TW476729B - Device for opening/closing semiconductor container and method - Google Patents

Description

476729 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 --------B7 _ 五、發明說明（1 ) 發明詳述 發明所屬之技術領域 本發明係有關開啓與關閉半導體製造步驟中使用之半導 體收納容器蓋子的半導體收納容器之開關裝置。 近年來，半導體製造工廠是將半導體晶圓收納在附加蓋 子’使與外界環境隔離的半導體收納容器（以下簡稱容器） 内，運送至各製造裝置間。容器内部保持在與外界相比非 常潔淨的狀態，只要不開啓與關閉容器的蓋子，附著在容 器内邵之晶圓上的雜質極少。容器外界環境的潔淨度爲 ISO 6左右，晶圓放置在此種環境下，經過一段時間，雜質 會附著在晶圓表面，顯著降低晶圓上所製造之半導體組件 成品率。各製造裝置中設有容器開關裝置，製造裝置内部 保持與外界相比非常潔淨之潔淨度爲ISO 1〜2的狀態。 晶圓從容器移動至製造裝置，或從製造裝置移動至容器 時，是藉由容器開關裝置連接製造裝置及容器，開啓與關 閉容器蓋子時，製造裝置内部潔淨的區域與容器内部潔淨 的區域直接連接，因此晶圓與外界空氣接觸的可能性低。 過去I容器開關裝置打開容器蓋子的速度設定爲高速， 以縮短動作時間。 且過去容器開關裝置設有用於覆蓋装置背面驅動系統的 安全硬蓋，該安全護蓋的下部採密閉結構。 發明所欲解決之課題 由於過去容器開關裝置打開蓋子的速度快，因而在打開 容器盖子時，容器内部產生負壓，導致外界的雜質從容器 ___ -4- 尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21C x 297公楚） ---------------裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 476729 A7 B7 五、發明說明（） 與容器開關裝置壁面之間的間隙進入容器内部，附著在晶 圓上的問題。 --------------裝---- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 又因過去容器開關裝置設有用於覆蓋裝置背面驅動系統 的安全護蓋，且該安全護蓋的下部採密閉結構，以致雜質 堆積在安全護蓋内側。蓋子升降部下降時，捲起堆積在安 全護蓋内側的雜質，進入容器内部，附著在晶圓上。 本發明的目的，係在使用容器開關裝置打開容器時，防 止雜質進入容器内部，減少附著在晶圓上的雜質。 此外’本發明的其他目的，係在防止雜質堆積在安全護 蓋内與雜質被捲起，減少附著在晶圓上的雜質。 解決課題之手段 欲達到上述目的，本發明之半導體收納容器之開關裝置 的特徵，係將以半導體製造裝置内部壓力與外界壓力之羞 壓’除打開半導體收納容器時最大速度的速度差壓比設定 在 0.006(m/s · Pa)以下。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 此外，本發明之半導體收納容器之開關裝置的特徵為， 在半導體收納容器之開關裝置内側的護蓋下部設置開口。 此外’本發明之半導體收納容器之開關裝置的特徵為，在 半導體收納容器之開關裝置内側的護蓋下部設置排風扇。 發明實施例 本發明第一個實施例使用圖1〜8做說明。 圖1為本發明第一個實施例之半導體收納容器之開關装 置（以下簡稱為開關裝置）的斜視圖；圖2為半導體收納多 器（以下簡稱為容器）的斜視圖；圖3為安裝開關裝置之氺 -5- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 476729 A7 _B7_ 五、發明說明（3 ) 導體製造裝置（以下簡稱爲製造裝置）的斜視圖；圖4、圖7 及圖8爲表示打開容器最大速度與晶圓上附著雜質數量關 係的概念圖；圖5爲表示打開本發明第一個實施例之開關 裝置容器速度的時間變化概念圖；圖6爲表示打開過去開 關裝置容器速度的時間變化概念圖。 使用圖1、圖2説明開關裝置100及容器200的結構。開關 裝置100由兩大部分所構成，分別爲安裝容器200的台面110 及控制容器200的蓋子220，使其開啓與關閉的開啓器 (Opener) 120。在台面110上設置定位銷112，以正確安裝容 器200，以及設置滑塊（Slider)l 11，使容器200接近開啓器120 。本實施例中的滑塊111藉由設置在台面110内部的馬達（圖 上未顯示）及球面螺絲，可以前後移動。在開啓器120上設 置旋轉鍵（Key) 121，旋轉鍵121藉由開啓器120内部的馬達（ 圖上未顯示），可以旋轉90 ° 。在開啓器120的内側設置， 使開啓器120水平移動，打開與關閉容器200蓋子220的開啓 器開關機構130，以及使開啓器120升降之開啓器升降機構 131。開啓器開關機構130與開啓器升降機構131共同藉由圖 上未顯示之馬達及球面螺絲來動作，開啓器開關機構130 及開啓器升降機構131的整個驅動部分設置安全護蓋140， 避免作業人員輕易觸碰到。 容器200由容器本體210及蓋子220所構成。容器本體210 上設置四個插銷（Latch)溝211及在容器本體210四週設置凸 緣212。容器本體210内部設有水平收納晶圓300的架子（圖 上未顯示），可以收納25片晶圓300。蓋子220上，與開關裝 -6- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------------裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 476729 A7 _B7_ 五、發明說明（4 ) 置100之旋轉键121對應的位置上有键溝221，將開關裝置 100的旋轉键121插入键溝221内，旋轉90。，蓋子220上的四 支插銷222藉由蓋子220内部的凸輪（Cam)機構（圖上未顯示） ，從蓋子220出入。插銷222位於與容器本體210支插銷溝 211相對應的位置，於蓋子220插入容器本體210的狀態下， 插銷222移動至蓋子220的周圍時，蓋子220可以固定在容器 本體210上。 實際上打開容器200的動作如下：容器200安裝在台面110 上，台面110上的滑塊111向製造裝置端水平移動，使容器 200的蓋子220表面與開關裝置100的開啓器120接觸。此時 因容器200的加工精度問題，容器200的凸緣212與開關裝置 100的表面板150部分接觸，不是完全沒有間隙。蓋子220與 開啓器120接觸的狀態下，旋轉键121向容器200順時鐘旋轉 9(Γ時，蓋子220的键溝221旋轉，蓋子220被固定在開啓器 120上，同時插銷222藉由蓋子220内部的凸輪機構（圖上未 顯示）被收納在蓋子220内部。之後，藉由開啓器開關機構 130水平移動至製造裝置端，使容器200的蓋子220與容器本 體210脱離。亦即，控制上述半導體收納容器200的蓋子220 對容器200的開口面垂直打開上述蓋子220。隨後以開啓器 升降機構131使開啓器120下降。 關閉容器200的動作與前述打開的動作相反，開啓器升 降機構131上昇後，開啓器開關機構130向台面110端水平移 動，固定在開啓器120上的蓋子220與容器本體210連接。隨 後，當旋轉鍵121逆時鐘旋轉90°時，蓋子220的插銷2 2 2進 -7- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ---------------裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 476729 A7 _B7_ 五、發明說明（5 ) 入容器本體210的插銷溝211内，蓋子220被固定在容器本體 210上。最後，滑塊111與製造裝置反向水平移動，形成容 器200可以從台面110脱離的狀態。 在製造裝置400上安裝四台開關裝置100的範例如圖3所 示0

製造裝置400内部在下游位置（Down flow)，潔淨度爲ISO 1〜2，與製造裝置400外部的潔淨度ISO 6相比，處於非常潔 淨的狀態。在潔淨度ISO 6的環境下放置晶圓300時，經過 一段時間，晶圓表面會附著雜質，因而顯著降低在晶圓上 所製造之半導體組件的成品率。若使容器200内部與外界 隔離，在潔淨度高的環境下，進行晶圓300的出入時，可 以保持容器内部的潔淨度，即使在潔淨度ISO 6的環境下放 置容器200，只要不開啓或關閉容器200的蓋子220，附著在 容器200内部之晶圓300上的雜質將極少。 晶圓300從容器200移動至製造裝置400，或是從製造裝置 400移動至容器200時，藉由容器開關裝置100連接製造裝置 400與容器200後，開啓或關閉容器200的蓋子220，直接連 接製造裝置400内部的潔淨區域與容器200内部的潔淨區域 。由於製造裝置400内部的壓力設定成稍高於外界，因此 ，除開啓與關閉容器200的瞬間之外，從容器200的凸緣211 與開關裝置100的表面板150之間隙流入雜質的可能性很低。 開關裝置100之開啓器開關機構130的動作速度大時，從 容器本體210拔出蓋子220的瞬間，容器200内部呈現負壓， 雜質從容器200的凸緣211與開關裝置100之表面板150的間 -8- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------------裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 476729 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 _____B7___ 五、發明說明（6 ) 隙流進容器200内部，並附著在晶圓300上。 本發明之開關裝置100的開啓器開關機構130於打開容器 200時速度的時間變化如圖5所示。其中橫軸爲時間（s)，縱 軸爲開啓速度（m/s)，最大速度爲0.025(m/s)。過去開關裝置 100的開啓器開關機構130於打開容器200時速度的時間變化 如圖6所示。其中橫軸爲時間⑷，縱軸爲開啓速度（m/s)， 最大速度爲〇.l5(m/s)。 圖4表示裝置400内部壓力高於外界1 (Pa)時，容器打開 速度最大値與附著在收納之晶圓上雜質數量關係的概念圖 。其中橫軸爲容器打開時開啓器開關機構130的最大速度 (m/s)，縱軸爲容器200每開啓與關閉一次，附著在收納於 容器200内之最上一片晶圓300表面上，粒徑在0.12 // m以上 的雜質數量（粒/ Wafer ·次）。圖7表示裝置400内部壓力高 於外界5(Pa)時，容器開啓與關閉最大速度與附著在晶圓上 雜質數量關係的概念圖。其縱轴與橫軸與圖4相同。圖8表 示裝置400内部壓力高於外界l〇(pa)時，容器打開時最大速 度與附著在晶圓上雜質數量關係的概念圖。其縱軸與橫軸 與圖4及圖7相同。 圖4中，附著在晶圓300上的雜質數量，在最大速度爲 〇.〇6(m/s)時，超過〇.〇1 (粒/Wafer ·次），當速度更快時，雜 質數量急遽增加。圖7中，最大速度爲〇.3(m/s)時，雜質增 加數超過〇·〇1(粒/ Wafer ·次），圖8中，最大速度爲0.6(m/s) 時，雜質增加數超過0.01 (粒/ Wafer ·次）。從圖4、圖7及 圖8中可知，雜質與裝置400内部壓力與外界壓力之差壓成 -9 - 紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ---------------裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 476729 A7 B7 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 五、發明說明（ 正比的，隨增加的最大速度而增加。 減低容器打開時之開啓器開關機構13 〇的最大速度，雖 然可以減少附著在晶圓300上的雜質，但是開關裝置1〇〇各 部的動作速度緩慢時，也會影響製造裝置4〇〇單位時間的 處理能力，因此動作速度需要設定在適切的範圍。爲保持 半導體生產時的足夠處理能力，圖4、圖7及圖8均應控制 在附著於晶圓上雜質數量開始急遽增加之界線爲〇〇1 (粒 / Wafer ·次）時的動作速度以下。由於裝置4〇〇内部壓力及 外界壓力之差壓與雜質增加的最大速度成正比，因此，若 將Vmax :谷器打開時開啓器開關機構13〇的最大速度 與」Pa :裝置400内部壓力與外界壓力之差壓（pa)的比率（ 速度差壓比Dvp )設定在公式1的範圍内，即可抑制附著在 晶圓表面上的雜質數量。

Vmax ^ S 〇,〇6 」Pa:裝置400内部壓力與外界壓力之差壓（pa)

Vmax :容器打開時開啓器開關機構13〇的最大速度（m/s) Dvp :速度差壓比（m/s · Pa) 本實施例是將公式丨的速度差壓比控制在範圍内，可以 減少附著在收納於容器200内之晶圓300上的雜質，因而可 以提高半導體組件的成品率。 此外，本實施例爲外界潔淨度爲IS〇 6時的實施例，附 著在晶圓上的雜質數量雖然隨著周遭環境的變化而變化， 但是附著在晶圓上之雜質數量急遽增加的最大速度相同。 -10- 本纸張尺度適用中國國豕標準（CNS)A4規格（21G X 297公餐)~~~"' - --------------^-----------------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 476729 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 五、發明說明（8 ) 雖然藉由在開關裝置_的表面板15()與容器綱之凸緣 212的接觸部位設置椒塾，使表面板150與凸緣212之間無間 隙，打開容器200的蓋子220時雜質不致流進，可以減少附 著在晶圓300上的雜質數量。但是，設置襯墊時，仍有襯 墊經過一段期間，因反複動作造成老化，襯墊本身製造塵 埃，使附著在晶圓上的雜質數量增加的問題，以及襯墊本 身的成本、表面板的加工及安裝襯墊等成本増加的問題。 本發明的開關裝置不需要襯墊，可靠性高，成本低。 此外，本發明的其他實施例，係在開關裝置1〇〇之安全 護蓋140下部設置開口部。過去的安全護蓋14〇，由於開口 邵在上方’開啓器開關機構13〇與開啓器升降機構ι31等所 產生的雜質堆積在安全護蓋140内部。會形成這些雜質在 開啓器升降機構131下降時被捲到上方，進入容器2〇〇内部 ’並附著在晶圓上的問題。本實施例，由於開口部是設置 在安全護蓋140下部，安全護蓋内部不致堆積雜質，雜質 不會被捲起，可以減少附著在收納於容器2〇〇内之晶圓300 上的雜質，因此可以提高半導體組件的成品率。 由於安全護蓋140的目的係覆蓋開啓器開關機構130及開 啓器升降機構131的驅動系統，保護作業人員安全及保護 開關裝置100運送時的驅動系統，因此，開口部即使設置 在安全護蓋140下部，並不會減損本來的目的。 此外，本實施例雖然僅在安全護蓋140下部設置開口部 ，亦具有在安全護蓋140下部設置排風扇相同的效果。 發明之效果 -11 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 476729 A7

五、發明說明（9 ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 、：以上的説明，本發明在打開容器時，彳以減少雜質流 進谷器内，可以減少附著在晶圓上的雜質數量，因此可以 提高半導體組件的成品率。此外，由於不需要襯因此 可以構成可靠性高、成本低的開關裝置。 此外，因雜質不會堆積在安全護蓋内，雜質不會被捲起 ，可以減少附著在晶圓上的雜質數量，因此可以提高半導 體組件的成品率。 圖式概述 圖1爲本發明第一個實施例之半導體收納容器之開關裝 置的斜視圖。 圖2爲半導體收納容器的斜視圖。 圖3爲安裝第一個實施例之半導體收納容器開關裝置之 半導體製造裝置的斜視圖。 圖4爲表示打開半導體收納容器最大速度與晶圓上附著 雜質數量關係的概念圖。 圖5爲表示打開本發明第一個實施例之半導體收納容器 之開關裝置容器速度的時間變化概念圖。 圖6爲表示打開過去半導體收納容器之開關裝置容器速 度的時間變化概念圖。 圖7爲表示打開半導體收納容器最大速度與晶圓上附著 雜質數量關係的概念圖。 圖8爲表示打開半導體收納容器最大速度與晶圓上附著 雜質數量關係的概念圖。 符號説明 -12- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------------裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 476729 A7 _B7_ 五、發明說明（10 ) 100 :半導體收納容器之開關裝置， 110 :台面，111 :滑塊，112 :定位銷， 120 :開啓器，121 ··旋轉键， 130 :開啓器開關機構，131 :開啓器升降機構， 140 :安全護蓋， 150 :表面板， 200 :半導體收納容器， 210 :容器本體，211 :插銷溝，212 :凸緣， 220 :蓋子，221 :键溝，222 ··插銷， 300 :晶圓 400 :半導體製造裝置 —-------------裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）

Claims (1)

1. 476729 8888 ABCD 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 申請專利範圍 1 · 一種半導體收納容器之開關裝置，其具備以下各部分 ，台面，其係安置收納半導體晶圓的半導體收納容器 ;連接部，其係連接上述半導體收納容器的開口部與 半導體製造裝置的開口部；開啓器，其係握持上述半 導體收納容器的蓋子，對容器開口面垂直開啓與關閉 上述蓋子；及開啓器升降機構，其係使握持上述半導體 收納容器蓋子的開啓器下降，以打開並連接上述半導 體收納容器的開口部及上述半導體製造裝置的開口部 ，或是使上述開啓器上昇，關閉上述開口部的連接， 其特徵爲’將開啓器打開動作速度設定在以上述半導 體製造裝置内部壓力與外界壓力之差壓，除打開上述 半導體收納容器蓋子時最大速度的速度差壓比爲 0.06(m/s · Pa)以下。 2 · —種半導體收納容器之開關裝置，其具備以下各部分 σ囬’其係士置收納半導體晶圓的半導體收納容器 ;連接部，其係連接上述半導體收納容器的開口部與 半導體製造裝置的開口部；開啓器，其係握持上述半 導體收納容器的蓋子，對容器開口面垂直開啓與關閉 上述蓋子；開啓器升降機構，其係使握持上述半導體 收納容器蓋子的開啓器下降，以打開並連接上述半導 體收納容器的開口部及上述半導體製造裝置的開口部 ，或是使上述開啓器上昇，關閉上述開口部的連接； 及護蓋，其係覆蓋上述下降之開啓器及開啓器升降機 -------------裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

   476729 8888 ABCD 申請專利範圍 其特徵爲，在上述半導體收納容器之開關裝置内側的 上述護蓋下部設置開口。 如申請專利範圍第2項之半導體收納容器之開關裝置， 其特徵爲在上述半導體收納容器之開關裝置内側的上 述護蓋下部設置排風扇。 -------------裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -15- 本紙張瓦度適用中國國家標準（CNS)A4規格<210 x 297公釐）