TW201704119A - 前開式半導體晶圓容置盒總成、被動吸氣匣盒、降低前開式晶圓容置盒內之污染物之濃度之方法、以及基板容置盒總成 - Google Patents

前開式半導體晶圓容置盒總成、被動吸氣匣盒、降低前開式晶圓容置盒內之污染物之濃度之方法、以及基板容置盒總成 Download PDF

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Abstract

一種半導體晶圓容置盒總成包含一界定有一外部及一內部之容置盒，該內部具有適以支撐半導體晶圓之晶圓貯存區域。容置盒亦在其中界定位於外部與內部間之開口。容置盒具有門及閂鎖機構，閂鎖機構用以密封地固定閉合之該門，且該門可打開以便於接近晶圓貯存區域。被動吸氣模組係藉由實質上剛性連接結構相對於容置盒之外部以可拆卸方式被固定，該實質上剛性連接結構係為實質上剛性吸氣模組殼體之一部分或自實質上剛性吸氣模組殼體延伸出。吸氣材料設置於殼體內，以經由出入開口、及容置盒中之開口而降低容置盒之晶圓貯存區域內之污染物濃度。

Description

具外部被動吸氣模組之晶圓容置盒 【優先權聲明】
本申請案主張2015年5月12日提出申請之第62/160,467號美國臨時專利申請案之權利，該美國臨時專利申請案出於所有目的而以引用方式全文併入本文中。
在半導體加工中所使用之例如晶圓及光罩等基板非常易受污染物影響，該等污染物包含水分、揮發性有機組分(volatile organic component；VOC)及微粒。舉例而言，所存在之水分可能會在光罩及晶圓二者上引起塵霾生長。一種控制污染物(包含水分)之方式係為連續地或週期性地清洗其中貯存或固定基板之一容置盒內之空間。在運送期間，進行清洗尚被視為不可行的，且在運送期間會在容置盒內使用例如吸氣器等裝置來將水分及揮發性有機組分保持於可接受之位準。在洗滌基板容置盒之前，通常需要將該等容置盒中之乾燥器及其他類型之吸氣器移除或拆卸，乃因所使用之流體可能會損壞該等乾燥器或吸氣器。
密封式容置盒，被稱作前開式統一標準盒(front opening unified pod；FOUP)、前開式運送盒(front opening shipping box；FOSB)、或標準機械介面(standard mechanical interface；SMIF)盒，被用作晶圓容 置盒或光罩盒。此等容置盒提供一微環境，以隔離出並控制在製造積體電路時所用晶圓及基板周圍之體積。此等容置盒可自英特格公司(Entegris,Inc.；本申請案之所有者)即購得。
由於水分、揮發性有機組分及微粒對半導體製作具有不利影響，可能希望改良對此等污染物之控制。
根據本發明之實施例，一種半導體晶圓容置盒總成包含一容置盒，該容置盒界定一外部並界定一內部，該內部具有適以支撐一或多個半導體晶圓之一晶圓貯存區域。該容置盒亦在該容置盒中界定位於該外部與該內部間之一吸氣出入開口。該容置盒具有一容置盒部，該容置盒部包含一門及一閂鎖機構，該閂鎖機構用以密封地固定閉合之該門，且該門可打開以便於接近該晶圓貯存區域。一被動吸氣模組係藉由一實質上剛性連接結構相對於該容置盒之該外部以可拆卸方式被固定，該實質上剛性連接結構係為一實質上剛性吸氣模組殼體之一部分或自該實質上剛性吸氣模組殼體延伸出。吸氣材料設置於該殼體內，該吸氣材料適以經由出入開口、及該容置盒中之該開口而降低該容置盒之該晶圓貯存區域內之污染物濃度。該被動吸氣模組係定位於該容置盒內部之任何主動清洗流路徑之外，且除去往該容置盒內部之通路外在其他位置皆被密封。
本發明之實施例提供一種總成，該總成包含圍封一微環境之一殼罩。該殼罩配裝有一吸氣模組，該吸氣模組安裝於該殼罩之背面上。該吸氣模組用於降低該微環境中之水、氧氣及/或其他污染物之濃度。在該殼罩與該吸氣模組之附裝邊界內，一孔口或出口延伸穿過該殼罩之一殼層，以容許在該微環境與該吸氣模組之間進行環境交換。該殼罩與該模組 間之界面可藉由一墊圈密封，該墊圈安裝於該殼罩或該模組上。另外，視需要，該殼罩包含一過濾器，該過濾器位於該微環境與該吸氣模組之間及/或該吸氣模組與外部環境之間。該吸氣模組可藉由各種方法(包含緊固件、搭扣配合、壓入配合、及/或干涉配合)被安裝於該殼罩上。該吸氣模組可係為消耗品、或一單獨之可更換匣盒。視需要，在一單一殼罩上使用多個吸氣模組來清除各種類之污染物。
該晶圓容置盒包含一容置盒部，該容置盒部具有一開口前部、一閉合背壁、位於一內部中之複數個水平晶圓支撐件、及用以閂鎖並密封至該開口前部之一門。一外裝式模組殼罩在一吸氣出入開口處附裝至該背壁，該模組殼罩在其中包含一吸氣劑，該吸氣劑僅與該容置盒之內部進行連通。該吸氣劑可自該模組殼罩移除，以在不拆卸該模組殼罩之情形下補充該吸氣劑。
本發明之實施例可與容納不同尺寸之晶圓(舉數例而言，150毫米、200毫米、300毫米、及450毫米之矽晶圓)之多種運送裝置或其他容置盒容置盒一起使用。在閱讀本發明後，通常知識者將易知本發明之其他態樣，且此概要不應被視為具限制性。
10‧‧‧基板容置盒總成
15‧‧‧容置盒
20‧‧‧半導體晶圓
25‧‧‧晶圓堆疊
30‧‧‧晶圓貯存區域
35‧‧‧門
40‧‧‧內部側
45‧‧‧外部側
50‧‧‧門殼體
55‧‧‧突片
60‧‧‧開孔
65‧‧‧凹槽
70‧‧‧容置盒外部
75‧‧‧容置盒內部
80‧‧‧側壁
85‧‧‧側壁
90‧‧‧背壁
100‧‧‧被動吸氣模組
105‧‧‧開口
110‧‧‧開口
112‧‧‧晶圓支撐件
115‧‧‧許可證牌
120‧‧‧條碼
125‧‧‧許可證牌凸緣
130‧‧‧連接結構
135‧‧‧安裝凸緣
140‧‧‧緊固件
150‧‧‧殼體
155‧‧‧基底
160‧‧‧蓋
165‧‧‧吸氣材料
170‧‧‧濾盤組
175‧‧‧外殼體
176‧‧‧窗口
180‧‧‧過濾材料
185‧‧‧密封件或O形環
190‧‧‧開孔
195‧‧‧吸氣模組凸起部
198‧‧‧出入開口
200‧‧‧容置盒殼層
205‧‧‧容置盒凸起部
210‧‧‧嵌件
215‧‧‧波形部或拱形部
220‧‧‧波形部或拱形部/殼層部
225‧‧‧重疊部
230‧‧‧外部分
235‧‧‧吸氣模組凸起部195之外部分230與殼層部220大體對準之處
240‧‧‧開口/加寬部
245‧‧‧後緩衝墊
250‧‧‧容置盒總成
255‧‧‧容置盒
260‧‧‧吸氣模組或匣盒
262‧‧‧緊固件
265‧‧‧第一組突耳
270‧‧‧第二組突耳
275‧‧‧吸氣材料
280‧‧‧托盤
282‧‧‧端部
284‧‧‧安裝突耳
285‧‧‧殼體
286‧‧‧凹槽
288‧‧‧墊圈材料
290‧‧‧托盤280插入至模組260之殼體285中及自模組260之殼體285移除之方向
300‧‧‧容置盒總成
305‧‧‧容置盒
310‧‧‧背壁
315‧‧‧前開口/細長開孔
320‧‧‧吸氣/乾燥匣盒
325‧‧‧出入開口
330‧‧‧頂部殼罩
335‧‧‧底部殼罩
340‧‧‧乾燥或吸氣材料
345‧‧‧格柵或過濾框架
350‧‧‧過濾材料
355‧‧‧黏性密封件
360‧‧‧凸緣
365‧‧‧支腿
380‧‧‧吸氣匣盒或模組
385‧‧‧吸氣材料
386‧‧‧出入開口
387‧‧‧開孔
390‧‧‧容置盒
395‧‧‧傾斜側壁
410~425‧‧‧步驟
450‧‧‧前門
455‧‧‧引入清洗孔口
460‧‧‧引出清洗孔口
第1圖係為根據本發明一實施例，具有一門之一容置盒總成之前視立體圖；第2圖係為根據本發明一實施例之一容置盒總成之後視立體圖；第3圖係為根據本發明一實施例，第2圖所示容置盒總成之前視圖； 第4圖係為根據本發明一實施例之一吸氣模組之分解立體圖；第5圖係為顯示根據本發明一實施例，一吸氣模組、一識別牌、及一容置盒凸起部間之連接結構之局部剖視圖；第6圖係為根據本發明一實施例之一吸氣模組之立體圖；第7A圖至第7B圖係為根據本發明一實施例，一吸氣模組與一容置盒間之連接結構之局部剖視圖；第8圖係為根據本發明一實施例之一容置盒總成之立體圖；第9圖係為根據本發明一實施例，第8圖所示容置盒總成之一吸氣模組之立體圖；第10圖係為根據本發明一實施例，第9圖所示吸氣模組之替代立體圖；第11圖係為根據本發明一實施例，具有一擴展托盤之第9圖至第10圖所示吸氣模組之立體圖；第12圖係為根據本發明一實施例之一容置盒總成之分解立體圖；第13圖係為根據本發明一實施例之一容置盒總成之立體圖；第14圖係為顯示根據本發明一實施例之一方法之流程圖；第15圖係為根據本發明一實施例之一容置盒總成之上視正面立體圖；第16圖係為根據本發明一實施例，第15圖所示容置盒總成之後視圖；第17圖係為根據本發明一實施例，第15圖所示容置盒總成之仰視圖； 第18圖係為根據本發明一實施例，第15圖所示容置盒總成之俯視圖；第19圖係為根據本發明一實施例，第15圖所示容置盒總成之右側視圖，左側視圖與該右側視圖實質上互成鏡像；第20圖係為根據本發明一實施例，第15圖所示容置盒總成之前視圖；以及第21圖係為根據本發明一實施例，第15圖所示容置盒總成之後視立體圖。
在晶圓容置盒內部之微環境中，若不對水分、氧氣、空浮分子污染物(airborne molecular contaminant；AMC)、揮發性有機化合物(volatile organic compound；VOC)、或其他異物加以控制，則可能會引起電路缺陷並使良率降低。會使用吸氣器(包含乾燥器)來控制及降低此等濃度。在某些晶圓容置盒(例如450毫米或更大晶圓容置盒)中，容置盒之背面處可能並不存在充足空間來佈置一吸氣器，且容置盒內之空間亦可能不足以使第26個晶圓狹槽或其他額外晶圓狹槽容納配裝有一吸氣器之一圓盤。本發明之某些實施例藉由在晶圓容置盒之一外表面上提供一或多個被動吸氣或乾燥模組/匣盒來解決此等問題，該或該等被動吸氣或乾燥模組/匣盒與容置盒之一內部進行流體連通並被定位於任何可用於清洗容置盒內部之主動清洗流路之外。
更具體而言，一吸氣模組、總成或匣盒包含一殼體或殼罩，該殼體或殼罩具有一吸氣材料並被安裝於一微環境容置盒之一外部上。該 吸氣材料用於清除容置盒內之各種化學物或濕氣/水分、或者用於以其他方式降低容置盒內之污染物或其他異物之濃度。一或多個吸氣模組可在多個位置中被附裝至該外部。可使用螺紋連接、摩擦配合、搭扣配合、黏合劑及其他連接形式將吸氣模組附裝至背壁、側壁、頂部、底部、門、或容置盒外部上之其他位置。該等吸氣模組可係為消耗品或單次使用商品型物品；該等吸氣模組亦可被重複使用或者在一特定微環境容置盒之各次使用之間被補給。某些實施例將外裝式吸氣模組稱為吸氣背包(getter backpack)。
本發明之實施例可提供例如使晶圓良率提高及延長對微環境免受水分、氧氣、酸、鹼、及其他污染物影響之保護等優點。在某些情形中，將吸氣模組安裝於一容置盒之外部上會消除或減少對在容置盒內部為此等模組提供空間之需要。可根據需要而使多個不同吸氣模組用以並被配置成清除各種化學物，且可自容置盒外部更換吸氣模組，而不必進入較接近晶圓處置體積之容置盒內部。
應注意，本發明之實施例並不限於與半導體材料、晶圓或其他基板、或容置盒一起使用。本發明之實施例適用於保護任何應以一潔淨、無污染或以其他方式受保護之狀態來運輸之物品，且此等實施例除半導體工業以外亦適用於多種工業及其他場景。本文中所使用之術語基板包含被加工成積體電路、太陽能面板、平的面板、或其他半導體裝置之晶圓；基板亦包含在光刻中所使用之光罩、及在記憶體磁碟(例如硬磁碟)中所使用之磁碟、及任何其他欲受保護之物品。本發明之實施例適用於各種各樣之工業及各種各樣之污染物敏感型物品，而不只有半導體工業及半導體晶圓。舉例而言，本發明之實施例亦適用於生命科學及生物/醫藥工業。此外，除非另有指示，否則術語容置盒、容置盒、運送裝置、匣盒、運輸箱/貯存 箱等亦可在本文中互換使用。另外，術語吸氣模組、吸氣匣盒及吸氣總成亦可在本文中互換使用，且術語吸氣材料包含上文所列的各種各樣之材料，包含(但不限於)乾燥材料。
轉至各圖，第1圖係為根據本發明一實施例，基板容置盒總成10之前視立體圖，基板容置盒總成10被構造為一晶圓容置盒。總成10包含容置盒15，容置盒15適以將一或多個半導體晶圓20或其他基板以堆疊25支撐於微環境或晶圓貯存區域30內。容置盒15具有門35，以用於密封地閉合容置盒15，且用於打開容置盒15以使得能夠接近晶圓貯存區域30。門35具有面對晶圓貯存區域30之一內部側40及背對晶圓貯存區域30之一外部側45。門35包含門殼體50，門殼體50具有一閂鎖機構，該閂鎖機構包含複數個突片55，突片55自開孔60延伸至容置盒15之對應凹槽65中，以固定閉合之門35。容置盒15界定外部70及內部75。晶圓貯存區域30係設置於容置盒內部75內。容置盒15包含側壁80、85，其中門35及背壁90在側壁80、85之間延伸。背壁90與門35相對。
在所示實施例中，容置盒總成10係為被稱作一前開式統一標準盒(front opening unified pod；FOUP)之一前開式晶圓容置盒。根據本發明實施例之其他類型之容置盒總成包含：前開式運送盒(front opening shipping box；FOSB)；標準機械介面(standard mechanical interface；SMIF)盒；水平晶圓運送裝置；單晶圓運送裝置；通用晶圓運送裝置；或用於半導體磁碟或晶圓之任一其他類型之容置盒；以及用於平的面板、玻璃面板、光罩、印刷電路板、及其他類似基板、或用於其他物品之容置盒。此等容置盒之實例闡述於第4,815,912號、第4,995,430號、第5,788,082號、第6,010,008號、及第6,354,601號美國專利中，所有該等美國專利皆為本申請 案之所有者所有且出於所有目的而以引用方式全文併入本文中。第5,346,518號美國專利中例示了一標準機械介面盒殼罩中之各種吸氣器，該美國專利出於所有目的以引用方式全文併入本文中。
第2圖至第3圖係為根據本發明一實施例之一容置盒總成10之更詳細後視圖及前視圖，其顯示相對於容置盒15之外部70被安裝之被動吸氣模組100。容置盒15在容置盒15之外部70與內部75之間界定吸氣出入開口105、110(第3圖)，以用於接納模組100或連接至模組100。晶圓堆疊25中之晶圓擱置於晶圓支撐件112上(第1圖)。根據所示實施例，開口105、110在晶圓堆疊25中第15個晶圓之位置處或附近或者在稍高於堆疊25之中點處進入容置盒15。根據一實施例，此位置對於容置由複數個300毫米晶圓形成之一堆疊25之一容置盒而言係為有利的。其他尺寸之晶圓可受益於對開口105、110之不同佈置形式。舉例而言，因空間限制，450毫米晶圓可受益於將開口105、110佈置於容置盒15之一底面中或佈置於容置盒15之門35中。考量到其他因素，例如，倘若晶圓貯存區域30內可能會存在較重之污染物，則視需要將開口105、110佈置成較所示情形更靠近容置盒15之底部。倘若區域30內更可能存在較輕之更具揮發性污染物，則視需要將開口105、110佈置成較所示情形更靠近容置盒15之頂部。每一開口105、110係為容許在容置盒15內之微環境與模組100之間進行環境交換之一孔口、孔或出口。
容置盒總成10包含許可證牌115，許可證牌115含有或包含容置盒10及/或其內含物之資訊，或者與該資訊相關聯。條碼120即為此種資訊之一實例，其如圖所示設置於許可證牌115之外側上或係緊鄰該結構而設置。凸緣或突片125自許可證牌115延伸出並被附裝至連接結構130且具體而言被附裝至吸氣模組100之二個安裝凸緣135，連接結構130自吸氣模組100 延伸出或被形成為吸氣模組100之一部分。複數個緊固件140將安裝凸緣135固定至許可證牌凸緣125。因此，被動吸氣模組100係安裝於許可證牌115上或以其他方式被固定至許可證牌115。
如第4圖所示，吸氣模組100包含具有基底155及蓋160之殼體150。殼體150內設置有吸氣材料165(例如包含乾燥材料)。吸氣材料165包含由一或多種吸氣材料形成之一整裝(self-contained)部分，該一或多種吸氣材料被壓製或以其他方式形成為一整體可移除單元(根據各種實例，例如為一袋、包、薄片、或餅塊)以便於輕易地插入至基底155中或自基底155移除。另一選擇係，適用形式係為粉狀、粒狀或其他形式之吸氣或乾燥材料165，而非一整裝形式。
根據一實施例，在基底155中吸氣材料165之容置盒側上設置有過濾材料，視需要，該過濾材料呈一或多個濾盤組170之形式。各該濾盤組具有外殼體175及固定於殼體175內之過濾材料180，該殼體界定複數個窗口176以用於進行環境交換。根據本發明之實施例適用之某些濾盤組170亦可供在英特格公司(本申請案之所有者)之清洗應用中使用，但此處係被重新用於一非清洗應用。濾盤組170例如相對於由吸氣材料165產生之微粒而實質上防止模組100與容置盒15間之微粒交換，但並不實質上阻止模組100與容置盒15間之流動。濾盤組170提供由內而外及由外而內二種保護，進而用於濾除顆粒物質並實質上減少外部微粒對吸氣材料165之污染，且亦用於將任何微粒保持於殼體100內，以防止對容置盒15內之微環境之對應污染。
蓋160係藉由黏合劑、超音波焊接或其他焊接、或其他方式而實質上被密封或以其他方式連接至基底155。視需要在蓋160與基底155之 間設置密封件或O形環185，進而以一液密性方式密封地連接蓋160與基底155。蓋160視需要以可拆卸方式(例如，以一搭扣配合連接)被附裝至基底155，俾使吸氣材料165或殼體150內之其他組件可在不同時間或在各次使用之間被更換或補給且在使用時仍被固定於殼體150內。
用於將吸氣模組100連接至容置盒15之連接結構130包含上文所提及之安裝凸緣135，安裝凸緣135具有開孔190以用於接納緊固件140。連接結構130亦包含複數個吸氣模組凸起部195，吸氣模組凸起部195自吸氣模組100延伸或係為吸氣模組100之一部分且用於與容置盒15中之開口105、110對準。凸起部195係為實質上中空或開口的，並界定出入開口198(第7A圖)，當在使用中時，出入開口198與吸氣模組100之內部進行流體連接。凸起部195根據所示實施例係為實質上圓柱形的，且被成形為接納濾盤組170並使其保持與容置盒15中之開口105、110實質上對準，如第3圖所示。本發明亦涵蓋其他形狀之凸起部195，例如實質上正方形、矩形、多邊形、橢圓形、或其他形狀。連接結構130適以將吸氣模組100相對於容置盒15之外部70以可拆卸方式並密封地固定且將凸起部195內之出入開口198流體連接至容置盒15中之開口105、110。更具體而言，吸氣材料165被配置成經由凸起部195內之出入開口198以及容置盒15中之開口105、110而被動地降低容置盒15之晶圓貯存區域30內之污染物濃度。
根據所示實施例，吸氣模組100係在不存在穿過吸氣模組100之任何主動清洗流之情形下降低容置盒15內之污染物濃度。如圖所示，吸氣模組100處於容置盒15之任何清洗流路徑之外，且不位於用以沖洗或清洗容置盒15之內部75之一清洗孔口、清洗管或其他路徑內。吸氣模組100相對於環繞容置盒15之周圍環境被密封，且吸氣材料165僅與容置盒15之內部75 連通。本發明之實施例提供如下優點：在容置盒15例如被自一目的地運送至另一目的地或被以其他方式自一清洗氣體或流體源斷開時能夠降低容置盒15內之污染物濃度。
第5圖係為一局部剖視圖，其顯示第6圖所示總體區域中緊固件140與容置盒15間之一連接之細節。容置盒15包含殼層200，殼層200界定容置盒15之一外表面。複數個凸起部205自殼層200延伸出並接納複數個嵌件210，嵌件210用於藉由螺紋配合、搭扣配合或其他所需緊固方式來接納緊固件140。嵌件210係藉由例如超音波焊接方式而被固定於凸起部205內。本發明亦涵蓋其他類型之固定方式。緊固件140被上緊，以將吸氣模組100之安裝凸緣135抵靠許可證牌115之凸緣125進行固定並將凸緣125抵靠容置盒15之凸起部205進行固定。為簡單地進行例示，自第5圖除去了凸緣125，且例如按照模組100之一測試環境，將吸氣模組100之安裝凸緣135例示為直接附裝至凸起部205。嵌件210及緊固件140視需要係由一聚醚醚酮(polyether ether ketone；PEEK)材料、另一適合聚合物或其他所需材料形成。凸起部205視需要最初用以連接至許可證牌115且可以嵌件210進行調適或改裝，以另外嚙合並固定緊固件140及/或吸氣模組100。
第7A圖至第7B圖顯示吸氣模組100之凸起部195與容置盒15之對應開口105、110間之連接之細節。容置盒殼層200包含波形部或拱形部215及波形部或拱形部220，波形部或拱形部215位於吸氣模組100的介於各吸氣模組凸起部195間之區中，波形部或拱形部220處於凸起部195之外。然而，根據本發明之實施例，模組100的面對部分215、220之表面係為實質上平的。為適應模組100及容置盒15之不同表面形狀，開口105、110係為錐形的，俾使殼層200的相對於部分215位於凸起部195之相對側上之部分220係 相對於部分215縮進。因此，在各該吸氣模組凸起部195之內部分上形成了重疊部225，而各該吸氣模組凸起部195之外部分230與殼層部220大體對準，如235處所示。如第7A圖至第7B圖所示，容置盒15之後緩衝墊245中之開口240類似地係為錐形的。
根據本發明之實施例，吸氣模組100之凸起部195被壓入配合或干涉配合至錐形開口105、110中，以相對於前開式統一標準盒或其他容置盒15之彎曲外表面形成一密封連接。根據一實施例，該外表面之彎曲性質有利於如圖所示使用一干涉配合來代替一O形環、墊圈或其他實質上平的密封裝置，但根據本發明之實施例亦涵蓋使用O形環、墊圈或其他實質上平的密封裝置。將在吸氣模組凸起部195與容置盒開口105、110之間達成之一干涉配合與使用緊固件140在模組100、許可證牌115及/或容置盒凸起部205之間達成之一螺紋配合或其他配合相組合會為模組100提供足夠支撐，以儘管存在振動、衝擊負載或其他不利因素仍能維持進入容置盒開口105、110中之密封連接。
亦如第7A圖至第7B圖所示，各該吸氣模組凸起部195內之出入開口198在其一近端處包含加寬部240，以牢固地容納濾盤組170，同時仍為設置於基底155中之吸氣材料165提供最大空間。
第8圖至第11圖顯示本發明之一替代實施例，其中容置盒總成250包含外部固定有吸氣模組或匣盒260之容置盒255。根據所示實施例，複數個緊固件262延伸穿過第一組突耳265及第二組突耳270，以將模組260固定至容置盒255。吸氣材料275由托盤280支撐，以沿著第11圖所示方向箭頭290線性地插入至模組260之殼體285中及自模組260之殼體285移除。因此，托盤280適以線性地滑入及滑出吸氣模組或匣盒260之一內部。托盤280 包含端部282，端部282具有複數個安裝突耳284，以例如藉由螺釘或其他緊固件固定於對應凹槽286內，進而固持被封閉之托盤280。吸氣材料275可如前面所述係為各種類型且呈多種形狀因數，並在需要時/視需要被輕易地移除且替換為一新的吸氣材料。根據一實施例，吸氣材料275係由可自英特格公司購得之CLARILITE材料形成。CLARILITE係為英特格公司之一註冊商標。視需要，使用墊圈材料288及/或一適合O形環或其他密封件來幫助將模組260密封地連接至容置盒255。根據前面所述實施例，將易知第8圖至第11圖所示實施例之其他特徵及優點，包含如下特徵：吸氣模組或匣盒260係為被動式，進而在無穿過模組之主動清洗流之情形下亦能降低容置盒255內之污染物位準。
第12圖例示一其他容置盒總成300，其包含容置盒305。容置盒305包含背壁310，背壁310係與前開口315相對地設置。背壁310包含細長開孔315，細長開孔315實質上垂直地或在長度方向上沿著背壁310之一實質上或幾乎整個高度延伸。根據本發明之實施例，亦涵蓋開孔315在背壁310上之寬度方向定向，但在所示實施例中，長度方向定向會提供一更大開孔長度。吸氣/乾燥匣盒320包含出入開口325，以用於經由開孔315使匣盒320內之吸氣材料暴露於容置盒305之內部。匣盒320包含頂部殼罩330，頂部殼罩330被固定至其中形成有開口325之底部殼罩335。固定於頂部殼罩330與底部殼罩335之間的係為乾燥或吸氣材料340、及複數個格柵或過濾框架345，格柵或過濾框架345用於支撐過濾材料350。黏性密封件355實質上環繞開口325且用於幫助將匣盒320固定至容置盒305之外部。自頂部殼罩330及/或底部殼罩335延伸出之複數個結構特徵(例如，凸緣360及支腿365)亦幫助將匣盒320固定至容置盒305。
第13圖顯示另一替代實施例，其中在位於容置盒390上之一或多個細長開孔387上固定有二個吸氣匣盒或模組380，吸氣匣盒或模組380具有可經由出入開口386接近之吸氣材料385。開孔387係設置於容置盒390之傾斜側壁395上，進而以前面所述方式經由出入開口386及開孔387使吸氣材料385密封且被動地暴露於容置盒390之內部。根據前面所述實施例，同樣將易知此等實施例之其他特徵及優點，包含如下特徵：吸氣模組或匣盒260係為被動式，進而在無穿過模組之主動清洗流之情形下亦能降低容置盒255內之污染物位準。
對於本文所揭示之實施例，吸氣材料適以降低容置盒內、具體而言容置盒之晶圓貯存區域中之污染物濃度。更具體而言，吸氣材料能清除氣體、水分、濕氣、空浮分子污染物(AMC)、揮發性有機化合物(VOC)、及/或其他可能對容置盒及容置盒總成內之物品或製程具有一不利影響之有害污染物或物質。可根據本發明加以控制之空浮分子污染物包含酸及鹼(例如，NH3及SO4)、生物毒素、可冷凝或腐蝕性污染物、揮發性有機化合物、摻雜劑、及其他類別之此種污染物或物質。另外，在特定應用中可視需要選擇不同類型之吸氣包或其他形式之吸氣材料，來用於清除特定類型之污染物或物質、或者降低該等污染物或物質之濃度。本文所揭示容置盒總成之一使用者可根據欲加以控制之污染物類型及/或根據在容置盒總成內出現之特定物品或製程來挑選不同吸氣材料或吸氣模組。
根據本發明實施例適於使用之吸氣材料之實例包含在上面已提及且可自英特格公司購得之CLARILITE晶圓中所使用之吸氣材料，該吸氣材料裝配於前開式統一標準盒及前開式運送盒內之晶圓狹槽中，以吸收污染物及水分。CLARILITE係為英特格公司之一註冊商標。亦適於使用 之吸氣材料及容置盒總成之實例揭示於以下專利中：共同轉讓之第6,447,584號、第6,740,147號、第6,610,128號、以及第6,761,753號、第8,776,841號、第8,783,463號美國專利；2014年9月5日提出申請之第PCT/US2014/054399號專利合作條約申請案；以及2015年3月11日提出申請之第62/131,478號美國專利申請案，所有該等專利皆為本申請案之所有者所有且出於所有目的以引用方式全文併入本文中。舉例而言，吸附性吸氣介質可包含(但不限於)一過濾器、化學吸附性及/或物理吸附性介質、以及其組合。該過濾器可用於固持介質以及將介質與基板容置盒之內部分離。在本發明之一實施例中，吸氣劑係為一過濾材料、活性炭、及一化學吸附性材料。本文實施例之特徵亦可適用於經由吸氣材料進行主動清洗之外裝式吸氣器，且此等替代實施例亦係為本文揭示內容之一部分。
僅舉數例而言，根據本發明實施例之吸氣材料可呈如下形式：粒狀乾燥劑、剛性板、吸附盤、分子篩、及/或固持乾燥劑或分子篩材料之聚合物基質。視需要，該吸氣材料亦包含一聚合物基、一孔道形成劑(channeling agent)及/或一乾燥劑。在某些實施例中，該聚合物係為一熱塑性聚合物。熱塑性聚合物包含：丙烯酸酯，例如聚(甲基丙烯酸甲酯)(poly(methyl methacrylate)；PMMA)；聚醯胺，例如耐綸；聚苯並咪唑(polybenzimidazole；PBI)；聚乙烯，包含超高分子量聚乙烯(ultra-high molecular weight polyethylene；UHMWPE)、高密度聚乙烯(high-density polyethylene；HDPE)、及低密度聚乙烯；聚丙烯(polypropylene；PP)；聚苯乙烯；聚氯乙烯(polyvinyl chloride；PVC)；以及聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene；PTFE)。該孔道形成劑係為一種不溶於聚合物且用於貫穿聚合物形成通道之化合物，該等通道可與乾燥劑連通。此等孔道形成劑之實例包含(但不限於)乙烯-乙烯醇(ethylene-vinyl alcohol；EVOH) 及聚乙烯醇(polyvinyl alcohol；PVOH)。乾燥劑之實例包含：無水鹽，用於形成含水之晶體；反應性化合物，與水進行化學反應，以形成新的化合物；以及物理吸收劑，其中具有複數個微毛細管且因此依靠毛細作用自環境中帶走水分。此等吸收劑之實例包含分子篩、矽凝膠、黏性土、及澱粉。在各實施例中，活性炭可係為特別用於揮發性有機化合物之吸收材料。本發明之實施例可實質上減少相關聯之運送裝置或其他容置盒內之氧氣、濕氣、水分、揮發性有機化合物、及其他污染物之量。
第14圖顯示根據本發明一實施例之方法步驟。一種降低一容置盒微環境內之氣體、水分及/或其他空浮分子污染物之濃度之方法包含在410處將一被動吸氣總成固定至一容置盒之一外部。該被動吸氣總成包含位於一殼體內之吸氣材料，且該固定步驟包含將該被動吸氣總成密封地連接至位於該容置盒之外部與該容置盒微環境間之一開口。視需要，該方法包含在415處將該被動吸氣總成固定至設置於該容置盒之外部上之一識別牌。該方法亦包含在420處將該吸氣材料被動地暴露於該容置盒微環境並藉此降低該容置盒微環境內之氣體、水及/或空浮分子污染物之濃度。視需要，該方法亦包含將該吸氣材料滑出該殼體、將該吸氣材料更換為新的吸氣材料、並將該吸氣材料滑回至殼體中。
本發明之實施例尤其適用於非清洗式被動環境。對於此等實施例，外裝式吸氣模組不與清洗孔口或其他清洗組件進行連接且因此處於一清洗流之外。然而，與此等被動吸氣模組一起使用之容置盒本身可圍封其中使用清洗氣體及系統來主動地降低污染物濃度之微環境。
第15圖至第21圖係為詳細線圖，其顯示與第2圖至第7圖所示實施例大體對應之本發明實施例。在該等圖內，相同參考編號表示相同元 件。第15圖及第20圖例示容置盒15之前門450，且第17圖之仰視圖例示複數個引入清洗孔口455及複數個引出清洗孔口460，引入清洗孔口455及引出清洗孔口460用於使內部75經受一清洗流作用，例如使容置盒15之內部75經受一氮氣清洗流路作用以降低水、氧氣、及其他污染物之濃度。根據本發明之實施例，模組100及本文所述之其他吸氣或乾燥模組係處於經由清洗孔口455、460所形成之清洗流之外。
熟習此項技術者將易知處於本申請案範圍內的對所示及所述實施例之各種潤飾及改變。可在形式及實質上作出諸多改變，此並不背離本發明之精神及範圍。
300‧‧‧容置盒總成
305‧‧‧容置盒
310‧‧‧背壁
315‧‧‧前開口/細長開孔
320‧‧‧吸氣/乾燥匣盒
325‧‧‧出入開口
330‧‧‧頂部殼罩
335‧‧‧底部殼罩
340‧‧‧乾燥或吸氣材料
345‧‧‧格柵或過濾框架
350‧‧‧過濾材料
355‧‧‧黏性密封件
360‧‧‧凸緣
365‧‧‧支腿

Claims (31)

  1. 一種前開式半導體晶圓容置盒總成，包含：一容置盒，該容置盒界定一外部並界定一內部，該內部具有適以支撐一或多個半導體晶圓之一晶圓貯存區域(wafer storage area)，該容置盒亦在該容置盒中界定位於該外部與該內部間之一開口；該容置盒具有一門及一閂鎖機構，該閂鎖機構用以密封地固定閉合之該門，該門可打開以便於接近該晶圓貯存區域，該門界定一內部側，該內部側面對該容置盒之該內部；以及一被動吸氣模組(passive getter module)，該被動吸氣模組包含：一實質上剛性殼體，具有一出入開口(access opening)；吸氣材料，設置於該被動吸氣模組殼體內，該吸氣材料被配置成經由該出入開口及該容置盒中之該開口而被動地降低該容置盒之該晶圓貯存區域內之污染物之濃度，其中不存在穿過該吸氣模組之任何主動清洗流；以及連接結構，形成為該被動吸氣模組殼體之一部分或係自該被動吸氣模組殼體延伸出，該連接結構適以將該被動吸氣模組相對於於該容置盒之該外部以可拆卸方式並密封地固定且將該被動吸氣模組殼體中之該出入開口連接至該容置盒中之該開口，藉以使該吸氣材料定位於於該容置盒外部並可自該模組殼體外部僅與該容置盒之該內部連通。
  2. 如請求項1所述之容置盒總成，更包含位於該容置盒之該外部上之一許可證牌(license plate)，該許可證牌適以包含該容置盒總成或該容置盒 總成中之內含物之一識別資訊，該被動吸氣模組藉由該連接結構固定至該許可證牌。
  3. 如請求項2所述之容置盒總成，其中該容置盒包含一安裝凸起部(mounting boss)，以將該許可證牌及該被動吸氣模組固定至該容置盒。
  4. 如請求項1所述之容置盒總成，其中該連接結構另外提供該出入開口，且將該容置盒總成密封地連接至該被動吸氣模組。
  5. 如請求項1所述之容置盒總成，其中該連接結構包含至少二個連接特徵，該二個連接特徵其中之一提供該出入開口並密封至該容置盒中之該開口，且該二個連接特徵其中之另一者固定至設置於該容置盒之該外部上之結構。
  6. 如請求項1所述之容置盒總成，其中該被動吸氣模組包含一基底(base)、由該基底支撐之吸氣材料、用以閉合該基底之一蓋、及設置於該蓋與該基底間之一密封件。
  7. 如請求項6所述之容置盒總成，其中該吸氣材料容置於由該基底支撐之一濾盤組(filter disc pack)內。
  8. 如請求項1所述之容置盒總成，其中該容置盒中之該開口包含一細長開孔，該細長開孔幾乎延伸過該容置盒之一整個高度或寬度。
  9. 如請求項1所述之容置盒總成，其中該容置盒界定二個側壁，該門在該二個側壁之間延伸；該容置盒更包含一背壁，該背壁在該二個側壁之間延伸且與該門相對地設置；更其中該容置盒中之該開口係為位於該背壁中之一細長開孔。
  10. 如請求項9所述之容置盒總成，其中該開孔幾乎延伸過該背壁之整個高 度。
  11. 如請求項1所述之容置盒總成，其中該吸氣材料設置於一可容易拆卸及更換之吸氣匣盒(readily removable and replaceable getter cartridge)中或形成為一可容易拆卸及更換之吸氣匣盒。
  12. 如請求項1所述之容置盒總成，其中該被動吸氣模組包含一可滑動托盤(slidable tray)，該可滑動托盤適以滑入及滑出該殼體，以便於接近及更換該吸氣材料。
  13. 如請求項1所述之容置盒總成，其中該吸氣材料包含以下各項其中之任一者及其組合：一乾燥劑(desiccant)、一物理吸附性介質(physiosoptive media)、一化學吸附性介質(chemisorptive media)、一微粒過濾介質(particulate filter media)。
  14. 如請求項1所述之容置盒總成，其中該容置盒外部係為實質上彎曲的，且該吸氣模組係為實質上平整的，該容置盒中之該開口在橫截面上係為實質上錐形的，以密封地容納該容置盒之該連接結構。
  15. 一種被動吸氣匣盒，包含：一實質上剛性殼體；吸氣材料，支撐於該殼體內；以及連接結構，適以將該吸氣匣盒固定至一前開式基板容置盒之一背壁之外表面；其中該殼體界定至少一個通道(passageway)，該至少一個通道適以將該吸氣材料以化學方式暴露於該前開式晶圓容置盒之該內部，該殼體僅提供穿過該吸氣匣盒之被動流，該吸氣匣盒不存在穿過其中之主動 流。
  16. 如請求項15所述之被動吸氣匣盒，其中該連接結構界定該至少一個通道且適以密封至該保護性容置盒中之一開口，以在該前開式晶圓容置盒之該內部與該匣盒中之該吸氣材料之間提供流體連通。
  17. 如請求項16所述之被動吸氣匣盒，其中該連接結構更包含一安裝突片(mounting tab)，該安裝突片適以固定至該前開式晶圓容置盒之該外部上之該結構。
  18. 如請求項17所述之被動吸氣匣盒，其中該安裝突片適以固定至該前開式晶圓容置盒之該外部上之一許可證牌。
  19. 如請求項15所述之被動吸氣匣盒，更包含用於保持該吸氣材料之一托盤，該托盤適以線性地移入及移出該吸氣匣盒之該內部，以便於移除及更換該吸氣材料。
  20. 如請求項19所述之被動吸氣匣盒，其中該至少一個通道係為位於該吸氣匣盒中之一開孔，該開孔幾乎延伸過該吸氣匣盒之一全部長度，且該至少一個通道對應於該前開式晶圓容置盒之實質上全部高度。
  21. 如請求項15所述之被動吸氣匣盒，其中該至少一個通道包含複數個突出部，該等突出部適以密封地連接至該前開式晶圓容置盒中之複數個開孔。
  22. 一種由請求項15至21中任一項與一前開式晶圓容置盒形成之組合。
  23. 一種降低一前開式晶圓容置盒內之氣體、水分及/或空浮分子污染物之濃度之方法，該方法包含：將一被動吸氣總成固定至該容置盒之一外部，該被動吸氣總成包含 位於一殼體內之一吸氣材料，該固定步驟包含將該被動吸氣總成密封地連接至位於該容置盒之該外部與該容置盒間之一開口；以及將該吸氣材料被動地暴露於於該容置盒，且藉此降低該容置盒內之氣體、水及/或空浮分子污染物之濃度。
  24. 如請求項23所述之方法，其中該固定步驟更包含將該被動吸氣總成固定至該容置盒之該外部上之一識別牌(identification plate)。
  25. 如請求項23所述之方法，更包含：將該吸氣材料滑出該殼體、將該吸氣材料更換為新的吸氣材料，以及將該吸氣材料滑回至該殼體中。
  26. 如請求項23所述之方法，其中該暴露步驟包含藉由該開口將該吸氣材料沿該容置盒之實質上一全部高度暴露於於該容置盒之該內部，該開口幾乎延伸過該容置盒之一背壁之整個高度。
  27. 如請求項23所述之方法，其中該將一被動吸氣總成固定至該容置盒之一外部之步驟包含將一過濾器固定於該開口處。
  28. 如請求項25所述之方法，更包含拆卸並更換定位於該開口處之該過濾器。
  29. 一種基板容置盒總成，包含：一容置盒，該容置盒界定一外部並界定一內部，該內部具有適以支撐一或多個基板之一基板貯存區域，該容置盒亦在該容置盒中界定位於該外部與該內部間之一開口；該容置盒具有一門及一閂鎖機構，該閂鎖機構用以密封地固定閉合之該門，該門可打開以便於接近該基板貯存區域，該門界定一內部側，該內部側面對該容置盒之該內部；以及一被動吸氣模組，該被動吸氣模組包含： 一實質上剛性殼體，具有一出入開口；吸氣材料，設置於該被動吸氣模組殼體內，該吸氣材料被配置成經由該出入開口及該容置盒中之該開口而被動地降低該容置盒之該基板貯存區域內之污染物之濃度，其中不存在穿過該吸氣模組之任何主動清洗流；以及一過濾器，定位於該出入開口處。
  30. 如請求項29所述之基板容置盒總成，更包含一連接結構，該連接結構被形成為該被動吸氣模組殼體之一部分或係自該被動吸氣模組殼體延伸出，該連接結構適以將該被動吸氣模組相對於該容置盒之該外部以可拆卸方式並密封地固定且將該被動吸氣模組殼體中之該出入開口連接至該容置盒中之該開口，藉以使該吸氣材料定位於該容置盒外部並可自該模組殼體外部僅與該容置盒之該內部連通。
  31. 如請求項29或30所述之基板容置盒總成，其中該過濾器包含用於容置一過濾材料之一外殼體，該殼體在其中界定複數個窗口。
TW105114707A 2015-05-12 2016-05-12 被動吸氣匣盒及前開式半導體晶圓容置盒總成 TWI688533B (zh)

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