磨耗及高潔淨等功效。

透過前述的設計，組構成一具有高耐熱性、良好的加工性、低熱膨脹係數、且耐磨與高硬度的光罩傳送盒結構 者。

而本發明於實際應用時，由於該光罩傳送盒的底座10、殼罩30、支撐組20與導壓組40中至少其中之一係由含奈米碳管的主體材料所製成，該光罩傳送盒可大幅提高其硬度及抗靜電效果，使光罩傳送盒的塑膠部份之耐磨性、耐刮性大幅提高，減少材料的粉塵或微粒剝落，以降低破壞光罩表面的機會，且進一步可減少硫離子、氯離子、鈉離子、銨離子及鉀離子等有害氣體的釋出【如表一】，以防止光罩表面產生霧霾【Haze】的現象，避免在後續製程中產生不良品，同時可減少清洗的次數，從而降低製程成本。

除上述實施例之外，本發明之塑膠組合物更可應用於其他晶圓/光罩載具中，此晶圓/光罩載具可為，例如，晶舟盒、晶圓傳送盒、晶圓運輸盒、光罩儲存盒或光罩傳送盒，但並不以此為限。此晶圓/光罩載具主要結構係由包含聚醚醯亞胺【PEI】及0.8%~16%奈米碳管之塑膠組合物所製成。因此，應用本發明塑膠組合物之晶圓/光罩載具將同樣具有上述之特性優點，得克服先前技術中所述之種種問題。

經由前述技術手段的實現，本發明除了前述之效能外，進一步更具有下列的效能與功效增進：

1、本發明之載具能具有較佳的加工成型特性，而能提高產品的良率，且可降低材料使用成本。

2、本發明能降低晶圓/光罩載具之有害氣體離子釋出，以減少晶圓/光罩表面之霧霾【Haze】產生。

3、本發明之載具可提升其耐磨度與耐衝擊性，以 滿足載具的高潔淨度需求，避免晶圓/光罩受到汙染。

41、本發明之載具可具有較佳的消除靜電效果，避免有害物質附著。

藉此，可以理解到本發明為一創意極佳之創作，除了有效解決習式者所面臨的問題，更大幅增進功效，且在相同的技術領域中未見相同或近似的產品創作或公開使用，同時具有功效的增進，故本發明已符合發明專利有關「新穎性」與「進步性」的要件，乃依法提出申請發明專利。

(10)‧‧‧底座

(20)‧‧‧支撐組

(30)‧‧‧殼罩

(40)‧‧‧導壓組

Claims (10)

1. 一種應用於晶圓/光罩載具之塑膠組合物，其中該塑膠組合物包含一主體材料，且該主體材料包含聚醚醯亞胺及奈米碳管。
2. 依申請專利範圍第1項所述之塑膠組合物，其中該主體材料之奈米碳管的成份比例為0.8%~16%。
3. 依申請專利範圍第1項所述之塑膠組合物，其中該主體材料之奈米碳管的成份比例為2%~5%。
4. 依申請專利範圍第1~3項所述之塑膠組合物，其中該等奈米碳管係選自單層奈米碳管、多層奈米碳管其中之一或其組合。
5. 一種光罩傳送盒，包含：一底座及一殼罩，該殼罩可相對該底座蓋合形成一光罩存放空間，該底座具有一支撐組，用以承托光罩，且該殼罩具有一導壓組，用以限制導正光罩；其中該底座、該支撐組、該殼罩及該導壓組係由一塑膠組合物所製成，該塑膠組合物包含一主體材料，該主體材料包含聚醚醯亞胺及奈米碳管。
6. 依申請專利範圍第5項所述之光罩傳送盒結構，其中該主體材料之奈米碳管的成份比例為0.8%~16%。
7. 依申請專利範圍第5項所述之光罩傳送盒結構，其中該主體材料之奈米碳管的成份比例為2%~5%。
8. 依申請專利範圍第5~7項所述之光罩傳送盒結構，其中該等奈米碳管係選自單層奈米碳管、多層奈米碳管其中之一或其組合。
9. 一種晶圓/光罩載具，其中該晶圓/光罩載具係由一塑膠組合物製成，該塑膠組合物包含聚醚醯亞胺及0.8%~16%之奈米碳管。
10. 依申請專利範圍第9項所述之晶圓/光罩載具，其中該晶圓/光罩載具可為晶舟盒、晶圓傳送盒、晶圓運輸盒、光罩儲存盒或光罩傳送盒其中之一。