TW201709388A

TW201709388A - 迷你潔淨裝置

Info

Publication number: TW201709388A
Application number: TW105110246A
Authority: TW
Inventors: 宮崎一郎; 蛇川順博
Original assignee: Ｓｕｍｃｏ股份有限公司
Priority date: 2015-06-26
Filing date: 2016-03-31
Publication date: 2017-03-01
Also published as: TWI648812B; JP2017011241A; JP6451527B2

Abstract

本發明提供一種能夠對半導體晶圓片儲存容器內部確實且迅速除電的迷你潔淨裝置。本發明的迷你潔淨裝置具有密閉保管半導體晶圓片W的半導體晶圓片儲存容器10、內部維持在清淨狀態的移載室20。移載室20內更設置了產生從移載室20的上方往下方的氣流的風扇濾過單元22、產生對移載室20及半導體晶圓片儲存容器10的內部除電的離子的離子產生器24、位於開口部A3上方，與開口部A3保持間隔並且朝向開口部A3傾斜設置的整流板26。離子產生器24設置於整流板26。

Description

迷你潔淨裝置

本發明係有關於迷你潔淨裝置。且特別有關於能夠更確實且快速地將半導體晶圓片儲存容器內部除電的迷你潔淨裝置。

為了應對處理空氣中的塵埃等的微小粒子對半導體晶圓片造成的污染，過去的半導體晶圓片的製造步驟會在無塵室內進行。隨著半導體裝置持續高積體化，近年來，污染對策變得更加嚴格。

近年來，無塵室從使工廠全體成為高清淨領域的垂直層流(down flow)式，轉變為在小空間內設置清淨度比周圍的更顯著提高的局部清淨環境的迷你潔淨(局部潔淨環境)式變為主流。這種迷你潔淨式中，使用了以SEMI標準來標準化的FOUP(Front Opening Unified Pod)或FOSB(Front Opening Sipping Box)等的半導體晶圓片搬送用或保管用的半導體晶圓片儲存容器。半導體晶圓片儲存容器一般會以聚碳酸脂等形成而容易帶電，形成儲存於內部的半導體晶圓片也容易帶電的問題。

使用於這種迷你潔淨方式的裝置，如專利文獻1記載了一種迷你潔淨裝置，其在移載室的內側的開口部附近設置了朝向開口部放出離子氣體的離子產生器。根據專利文獻1，藉由將離子產生器設置於移載室的開口部附近，能夠對半導體晶圓片儲存容器內的靜電氣體除電，也能夠對儲存於半導體晶圓片儲存容器內的帶電半導體晶圓片除電。

專利文獻1：日本特開2010-165741號公報

然而，專利文獻1記載的迷你潔淨裝置中，對儲存於半導體晶圓片儲存容器內的帶電半導體晶圓片的除電並不充分，又即使能夠對半導體晶圓片儲存容器內除電，也需要相當長的時間。半導體晶圓片的帶電會造成靜電放電使半導體晶圓片劣化，也是造成搬送半導體晶圓片的搬送機構錯誤動作或故障的原因，因此需要一種能夠更確實且迅速將半導體晶圓片儲存容器內部除電的迷你潔淨裝置。

因此，本發明的目的是提供一種迷你潔淨裝置，能夠更確實且迅速將半導體晶圓片儲存容器內部除電。

本發明人們為了達成上述目的而努力進行各種檢討，首先著眼於設置於迷你潔淨裝置的移載室的頂部的風扇濾過單元的清淨空氣的流向。

因此，第1圖係概要顯示習知技術的迷你潔淨裝置200的主要部位的概要剖面圖。迷你潔淨裝置200具有半導體晶圓片儲存容器10、移載室20、搬送機構30。半導體晶圓片儲存容器10利用開閉蓋來密閉保管半導體晶圓片W，且設置用來搬入搬出半導體晶圓片W的開閉部A₁。移載室20的內部被維持在清淨狀態。搬送裝置30將半導體晶圓片W從半導體晶圓片儲存容器10取出，搬送到移載室20內部。移載室20的側壁的一部分是由載入埠L所構成。載入埠L具備載置半導體晶圓片儲存容器10的載置台L₁以及能夠將連通至開閉部A₁的開口部A₃閉塞的閉塞機構L₂。又，閉塞機構L₂位於移載室20的上述側壁的內面。又，產生從移載室20內的上方往下方流動的氣流的風扇濾過單元22(以下簡單記載為「FFU22」)設置於移載室20的頂部，FFU22設置有離子產生器24。

詳細內容在後述的實施例說明，但本發明人透過模擬及實驗來檢討習知技術的迷你潔淨裝置200的氣流方向。結果，如第1圖的箭頭F所示，從FFU22產生的氣流F以半導體晶圓片儲存容器10的移載室20內全體來看的話是從上方往下方流。然而，本發明人們確認了流入半導體晶圓片儲存容器10的氣流F會從底面側往上面側回流，還有，流出入半導體晶圓片儲存容器10內的風速比較小。進一步以實驗來確認除電效果時，確認了迷你潔淨裝置200中，半導體晶圓片儲存容器10內幾乎沒有除電。又也確認了如專利文獻1所示，在迷你潔淨裝置200中，即使將離子產生器24設置變更至開口部A₃附近，雖可看到除電的改善效果，但並不充分。

本發明人們考慮到，半導體晶圓片儲存容器內氣流無法充分流出入，因此離子產生器產生的離子也無法充分地流入半導體晶圓片儲存容器，結果半導體晶圓片儲存容器內的除電變得不充分。因此，想到在移載室的開口部附近的既定位置設置整流板，且安裝離子產生器於整流板。結果，發現能夠更確實且迅速地對半導體晶圓片儲存容器內部除電，而完成了本發明。也就是，本發明的主要構成如下。

本發明的迷你潔淨裝置，包括：半導體晶圓片儲存容器，藉由開閉蓋將半導體晶圓片密閉保管，且設置了用來搬入搬出該半導體晶圓片的開閉部；移載室，內部維持在清淨狀態；以及搬送機構，設置於該移載室內，將該半導體晶圓片從該半導體晶圓片儲存容器取出並搬送至該移載室內部。該移載室的側壁的一部分是由載入埠構成，該載入埠具備載置該半導體晶圓片儲存容器的載置台、以及能夠將與該開閉部連通的開口部閉塞的閉塞機構，該閉塞機構位於該移載室的該側壁的內面。該移載室內更設置：風扇濾過單元，產生從該移載室的上方往下方的氣流；離子產生器，產生對該移載室及該半導體晶圓片儲存容器的內部除電的離子；以及整流板，位於該開口部上方，與該開口部保持間隔，並朝向該開口部傾斜設置。該離子產生器安裝於該整流板。

又，該離子產生器安裝於該整流板的該開口部側端部為佳。

又，該半導體晶圓片是矽晶圓片為佳。

根據本發明，提供了一種迷你潔淨裝置，因為設置整流板及離子產生器於移載室內的適當位置，所以能夠更確實且迅速地對半導體晶圓片儲存容器內部除電。

10‧‧‧半導體晶圓片儲存容器

11‧‧‧開閉蓋

20‧‧‧移載室

22‧‧‧風扇濾過單元

24‧‧‧離子產生器

26‧‧‧整流板

30‧‧‧搬送機構

40‧‧‧充電板監視器

100、200‧‧‧迷你潔淨裝置

A₁‧‧‧開閉部

A₃‧‧‧開口部

F‧‧‧氣流

W‧‧‧半導體晶圓片

L‧‧‧載入埠

L₁‧‧‧載置台

L₂‧‧‧閉塞機構

第1圖係概略顯示習知技術的迷你潔淨裝置的概要剖面圖。

第2圖係概略顯示本發明一實施型態的迷你潔淨裝置的概要剖面圖。

第3圖係顯示本發明一實施型態的迷你潔淨裝置的整流板形成的氣流方向的概要剖面圖。

第4圖係用以說明本發明一實施型態的迷你潔淨裝置的整流板的設置位置的概要剖面圖。

第5圖係用以說明實施例的半導體晶圓片儲存容器內的氣流的風速的概要圖，(A)係顯示風速的測定點的立體圖；(B)顯示發明例1的風速；(C)顯示習知例1的風速。

第6圖係顯示實施例的整流板及離子產生器的設置位置的概要剖面圖，(A)顯示發明例2；(B)顯示習知例2；(C)顯示比較例1。

以下，參照圖式來說明本發明的實施型態。各圖式為了說明上的方便，會比實施比例更誇張地顯示半導體晶圓片及裝置的構成要素的縱橫比。又，因為圖式的簡化，只會概要地顯示組成的主要部位。例如，雖處理半導體晶圓片W的處理裝置連接到移載室20，但因為不是本實施型態的主要部位，所以省略圖式及說明。

第2圖係顯示本發明的迷你潔淨裝置100的概要剖面圖。如第2圖所示，本發明一實施型態的迷你潔淨裝置100具有半導體晶圓片儲存容器10、移載室20、搬送機構30。半導體晶圓片儲存容器10藉由開閉蓋11來密閉保管半導體晶圓片W，且設置了用來搬出搬入半導體晶圓片W的開閉部A₁。移載室20維持於內部清淨的狀態。搬送機構30從半導體晶圓片儲存容器10取出半導體晶圓片W並搬送到移載室20內部。然後移載室20的側壁的一部分是由載入埠L所構成。載入埠L具備載置半導體晶圓片儲存容器10的載置台L₁以及能夠將連通至開閉部A₁的開口部A₃閉塞的閉塞機構L₂。又，閉塞機構L₂位於移載室20的上述側壁的內面。

在此，移載室20內更設置有風扇濾過單元22(以下簡稱為「FFU22」)、離子產生器24、整流板26。FFU22產生從移載室20內的上方朝向下方的氣流。離子產生器24產生對移載室20及半導體晶圓片儲存容器10內部除電的離子。整流板26位於開口部A₃的上方，朝向開口部A₃間隔設置，且朝向開口部A₃傾斜設置。離子產生器24安裝於整流板26是本實施型態的迷你潔淨裝置10的特別技術特徵。藉由這個構造，如第2圖的氣流F所示，離子產生器24產生的離子充分流入半導體晶圓片儲存容器10內，因此本實施型態的迷你潔淨裝置100能夠對半導體晶圓片儲存容器10內部更確實且迅速地除電。以下詳細說明各構造。

半導體晶圓片儲存容器10能夠使用被SEMI標準E47.1等所規定的一般的FOUP。半導體晶圓片儲存容器10設置有用來搬入搬出半導體晶圓片W的開閉部A₁。密閉半導體晶圓片儲存容器10時，開閉蓋11將開閉部A₁關閉。又，藉由機械臂等取下開閉蓋11使開閉部A₁打開。FOUP能夠將複數片(例如25片)的半導體晶圓片W儲存於FOUP內，且能夠密閉保管半導體晶圓片W。又，與FOUP的半導體晶圓片W接觸的部分一般以聚碳酸脂等形成。

載入埠L是將半導體晶圓片儲存容器10(FOUP)內的半導體晶圓片W送入移載室20的介面部，能夠使用一般的載入埠。又，與FOUP同樣地，載入埠也被SEMI標準E154等所規定。載入埠L具備載置半導體晶圓片儲存容器10的載置台L₁，也具備能夠將連通於半導體晶圓片儲存容器的開閉部A₁的開口部A₃閉塞的閉塞機構L₂。又，移載室20的側壁的一部分以載入埠L構成，閉塞機構L₂位於移載室20的側壁的內面。儲存半導體晶圓片W的半導體晶圓片儲存容器10會被天花板單軌或地面行走機器人等搬運到載入埠L附近，接著再被機械臂等放到載入埠L的載置台L₁上。為了說明的方便，雖未圖示但移載室20設置複數的載入埠也很一般，迷你潔淨裝置100也可以設置複數的載入埠L。

移載室20的內部被FFU22等維持在清淨狀態。移載室20的側壁的一部分是以載入埠L構成這點如先前所述。又，移載室20內部設置了搬送機構30，開閉設置於半導體晶圓片儲存容器10的開閉部A₁的開閉蓋11，從容器內取出半導體晶圓片W並搬送至移載室20內部。

閉塞機構L₂例如是上下升降的滑動式埠門，藉由閉塞機構L₂能夠閉塞移載室20來維持清淨狀態。閉塞機構L₂打開開口部A₃，且開閉部A₁也開放的情況下，半導體晶圓片儲存容器10及移載室20連通。

又，搬送機構30能夠以具備機械手(或機械臂)的一般的搬送機器人等構成。用機械手(或機械臂)吸附或把持儲存於半導體晶圓片儲存容器10的半導體晶圓片W，並將半導體晶圓片W放入半導體晶圓片儲存容器10內。

又，FFU22是由送風扇及高性能的塵埃濾過器等構成。又，離子產生器24能夠做成施加高壓於放電用電極，在放電用電極與接地電極之間產生電弧放電來電離空氣，產生正離子及負離子的裝置、或光電離裝置等。另外，雖未圖示，但離子產生器24會在不影響氣流F的方向的範圍內設置連接到電壓電源的電源線等。又，上述移載室20的框體、閉塞機構L₂、搬送機構30、FFU22及離子產生器24能夠使用通常的迷你潔淨裝置中使用的一般的款式。

在此，本實施型態的迷你潔淨裝置100中，為了使氣流F從移載室20的上方流入開口部A₃，會設置整流板26於移載室20的開口部A₃的上方，與開口部A₃保持間隔並且朝向開口部A₃傾斜設置，而且離子產生器24安裝於整流板26，這些特徵特別重要。如第3圖概要顯示，藉由將整流板26設置於移載室內，與不設置整流板26的情況(參照已說明的第1圖)相反，氣流F會從半導體晶圓片儲存容器10的上面側往底面側流入。又，往半導體晶圓片儲存容器10內的流出入的風速變大這點也能夠從本發明人們的模擬及實驗中得知。以上，本實施型態的迷你潔淨裝置100中，讓離子產生器24產生的離子載於氣流F上，能夠更確實且迅速地對半導體晶圓片儲存容器10內部除電。

在此，如第4圖的概要剖面圖所示，關於設置整流板26的位置，假設整流板26與開口部A₃的上端部的水平方向距離為1，高度為h，相對於水平面的傾斜角度為θ，如果氣流F的方向能夠如第3圖所示從半導體晶圓片儲存容器10的上面往底面流的話，並沒有任何限定，但1、h、θ的範圍也能夠設定如下。也就是，當整流板的形狀是圖示的平板狀的情況下，能夠將水平方向的距離1設定為50mm以上，150mm以下為佳。在這個情況下，能夠將高度h設定為50mm以上，200mm以下為佳。又，在這個情況下，傾斜角θ能夠設定為20°以上，60°以下為佳。當整流板的形狀是圖示的平板狀的情況下，整流板的寬度L能夠設定為30mm以上，100mm以下為佳。整流板26的長度方向的長度(未圖示)比半導體晶圓片儲存容器10的同方向的長度更長即可，但如果能夠形成如第3圖所示的氣流F的方向，即使比較短也沒關係。

又，整流板26的形狀也不限定於圖示的平板形狀，只要能夠形成如第3圖所示的氣流F的方向，也可以做成半圓弧狀或彎曲狀。另外，整流板26對於移載室20的安裝方法能夠是依照常規方法來設置，雖未圖示，但例如能夠設置V字型的構件等等至移載室20的壁部的一部分，也能夠利用移載室20的梁來設置。另外，為了避免移載室20內的整流板產生粉塵，不使用升降器具等，以接著劑等固定設置於移載室20內為佳。在這個情況下，整流板26的設置以不干涉搬送裝置30進行的半導體晶圓片W的取出為重要條件。

將離子產生器24安裝於整流板26的位置，只要能讓產生的離子流入半導體晶圓片儲存容器10的話可以任意設定，但將離子產生器24安裝在整流板26的開口部A₃側端部特佳。又，也可以將離子產生器24安裝在整流板26的上面側。

另外，作為本實施型態的迷你潔淨裝置100的搬送對象的半導體晶圓片W可以是任意材料。半導體晶圓片W例如是由矽、化合物半導體(GaAs、GaN、SiC)組成，且其表面不具有磊晶層的塊狀單晶晶圓片。又，塊狀單晶晶圓片表面具有磊晶層的磊晶晶圓片也能夠作為半導體晶圓片W的例子。在裝置元件形成途中、或裝置元件形成後的半導體晶圓片都能夠作為迷你潔淨裝置100的搬送對象。從這些晶圓片之中，以使用矽晶圓片(包含表面形成的磊晶層的磊晶矽晶圓片)來作為半導體晶圓片W為佳。因為矽晶圓片容易帶靜電。

以下，使用實施例更詳細說明本發明，但本發明並不限定於以下的實施例。

<實驗例1>

(發明例1)

準備第2圖所示的迷你潔淨裝置100。關於整流板26的設置位置，將第4圖所述的水平方向的距離1設定為65mm，高度h設定為60mm，傾斜角θ設定為30°。又，整流板26的形狀設定為如圖示的平板狀，整流板的寬度L設定為65mm。又，整流板26的長度方向的長度設定為比半導體晶圓片儲存容器的容器寬度更大的400mm。又，將離子產生器24安裝於整流板26的開口部A₃側端部。將位於半導體晶圓片儲存容器10中央的，從開口部A₃的兩端部朝向半導體晶圓片儲存容器10的內部鉛直方向移動50mm，水平方向移動5mm的位置(參照第5(A)圖)設定為測定點，設置風向風速計來測量測定點的風速。又，使用通用熱流體解析程式來模擬裝置內的氣流的流動方向。與第2圖不相同之處在於，因為設置了3維的風速計而拆下半導體晶圓片W。

如第5(B)圖所示，在發明例1中上方的測定點，觀測到從移載室20側往半導體晶圓片儲存容器10內流動的風向，風速0.25m/s的氣流。又，在下方的測定點，觀測到從半導體晶圓片儲存容器10的底面側往移載室20下方內流動的風向，風速0.15m/s的氣流。又，模擬的結果確認氣流如第2圖的箭頭F所示的方向流動。另外，FFU22的風速設定為0.60m/s。

(習知例1)

除了從發明例1的迷你潔淨裝置100拆下整流板26及離子產生器24以外，準備與發明例1相同的迷你潔淨裝置。將測定點設定在與發明例1相同的位置。與發明例1一樣量測測定點的風速，且模擬裝置內的氣流的方向。

如第5(C)圖所示，在習知例1中的上方的測定點，觀測到從半導體晶圓片儲存容器10的上面側朝向移載室20上方的風向，風速0.10m/s的氣流。又，在下方的測定點，觀測到移載室20側朝向從半導體晶圓片儲存容器10的底面側的風向，風速0.15m/s的氣流。又，模擬的結果確認氣流如第1圖的箭頭F所示的方向流動。

從以上可知，習知例1中，流入半導體晶圓片儲存容器10內的氣流F是從底面側往上面側，且流出入半導體晶圓片儲存容器10的風速比較小。另一方面，發明例1中，流入半導體晶圓片儲存容器10內的氣流F與習知例1相反，是從上面側往底面側，且流出入半導體晶圓片儲存容器10的風速比較大。

<實驗例2>

(發明例2)

準備與發明例1相同的迷你潔淨裝置，如第6(A)圖所示，設置充電板監視器40於半導體晶圓片儲存容器10的底面。另外，與發明例1相同，拆下半導體晶圓片儲存容器10內的半導體晶圓片W。測量充電板監視器從+1000V衰減到+100V的時間後可知在15秒以內會衰減到+100V。

(習知例2)

準備發明例2的迷你潔淨裝置，再如第6(B)圖所示，取下整流板，安裝離子產生器24於FFU22的中央部(也就是，準備第1圖所示的迷你潔淨裝置200)。測量充電板監視器從+1000V衰減到+100V的時間後可知經過60秒後會衰減到約+900V。

(比較例1)

準備發明例2的迷你潔淨裝置，再如第6(C)圖所示，取下整流板，安裝離子產生器24於開口部A₃正上方。測量充電板監視器從+1000V衰減到+100V的時間後可知經過60秒後會衰減到約+400V。

從以上的結果確認了，將整流板26設置於移載室20內的既定位置的實施例2中，能夠確實且迅速地對半導體晶圓片儲存容器10內除電。從實施例1、2可知，發明例1、2比起習知例1、2，除了將氣流F的方向反轉，風量也較大，因此除電會確實且迅速地實行。

根據本發明，能夠提供一種迷你潔淨裝置，能夠更確實且快速地對半導體晶圓片儲存容器內部除電。