TW201933516A - 前開式晶圓傳送盒 - Google Patents

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Abstract

一種前開式晶圓傳送盒，包括容器、晶圓槽、至少一輸氣管，以及至少一排氣管。晶圓槽配置於容器內。輸氣管配置於容器內，其中輸氣管具有沿著輸氣管排列之複數個排氣口。排氣管配置於容器內，其中排氣管具有沿著排氣管排列之複數個吸氣口。

Description

前開式晶圓傳送盒
本揭露是關於一種前開式晶圓傳送盒。
在半導體製造工業中，前開式晶圓傳送盒(Front Opening Unified Pod；FOUP)為一種存放半導體晶圓的可攜式容器。一般而言，前開式晶圓傳送盒配置於製程工具的介面上，並配置有可自動化移除的門。在製程步驟之間，鑑於各種因素，諸如生產運行、迴圈次數的多寡等，晶圓可能存放於前開式晶圓傳送盒內一段時間。在這段時間內，氧氣或濕氣可能滲入至前開式晶圓傳送盒。不幸地，氧氣及濕氣可能對半導體晶圓的表面造成有害的影響，故減少晶圓表面曝露於這些元素是必須的。
可透過在封閉的前開式晶圓傳送盒提供清洗氣體(一般而言為氮氣)，以降低氧氣及濕氣的水平。這種前開式晶圓傳送盒具有配置於底面上的輸入管以及輸出管。清洗的過程雖可以延緩或減少氧化及顆粒的形成。然，為了降低前開式晶圓傳送盒中的氧氣及濕氣使其達到可接受的範圍，一種快速且有效的製造程序仍是必須的。
根據本揭露之部分實施例，前開式晶圓傳送盒的容器中配置有至少一輸氣管及一排氣管。輸氣管具有多個沿著輸氣管排列的排氣口，而排氣管具有多個沿著排氣管排列的吸氣口。輸氣管的排氣口分別對應至排氣管的吸氣口。藉此將氣流均勻地自輸氣管的排氣口導入至兩相鄰晶元之間，並由對應之排氣管的吸氣口移除。藉由此配置，在晶圓上方的氣流可趨近於層流(laminar flow)。相較於紊流(turbulent flow)，此配置使得氣體流動具有較佳的穩定性。因此，可有效地降低掉落在晶圓表面之粒子之數量，藉此提升前開式晶圓盒之清洗品質。
1、2、3、4‧‧‧前開式晶圓傳送盒
10‧‧‧容器
11‧‧‧頂部
12‧‧‧底部
13‧‧‧側牆
14‧‧‧底牆
20‧‧‧手把
24‧‧‧晶圓
26‧‧‧晶圓槽
28‧‧‧空間
30‧‧‧門
102、202、302、402、502‧‧‧輸氣管
102A、302A、402A、502A‧‧‧排氣口
104、204、304、404、504‧‧‧排氣管
104A、304A、404A、504A‧‧‧吸氣口
122、124‧‧‧氣體埠
130‧‧‧氣體源
140‧‧‧真空泵
402S、404S‧‧‧容置槽
402P、404P‧‧‧突出部
B-B‧‧‧線
S‧‧‧儲存空間
閱讀以下詳細敘述並搭配對應之圖式，可了解本揭露之多個態樣。應注意，根據業界中的標準做法，多個特徵並非按比例繪製。事實上，多個特徵之尺寸可任意增加或減少以利於討論的清晰性。
第1A圖為本揭露之部分實施例之前開式晶圓傳送盒的立體圖。
第1B圖為沿著第1A圖之B-B所截取之剖面圖。
第1C圖為本揭露之部分實施例之氣管的立體圖。
第2A圖為本揭露之部分實施例之前開式晶圓傳送盒的立體圖。
第2B圖為本揭露之部分實施例之前開式晶圓傳送盒的俯視圖。
第3A圖為本揭露之部分實施例之氣管的立體圖。
第3B圖為本揭露之部分實施例之前開式晶圓傳送盒的剖面圖。
第4A圖為本揭露之部分實施例之氣管的立體圖。
第4B圖為本揭露之部分實施例之前開式晶圓傳送盒的示意圖。
以下揭露提供眾多不同的實施例或範例，用於實施本案提供的主要內容之不同特徵。下文描述一特定範例之組件及配置以簡化本揭露。當然，此範例僅為示意性，且並不擬定限制。舉例而言，以下描述「第一特徵形成在第二特徵之上方或之上」，於實施例中可包括第一特徵與第二特徵直接接觸，且亦可包括在第一特徵與第二特徵之間形成額外特徵使得第一特徵及第二特徵無直接接觸。此外，本揭露可在各範例中重複使用元件符號及/或字母。此重複之目的在於簡化及釐清，且其自身並不規定所討論的各實施例及/或配置之間的關係。
此外，空間相對術語，諸如「下方(beneath)」、「以下(below)」、「下部(lower)」、「上方(above)」、「上部(upper)」等等在本文中用於簡化描述，以描述如附圖中所圖示的一個元件或特徵結構與另一元件或特徵結構的關係。除 了描繪圖示之方位外，空間相對術語也包含元件在使用中或操作下之不同方位。此設備可以其他方式定向(旋轉90度或處於其他方位上)，而本案中使用之空間相對描述詞可相應地進行解釋。
第1A圖為本揭露之部分實施例之前開式晶圓傳送盒的立體圖。第1B圖為沿著第1A圖之B-B所截取之剖面圖。第1C圖為本揭露之部分實施例之氣管的立體圖。
請參照第1A圖及第1B圖。在半導體製造設施的傳輸與運送階段中，晶圓一般儲存於一容器內。如第1A圖所示，這種容器為前開式晶圓傳送盒1。前開式晶圓傳送盒1包括容器10以及門30。類似於標準的晶圓盒，在前開式晶圓傳送盒1的運送途中，門30用於密封容器10。於部分實施例中，門30包括一組鑰匙孔用於將門30鎖上於容器10，或將門30與容器10解鎖。於部分實施例中，前開式晶圓傳送盒1具用於連接製程工具的標準的介面。前開式晶圓傳送盒1設計於隔離晶圓與周邊的粒子，並減少分子汙染，且提供精確的晶圓定位。
前開式晶圓傳送盒1的容器10具有頂部11、底部12、兩相對側牆13，以及底牆14，其中頂部11、底部12、兩相對側牆13，以及底牆14共同界定容器10的儲存空間S。於本實施例中，容器10配只有手把20，可用於人為地移動前開式晶圓傳送盒1，但本揭露並不限定於此。於其他實施例中，前開式晶圓傳送盒1的容器10之側牆13可配置有多個手把。
於部分實施例中，前開式晶圓傳送盒1的容器10之前開口可以具有封閉的機制，藉由提供前開口一個推力，藉 以封閉前開式晶圓傳送盒1與製程工具的承載端。本領域的技術人員應了解，標準的前開式晶圓傳送盒1並非真正地完全密封，使得一段時間內，氧氣、濕氣，或是其他粒子可能滲入前開式晶圓傳送盒。
容器10的儲存空間S中配置有多個晶圓槽26，晶圓槽26由多個垂直分離的架子所定義，配置於支撐及分離晶圓24。晶圓24藉由晶圓槽26分開並堆疊地支撐。例如，晶圓24可由容器10的開口置入，並配置於晶圓槽26上。於部分實施例中，晶圓槽26配置於容器10的內表面上。
氣管102及氣管104配置於容器10的儲存空間S內。於本實施例中，氣管102提供於輸入氣體，如清洗氣體，而氣管104用於移除氣體。因此，在後續的討論中，氣管102及氣管104可分別稱為輸氣管102及排氣管104。然而，本揭露並不限定於此，本領域之技術人員可以根據需求設計氣管102及氣管104的排列方式。
輸氣管102配置於前開式晶圓傳送盒1之儲存空間S接近背側的角落，而排氣管104配置於前開式晶圓傳送盒1之儲存空間S接近前側的角落。詳細而言，從俯視的角度來看，輸氣管102及排氣管104分別位於容器10之儲存空間S位於對角線的兩個角落。應注意，此處背側係定義為靠近容器10之底牆14的一側，而前側則是定義為靠近容器10之開口的一側。
請參照第1B圖。前開式晶圓傳送盒1包括多個配置於容器10之底部12的氣體埠122及124。輸氣管102及排氣管104分別連通於氣體埠122及124。因此，氣體埠122及124 可分別稱為輸氣埠122及排氣埠124。
輸氣埠122可以流體連接的方式連接於氣體源130，藉以提供氣體(如清洗氣體)，並經由氣體埠122及輸氣管102輸送至前開式晶圓傳送盒1的容器10內。於部分實施例中，氣體埠122具有控制閥，配置於限制清洗氣體的流動方向，例如使氣體流入至(而非流出)前開式晶圓傳送盒1的容器10內。控制閥已廣泛地使用於習知技術，本實施例之控制閥可使用任意一種或其組合，本揭露並不限定於此。於部分實施例中，清洗氣體可為惰性氣體，例如氬氣(Ar)、氦氣(He)、其他惰性氣體，及/或其組合。於其他實施例中，清洗氣體可為還原氣體(reducing gas)，例如氮氣(N2)，用於減緩氧化或反轉氧化。
氣體埠124可以流體連接的方式連接於真空泵140(vacuum pump)，以協助將氧氣及濕氣較高的氣體環境與清洗氣體置換。真空泵140可以用於維持容器10之儲存空間S內的氣壓至所欲的範圍。一般而言，前開式晶圓傳送盒內的氣壓可維持在略高於大氣壓力的數值。例如，壓力可維持在大約14PSI至約17PSI之間，或位於14PSI至16PSI之間，或位於14.5PSI及15.5PSI之間。在一實施例中，前開式晶圓傳送盒內的氣壓可維持在15.2PSI。於部分實施例中，氣體埠124可具有控制閥。應注意，為方便觀看，氣體埠122及124、氣體源130及真空泵140並未圖示於第1A圖中。
請參看第1B圖及第1C圖。第1C圖為本揭露之部分實施例之氣體管。此處繪示輸氣管102為例，輸氣管102為 管狀，且上方配置有多個開口102A。應了解排氣管104的形狀可以相同或相似於輸氣管102，下方將不再贅述。
輸氣管102及排氣管104自前開式晶圓傳送盒1的容器10之底部12垂直向上延伸。輸氣管102具有多個排氣口102A，用於沿著輸氣管102之高度分配氣體。在圖示的實施例中，輸氣管102及排氣管104實質上垂直延伸了整個前開式晶圓傳送盒1的容器10之高度。輸氣管102及排氣管104各自具有複數個間隔排列的排氣口102A及吸氣口104A。排氣口102A及吸氣口104A導引清洗氣體流經配置於晶圓槽26上的晶圓24之間的間隙。如圖所示，排氣口102A及吸氣口104A實質上互相對齊。因此，排氣口102A及吸氣口104A可合併稱為開口對102A/104A。每一個開口對102A/104A分別對應至兩相鄰晶圓24之間的空間28。換句話說，兩相鄰之晶圓24之間的每一個排氣口102A都有其對應的吸氣口104A。於部分實施例中，每一個排氣口102A與其對應的吸氣口104A具有相同之高度。
在不同實施例中，排氣口102A及吸氣口104A可以跨越一個或多個晶圓位置，藉此減少開口對102A/104A的數量。一般來說，排氣口102A及吸氣口104A配置有適當的數量，藉此將清洗氣體均勻地導入至每一個晶元之間，其中也包含將清洗氣體導入至最上層的晶圓上方以及最下層的晶圓之底部。
藉由此配置，在晶圓上方的氣流可趨近於層流(laminar flow)。相較於紊流(turbulent flow)，此配置使得氣體流動具有較佳的穩定性。因此，可有效地降低掉落在晶圓表 面之粒子之數量，藉此提升前開式晶圓盒之清洗品質。
第2A圖為本揭露之部分實施例之前開式晶圓傳送盒2的立體圖。此處圖示前開式晶圓傳送盒2，其中第2A圖的截面相同於第1B圖之截面。
第2A圖之前開式晶圓傳送盒2與第1A及1B圖之前開式晶圓傳送盒1在許多層面類似，相似的特徵下方將不再贅述，並使用相同的元件編號。不同於第1A及1B圖之前開式晶圓傳送盒1，前開式晶圓傳送盒2具有輸氣管202及排氣管204附著於前開式晶圓傳送盒2的容器10之內表面。換句話說，輸氣管202及排氣管204與前開式晶圓傳送盒2的容器10之內表面直接接觸。於部分實施例中，輸氣管202及排氣管204為可替換式。於其他實施例中，輸氣管202及排氣管204與容器10為一體成形。即，輸氣管202及排氣管204與容器10透過一個模具所形成。此配置可有有效地節省前開式晶圓傳送盒2的內部空間並減小前開式晶圓傳送盒2的尺寸。
第2B圖為本揭露之部分實施例之前開式晶圓傳送盒3的俯視圖。
第2B圖之前開式晶圓傳送盒3與第1A及1B圖之前開式晶圓傳送盒1在許多層面類似，相似的特徵下方將不再贅述，並使用相同的元件編號。不同於第1A及1B圖之前開式晶圓傳送盒1，前開式晶圓傳送盒3具有多個輸氣管302及多個排氣管304。本實施例中，輸氣管302及排氣管304的數量分別為二，本揭露並不限定於此。
輸氣管302配置於靠近前開式晶圓傳送盒3之容 器10的底牆14，而排氣管304配置於靠近前開式晶圓傳送盒3之容器10的開口。詳細來說，輸氣管302分別配置於靠近容器10的儲存空間S的背側的角落，而排氣管304分別配置於靠近容器10的儲存空間S的前側的角落。此外，輸氣管302具有多個朝向前開式晶圓傳送盒3之前側的排氣口302A，排氣管304具有多個朝向前開式晶圓傳送盒3之背側的吸氣口304A，上述之配置藉以將清洗氣體自前開式晶圓傳送盒3的背側導向至前側。藉由此配置，清洗氣體可自前開式晶圓傳送盒3均勻地流經整個晶圓，藉以提高前開式晶圓傳送盒3的清洗品質。
第3A圖為本揭露之部分實施例之氣管的立體圖。第3B圖為本揭露之部分實施例之前開式晶圓傳送盒的剖面圖。
參照第3A圖。圖示為一管狀輸氣管402，上方配置有複數個排氣口402A。與第1C圖之輸氣管102不同之處在於，輸氣管402具有多個垂直排列的突出部402P，其中排氣口402A分別位於突出部402P。因此，製少一個容置槽402S形成於兩相鄰之突出部402P之間。輸氣管402之容置槽402S提供了置放晶圓的空間，並將在第3B圖中討論。
參照第3B圖，此處繪製一前開式晶圓傳送盒4。第3B圖之前開式晶圓傳送盒4與第1A及1B圖之前開式晶圓傳送盒1在許多層面類似，相似的特徵下方將不再贅述，並使用相同的元件編號。不同於第1A及1B圖之前開式晶圓傳送盒1，前開式晶圓傳送盒4具有輸氣管402及排氣管404。輸氣管402的結構已於第3A圖中描述，而排氣管404的結構可相同或類似 於輸氣管402。例如，排氣管404可具有吸氣口404A，配置於多個突出部404P上，且兩相鄰之突出部404P定義出容置槽404S。於本實施例中，晶圓24可以嵌入至輸氣管402之突出部402P之間，以及以嵌入至排氣管404之突出部404P之間。從另一角度來說，突出部402P及404P分別延伸至兩相鄰晶圓24之間的空間28。藉由此配置，清洗氣體可由輸氣管402直接導入至對應的晶圓24，並均勻地藉由排氣管404移除。藉此，前開式晶圓傳送盒的清洗品質可以提升。
第4A圖為本揭露之部分實施例之氣管的立體圖。第4B圖為本揭露之部分實施例之前開式晶圓傳送盒的示意圖。
參照第4A圖。圖示為一管狀輸氣管502，上方配置有複數個排氣口502A。與第1C圖之輸氣管102不同之處在於，輸氣管502的排氣口502A之尺寸逐漸由下往上增加。詳細來說，排氣口502A的截面積沿著輸氣管502逐漸增加。
參照第4B圖。圖示為一輸氣管502、一排氣管504，以及其間的多個晶圓24，其中排氣管504的結構與輸氣管502之結構相同或類似。如前述所提及，輸氣管502與排氣管504分別具有尺寸由下往上增加的排氣口502A及吸氣口504A。此外，於部分實施例中，輸氣管502及排氣管504可分別連接於氣體源130及真空泵140，其中氣體源130用於提供清洗氣體至輸氣管502，真空泵140用於將氣體經由排氣管504移除。於部分實施例中，最小的排氣口502A靠近氣體源130，而最小的吸氣口504A靠近真空泵140。換句話說，最小的排氣 口502A及最小的吸氣口504A靠近晶圓傳送盒的底部。此配置可以平衡流經不同高度之晶圓的氣體流速，藉此達到均勻清洗的目的。
根據前述實施例，前開式晶圓傳送盒的容器中配置有至少一輸氣管及一排氣管。輸氣管具有多個沿著輸氣管排列的排氣口，而排氣管具有多個沿著排氣管排列的吸氣口。輸氣管的排氣口分別對應至排氣管的吸氣口。藉此將氣流均勻地自輸氣管的排氣口導入至兩相鄰晶元之間，並由對應之排氣管的吸氣口移除。藉由此配置，在晶圓上方的氣流可趨近於層流(laminar flow)。相較於紊流(turbulent flow)，此配置使得氣體流動具有較佳的穩定性。因此，可有效地降低掉落在晶圓表面之粒子之數量，藉此提升前開式晶圓盒之清洗品質。
上文概述了若干實施例的特徵，以便本領域熟習此項技藝者可更好地理解本揭示案的態樣。本領域熟習此項技藝者應當瞭解到他們可容易地使用本揭示案作為基礎來設計或者修改其他製程及結構，以實行相同目的及/或實現相同優勢的。本領域熟習此項技藝者亦應當瞭解到，此類等效構造不脫離本揭示案的精神及範疇，以及在不脫離本揭示案的精神及範疇的情況下，其可對本文進行各種改變、取代及變更。

Claims (10)

  1. 一種前開式晶圓傳送盒，包含：一容器；複數個晶圓槽，配置於該容器內；至少一輸氣管，配置於該容器內，其中該輸氣管具有沿著該輸氣管排列之複數個排氣口；以及至少一排氣管，配置於該容器內，其中該排氣管具有沿著該排氣管排列之複數個吸氣口。
  2. 如請求項1所述之前開式晶圓傳送盒，其中該些排氣口的數量相同於該些吸氣口的數量。
  3. 如請求項1所述之前開式晶圓傳送盒，其中該些排氣口實質上對齊該些吸氣口。
  4. 如請求項1所述之前開式晶圓傳送盒，其中該輸氣管及該排氣管分別配置於該容器之對角線之兩個角落。
  5. 如請求項1所述之前開式晶圓傳送盒，其中該輸氣管及該排氣管與該容器之內表面直接接觸。
  6. 如請求項1所述之前開式晶圓傳送盒，其中該輸氣管及該排氣管的數量為複數個。
  7. 如請求項1所述之前開式晶圓傳送盒，其中該排氣管具有沿著該排氣管排列之複數個突出部，且該些吸氣口分別位於該排氣管之該些突出部上。
  8. 如請求項1所述之前開式晶圓傳送盒，其中：該輸氣管之該些排氣口之尺寸沿著該輸氣管逐漸增加；以及該排氣管之該些吸氣口之尺寸沿著該排氣管逐漸增加。
  9. 如請求項8所述之前開式晶圓傳送盒，其中該些排氣口之尺寸最小者以及該些吸氣口之尺寸最小者靠近該容器之一底部。
  10. 如請求項8所述之前開式晶圓傳送盒，其中該輸氣管及該排氣管分別配置於連接一氣體源及一真空泵，而該些排氣口之尺寸最小者以及該些吸氣口之尺寸最小者分別靠近該氣體源及該真空泵。
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