TW201918434A - 晶圓盒充氣潔淨模組 - Google Patents

Abstract

一種晶圓盒充氣潔淨模組包含：一盒體，具有一開口端、一閉口端、一底部與一頂部，其中該開口端、該閉口端、該底部與該頂部形成一容置空間；一第一艙室，設置於該容置空間且靠近該閉口端；一支撐件，設置於該容置空間且與該第一艙室相連接；至少一透氣板，設置於該容置空且與該支撐件相連接，其中該至少一透氣板、該第一艙室與該支撐件形成一第二艙室；以及一進氣孔，設置於該底部且靠近該閉口端的位置。

Description

晶圓盒充氣潔淨模組

本發明是一種晶圓盒充氣潔淨模組，尤指一種透過多孔結構，將填充氣體均勻擴散至前開式晶圓盒的一種晶圓盒充氣潔淨模組。

晶圓在運輸或儲存的過程中，周遭空氣中存在的微量灰塵或氣態雜質常會附著至半導體晶圓或其他物體上，降低後續晶圓製成產品的產率；且隨著晶圓積體之增加，這種趨勢變得愈發顯著。因此，晶圓運輸容器內的環境要求更為嚴格，不僅在灰塵粒子數，還有在氣態懸浮粒子數方面皆要求高標準的潔淨度。

因此，維持晶圓盒的高度潔淨為科技產業的重要課題。晶圓盒的設計可以從許多面向考量，包括在製程當中晶圓盒在潔淨室運輸或開啟時，須接受潔淨氣體的吹拂，氣體吹拂量和角度等因素，都會影響晶圓盒內部環境的潔淨度；以及晶圓盒在接受清潔時，殘存在晶圓盒內的水氣是否有效率的被排出，也會影響其潔淨度。

傳統的晶圓盒通常具有用於放置晶圓的晶圓架、氣體入口與氣體出口，其潔淨方式為惰性氣體由氣體入口注入清洗晶圓後，自氣體出口輸出晶圓盒。

然而，由於氣體入口和氣體出口的配置設計，惰性氣體自氣 體入口注入後，常有氣體擴散不均或氣體流量太小等缺失，使得較多的氧氣及水氣殘存於晶圓盒內。此外，對於不同種類或尺寸的晶圓盒，往往需要專一性相當高的氣體擴散系統。造成不同輸送線上的清潔作業需要配給不同且專一的氣體擴散系統，令作業成本大幅提高。

為解決傳統晶圓盒的諸多缺失，本發明提出一種晶圓盒充氣潔淨模組，使得填充進入晶圓盒的氣體可滯留於艙室，再經多孔結構的透氣板均勻吹拂至前開式晶圓盒內。並以模組化的形式，讓本晶圓盒充氣潔淨模組可以應用在各種不同種類尺寸的晶圓盒內，解決傳統不同晶圓盒需要不同專一性的氣體擴散系統，導致成本上升之問題。

前述關於本發明之一種晶圓盒充氣潔淨模組包含：一盒體，具有一開口端、一閉口端、一底部與一頂部，其中該開口端、該閉口端、該底部與該頂部形成一容置空間；一第一艙室，設置於該容置空間且靠近該閉口端；一支撐件，設置於該容置空間且與該第一艙室相連接；至少一透氣板，設置於該容置空且與該支撐件相連接，其中該至少一透氣板、該第一艙室與該支撐件形成一第二艙室；以及一進氣孔，設置於該底部且靠近該閉口端的位置。

晶圓盒充氣潔淨模組更包含一進氣閥，該進氣孔是透過該進氣閥與該支撐件相連接。其中，前述之該第一艙室、該至少一透氣板、該支撐件與該固定閥皆可拆卸地設置於該盒體的容置空間，藉此應用於各種不同種類尺寸的晶圓盒。

前述之晶圓盒充氣潔淨模組的潔淨方式，是透過進氣閥持續 填充惰性氣體或乾燥壓縮氣體等潔淨氣體經由進氣孔進入第二艙室，待第二艙室的氣體飽和達到最大靜壓，填充氣體會通過第二艙室前的透氣板擴散至前開式晶圓盒(Front Opening Unified Pod,FOUP)，清洗盒內運輸或儲存的晶圓。由於透氣板的多孔結構，能使得填充氣體均勻地吹拂到晶圓盒內的各個角落；又艙室結構讓氣體壓力增加，以利於後續氣體擴散時能維持一定的流量與流速。

以上對本發明的簡述，目的在於對本發明之數種面向和技術特徵作一基本說明。發明簡述並非對本發明的詳細表述，因此其目的不在特別列舉本發明的關鍵性或重要元件，也不是用來界定本發明的範圍，僅為以簡明的方式呈現本發明的數種概念而已。

100‧‧‧晶圓盒充氣潔淨模組

10‧‧‧盒體

11‧‧‧頂部

12‧‧‧底部

13‧‧‧開口端

14‧‧‧閉口端

15‧‧‧進氣孔

20‧‧‧進氣閥

30‧‧‧透氣板

32‧‧‧空隙

34‧‧‧調節條

40‧‧‧第一艙室

50‧‧‧支撐件

60‧‧‧第二艙室

圖1為本發明較佳實施例之結構示意圖

圖2為本發明較佳實施例之填充氣體流向示意圖

圖3為本發明較佳實施例之氣體擴散示意圖

圖4a為本發明另一較佳實施例之氣體擴散示意圖

圖4b為本發明另一較佳實施例之氣體擴散示意圖

為能瞭解本發明的技術特徵及實用功效，並可依照說明書的內容來實施，茲進一步以如圖式所示的較佳實施例，詳細說明如後：本發明目的在於提供一種可以將較大流量的氣體均勻擴散至晶圓盒的充氣模組，請參考圖1所示，其為本發明較佳實施例之結構示意 圖。在本實施例中，本發明之晶圓盒充氣潔淨模組100可設置於一盒體10。該盒體10可為前開式標準盒(Front Opening Unified Pod,FOUP)。在其他實施例中，盒體10可為包覆及容置該前開式標準盒之晶圓傳遞盒。

晶圓盒充氣潔淨模組100的主體結構包含：一盒體10，具有一開口端13、一閉口端14、一底部12與一頂部11，開口端13、閉口端14、底部12與頂部11形成一容置空間；一第一艙室40，設置於容置空間且靠近閉口端14；一支撐件50，設置於該容置空間且與該第一艙室40相連接；至少一透氣板30，設置於該容置空間且與支撐件50連接，其中該至少一透氣板30、該第一艙室40與該支撐件50形成一第二艙室(圖未示)；以及一進氣孔15，設置於底部12且靠近閉口端14的位置，進氣孔15與第二艙室相連通。

其中，晶圓盒充氣潔淨模組更包含一進氣閥20，進氣孔15是透過該進氣閥20與該支撐件50相連接。其中，透氣板30為凹型結構，並以貼齊支撐件50的方式設置於容置空間。

在本實施例中，充氣潔淨模組100的透氣板30為多孔結構。多孔結構的較佳材料為多孔聚合物，例如聚乙烯(polyethylene)、聚丙烯(polypropylene)、聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene,PTFE)或全氟烷氧基(perfluoroalkoxy,PFA)。多孔結構的多孔性(porosity)可以是泡沫材料(foamed material)、纖維材料(fibrous material)或燒結材料(sintered material)的形式。纖維材料可以是編織、隨機填充或纏結(intertwined)。

更進一步，多孔結構具有至少三孔徑，在本實施例中，至少三孔徑之每一個孔徑的直徑，需介於0.01至100微米(μm)之間，並且所構 成的總出氣面積需大於0.075平方公尺，以形成出氣量大且氣體擴散均勻的多孔結構。

前述之該第一艙室40、該至少一透氣板30、該支撐件50與該進氣閥20皆可拆卸地設置於該盒體10的容置空間，藉此應用於各種不同種類尺寸的晶圓盒。

請參考圖2所示，其為本發明較佳實施例之填充氣體流向示意圖。來自於外部填充的潔淨氣體可以藉由進氣閥20通過進氣孔15自盒體10的底部12，形成垂直向上的氣流進入第二艙室60；進氣孔15下方還可設置有送止閥的橡膠塞，其中逆止閥的結構可讓潔淨氣體填充進入進氣孔15時，逆止閥會順應氣體流向開啟，待填充完畢後逆止閥則維持緊閉，以避免氣體逆流。在本實施例中，填充的潔淨氣體可以是惰性氣體的氮氣(N₂)或是乾燥壓縮氣體(CDA)等氣體。

在本實施例中，進氣孔15下方還可透過卡榫結合的方式結合一外部的進氣管(圖未示)，並藉由進氣管與外部的氣體填充裝置相連，其中，進氣管可為陶瓷或玻璃燒結而成。

在本實施例中，進氣孔15的孔徑可以為1至50毫米，適用於既有的潔淨室供氣管規格，避免徒增製程成本。

請參考圖3所示，其為本發明較佳實施例之氣體擴散示意圖。在本實施例中，晶圓盒充氣潔淨模組100透過進氣閥20持續填充惰性氣體或乾燥壓縮氣體等潔淨氣體經由進氣孔15進入第二艙室60，氣體會受到第一艙室40、支撐件50以及透氣板30的阻隔，而在第二艙室60內滯留淤積。待氣體壓力隨時間逐漸增加到達飽和後，第二艙室60內部潔淨氣體來到最 大靜壓(Static Pressure)，其內部的氣體壓力約為1,000帕(Pa)至200,000帕(Pa)。

此時持續填充潔淨氣體進入第二艙室60，氣體會藉由第二艙室60前多孔結構的透氣板30擴散至前開式晶圓盒體內(Front Opening Unified Pod,FOUP)，清洗盒體10內運輸或儲存的晶圓。由於透氣板30的多孔結構，能使得潔淨氣體能均勻地吹拂到晶圓盒體10內的各個角落；又第二艙室60結構讓氣體壓力增加，以利於後續氣體擴散時能維持一定的流量與流速。

請參考圖4a與圖4b所示，其為本發明另一較佳實施例之氣體擴散示意圖。在本實施例中，至少一透氣板30還具有至少一空隙32與至少一調節條34。其中，透氣板30為凹型結構，並以貼齊支撐件50的方式設置於容置空間。

在本實施例中，晶圓盒充氣潔淨模組100透過進氣閥20持續填充惰性氣體或乾燥壓縮氣體等潔淨氣體經由進氣孔15進入第二艙室60，潔淨氣體會受到第一艙室40、支撐件50以及透氣板30的阻隔，在第二艙室60內滯留淤積。待氣體壓力隨時間逐漸增加到達飽和後，第二艙室60內部填充氣體來到最大靜壓(Static Pressure)，其內部的氣體壓力約為1,000帕(Pa)至200,000帕(Pa)。

此時持續填充潔淨氣體進入第二艙室60，多餘的氣體會擠壓透氣板30，使原先凹型結構的透氣板30持續受到氣壓推擠後，透過預留的空隙32調整調節條34的角度，配合支撐件50兩側的擋止部，而形成水平結構的透氣板30。其中，水平透氣板30與第一艙室40及支撐件50形成體積更 大的第二艙室60，其內部的氣體壓力約為2,000帕(Pa)至300,000帕(Pa)。

體積增加的第二艙室60其內部的潔淨氣體壓力隨時間逐漸增加來到第二次的最大靜壓，並藉由多孔結構的透氣板30，將潔淨氣體均勻且大流量的吹拂至晶圓盒體10內容置空間的各個角落，有效地將該盒體10內之雜質或微粒(particle)經由開口端13排出盒體10外。由於本實施例中填充進入第二艙室60的潔淨氣體體積與壓力更大，擴散進入晶圓盒潔淨氣體的流量與流速亦更大，能更有效的將氣體均勻地吹拂到晶圓盒內的各個角落。

本發明之晶圓盒充氣潔淨模組，能夠在相同之輸入氣體條件下，提供大流量且均勻的潔淨氣體，提高氣體之使用效率，有效地將該盒體10內之雜質或微粒排出。且特別適用於12吋以上的大型晶圓載具，結構設計符合現有的潔淨室規格，在無需更動製程設備的情況下即可實施。

第二艙室60的結構更能暫存潔淨氣體，當氣體填充裝置故障時，仍可利用滯留於第二艙室60的潔淨氣體持續吹拂盒內晶圓，以維持晶圓盒內部高潔淨度的需求。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即依本發明申請專利範圍及說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明涵蓋之範圍內。

Claims (9)

1. 一種晶圓盒充氣模組，包含：一盒體，具有一開口端、一閉口端、一底部與一頂部，該開口端、該閉口端、該底部與該頂部形成一容置空間；一第一艙室，設置於該容置空間且靠近該閉口端；一支撐件，設置於該容置空間且與該第一艙室相連接；至少一透氣板，設置於該容置空與該支撐件相連接，其中該至少一透氣板、該第一艙室與該支撐件形成一第二艙室；以及一進氣孔，設置於該底部且靠近該閉口端的位置。
2. 如請求項1所述之晶圓盒充氣模組，其中該晶圓盒充氣模組更包含一進氣閥，其中該進氣孔是透過該進氣閥與該支撐件相連接。
3. 如請求項2所述之晶圓盒充氣模組，其中該至少一透氣板具有至少一空隙及至少一調節條。
4. 如請求項2所述之晶圓盒充氣模組，其中該至少一透氣板為一多孔結構。
5. 如請求項4所述之晶圓盒充氣模組，其中該多孔結構具有至少三孔徑。
6. 如請求項5所述之晶圓盒充氣模組，其中該至少三孔徑的每一個孔徑直徑介於0.01微米至100微米之間。
7. 如請求項2所述的晶圓盒充氣模組，其中該進氣孔的孔徑為1毫米至50毫米。
8. 如請求項7所述的晶圓盒充氣模組，其中該進氣閥更與一進氣管相連 接，該進氣管用以輸入潔淨氣體。
9. 如請求項2所述之晶圓盒充氣模組，其中該第一艙室、該至少一透氣板、該支撐件與該固定閥皆可拆卸地設置於該盒體。