TW544724B - Smart load port with integrated carrier monitoring and fab-wide carrier management system - Google Patents

Smart load port with integrated carrier monitoring and fab-wide carrier management system Download PDF

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TW544724B TW090119938A TW90119938A TW544724B TW 544724 B TW544724 B TW 544724B TW 090119938 A TW090119938 A TW 090119938A TW 90119938 A TW90119938 A TW 90119938A TW 544724 B TW544724 B TW 544724B
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Description

M4724
-- 本專利申請關係美國專利申請庠狀4 了 4 T m 斤唬Ν〇· 〇9/640,463，申請 曰期2000年8月15曰，快遞郵寄垆躲\了 、叫兮 虎No· EL622694950US， 申請人Martin，題目，，具有-體式之載體監視及製造寬度載 體管理系統之智慧負載連接蟑"，該巾請全文以提示方式 併入本文。 _
曼ϋ領域 本發明關係半導體晶圓上積體電路的製造，及較具體， 關係一能監視晶圓載體的複數個操作特性的系統及一根據 裝 製造寬度管理載體操作的系統。 j〇i技藝説明 % 一種由Hewlett-Packard公司設計的SMIF系統揭露於美國 專利Nos. 4,532,970及4,534,389。SMIF系統的目的係爲減 少在半導體製造過程的晶圓輸送及儲荐中流到半導體晶圓 上的粒子通量。達成此目的部份藉由機械方式確保在儲存 及輸运中晶圓周圍的氣體媒質（例如空氣或氮氣）對晶圓幾 乎不變，及部份藉由確保周圍環境的粒子不會進入接觸晶 圓周圍的環境内。 一 SMIF系統具有三項主要構件：（1)最小體積的密封载 體，或吊艙，用來儲存及輸送；圓及/或晶圓匣；（2)_位 於一半導體處理工具上的輸入/輸出（1/〇)微環境以提供〜 微4淨2間（充滿清潔空氣）其間可輸送曝露的晶圓及/或晶 圓匡進出處理工具内部；及（3) 一在SMIF載體及SMIF微環
544724 A7 B7 五、發明説明（2 ) 境之間輸送晶圓及/或晶圓匣的介面使晶圓或晶圓匣不會 曝露於塵粒中。SMIF系統的進一步的詳細説明見論文 ’’SMIF : —種於VLSI製造中輸送晶圓匣的技術"（A TECHNOLOGY FOR WAFER CASSETTE TRANSFER IN VLSI MANUFACTURING)，Mihir Padkh 及 Ulrich Kaempf 著，固態技術（Solid State Technology)，1984年，6 月，111-115 頁。 - 上述系統討論的粒子尺寸範圍從小於0.02μηι至大於 200μ m。具有這樣大小的粒子對半導體處理有很大傷害因 爲製造半導體裝置處理小的幾何形狀。今日先進的半導體 製造處理的幾何形狀在1 μ m以下。有害污染粒子具有的 形狀測量大於Ο.ίμηι對具有Ιμηι幾何形狀的半體體裝置產 生嚴重干擾。目前趨勢需要的是小而更小的半導體處理幾 何形狀，該種幾何形狀在今日實驗室研究及發展接近及低 於0.1 μ m。將來的幾何形狀會更小，因此小之又小的污染 粒及分子污染物便成爲重要課題。 SMIF載體一般包括一載體門配合一載體殼以提供一密封 環境供晶圓儲存及輸送。已知的載體爲所謂的'’底部開口 ’’， 即載體門爲水平位於載體的底部，及晶圓放在一匣内而匣 則由載體門支撑。也有所謂π前面開口 π的載體，其中載體 門位於一垂直面，及晶圓放在一固定於載體殼内的匣或放 在固定於載體殼内的架上。 一種標準晶圓製造具有許多不同型式的工具供晶圓從載 體下載至該工具内。處理工具係用來形成晶圓上的矽，矽 -5- 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210 X 297公釐) 544724 3 發明説明（ 化合物及金屬圖案層以定義各個Ic裝置。測量工且 執行晶圓的各種測試以確保製成的晶圓合乎規格。、載触主 潔工：係用來定期清潔載體的内部表面以 用而：留的粒子及污染物。其他晶圓製造的工具二= 益以執行各種功能包括位於分類器上的各載體之 :、 圓，’映射晶圓在載體匿内的位置，及晶圍識別。‘、阳 爲了在晶圓製造内於SMIF载體及各種工且之門傳：曰 =接=人工或自動方式將載體安裝在工具前：的= 連接車、'且件上。各負載連接埠組件包括-存取口，該存取 口在沒有載體時由一淳門遮蓋。_F載體位於負載連接蜂 上致使載體門及埠門相互並列。在前面開口系統中，載體 位於-載體移動板上以便移動載體至負載連接蜂致使各載 體及淳門彼此相鄰。埠門備有定位接腳配合載體門溝以確 保載體門與埠門對齊。 、一旦載體對準埠η 内的機構開鎖載體門並將 載體門及埠門-起移人處理工具内收藏而不妨礙晶圓輸送 路徑。載體殼保持接近介面埠輯持—清潔環境包括處理 工具的内部及晶圓四周㈣體殼。一晶圓搬運機器人在處 里工八内存取由載體承載的晶圓作載體與處理工具之間的 輸送。 晶圓載體的製造公差很小並且在晶圓製造初次使用之前 測试以確保載體成品合乎規格。不過，載體在使用中會磨 扣，·又形，破裂及保養不良，所以各載體在使用期間中必 須監視各種操作特性因爲在製造中要輸送數批晶圓。這些 -6- 本紙張尺度適财國國家標準(CNS) A4規格(2l〇_x297公爱） 544724 A7 B7 五、發明説明 必須監視的操作特性包括： t封特性 在載體殼及載體門之間備有—個或數個彈性密封以防止 門S封後流體流進或流出載體。這種彈性密封會磨損及逐 漸失去隔離載體内環境及周園環境的功效。 〃 密封特性表示載體内的彈性密封在已》口載體使用期間内 防止載體殼及載體門之間的密封周圍流出流體的效果。 1潔度 清潔度關係在一定期間中載體内所發現的污染物量。污 污 的 面 於 小 體 清 染物可分爲兩類，各有不同的清除及監視系統。第一類 染物包括較大的粒子，例如.，大於〇·〇2μ，黏結在載= 内部表面。這類粒子一般由噴射清潔溶劑液到載體的^ 沖掉粒子。第二類的污染物關係較小的粒子，例=，小 〇·〇2μ。這類粒子可浮在空氣中或黏結在表面。這類較 的粒子的消除包括載體内的一粒子過濾器以消除 内的粒子。載體表面上的小粒污染物也可噴射清潔於 除。 ' H谷蜊 載體内>7染物的來源包括磨損的密封，噴射到载體的& 體及爲了保養而打開载體。如上述，監視載體内部=清= ^非常重要，因爲粒子會干擾晶圓上形成的裝置的幾= 相對濕度 晶圓載體由各種材料製成包括塑膠如能 酽日匕4 Φ 匕及收水分的聚碳 故月曰。如此’一載體用濕清潔溶劑清一 奴在清洗後
544724
A7 B7 五、發明説明 (5 ) 幾天 内具有 比周 圍較高的相 對濕度 0 載 體 内 的濕 度是半 導 體晶 圓損壞 的一 重要根源。 晶圓 高度 將 晶圓放在載 體内的已知 高度的 位 置 對 負 載連接埠 及 承 載載 體的工 具至 爲重要，如 此使晶 圓 搬運 機 器人 能乾 淨 地 提起 晶圓脱 離一 特定架及將 晶圓放 回 — 指 定 架而 不會 意 外 碰觸 晶圓。 不過 ，過期，載 體變形 J 使 用 中 損壞 ，保 養 不 當或 製造不 合規格等因素會 改變載 體 内 架 子 定位 與負 載連 接埠 的相對 南度 。所以，較 理想， 當 載 體 裝載在 負載連接 埠時檢查載 體内 晶圓支架位 置。 載體 閂鎖力 量 在 一前面 開口 介面中，爲 了連結 載 體 門 及 載體 殼， 埠 門 内的 一機構旋轉載體門内的 對轴 套 造成 閂 板伸 入載 體 殼 的槽 内。閂 板施加一力量在 載體殼 上 致使 載 體門 及載 體 殼 拉緊 。在底部開 口系統也一 樣，但 是該 種 系 統一 般包括 一 單一 中心軸 套。 前 面開口 載體 另外包括一 彈簧負 載 機 構 用 來使 晶圓 偏 向 載體 後端（即，離開載體門）。接觸 載 體 内 晶 圓的 邊緣 彈 簧負 載機構施加 一約40牛頓 力量抵住 載 體 門 0此 力量 產 生 一額 外力量 藉由 問板抵住載 體殼。 閂 板及載 體殼 之間的力量 及旋轉軸 套 以 啓動閂 板所 需 要 的力 矩會隨 時間 改變。監視 此力量 相 當 重 要 ，因 爲較 大 的 變化 會影響 琿門 連結及解開 載體門 及 殼的 能 力。 靜電 中和 -8- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 544724 A7 B7 五、發明説明（6 ) 晶圓積集靜電或放電都會損壞晶圓。最近幾年對靜電損 壞的檢討一直在增加因爲裝置的幾何形狀變爲較細及可靠 性的要求趨於嚴格。在傳統載體中，已知備有一導電路徑 來自晶圓的頂及/或底部表面以中和晶圓上的靜電電荷。 用來中和靜電電荷的導電膜會隨時間磨損。另外，如果保 養中載體重組件不正確，載體可能破裂、或導電路徑可能 斷裂。所以，較理想，須監視載體中和靜電電荷的能力。 載體構造偵測器 載體的底部表面一般具有四個指定位置其上可以鑽井。 同樣，負載連接埠組件的支撑載體表面包括四個對應位置 其上可配備接腳。載體的底部的井可以用來限定載體的型 式及/或希望載體含有定位接腳的處理的方式。例如，晶 圓製造通常在不同處理區會故障，及一區使用的載體不能 用於其他區。如此，不同位置的載體底部表面的井便規定 載體的使用區。實用上，適當的載體使用區其中載體的底 部的井與負載連接埠上的接腳配合及載體在負載連接埠上 定位適當。另一方面，如果載體用於其他不相容區，載體 的底部的井與負載連接埠上的接腳不能配合及載體在負載 連接埠上定位不當。 載體的底部的井可以用來指定及區別各種不同等級之間 用的載體，例如指定一載體作·爲25晶圓載體或13晶圓載 體；密閉SMIF載體或一開放匣載體；支撑300 mm晶圓載 體或支撑200 mm晶圓載體，等等。在各種情況中，負載連 接埠上的接腳只確保所指定種類的載體在埠上定位。 -9 - 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 544724 五、發明説明（7 另外在井内配置一感應器當接腳插入井内即產生一訊 號。這種系統提供載體的底部的感應器是否配合負載連接 埠=件的接腳的回饋訊號。這種系統提供的另外優點即感 =:比井本身能分別大多數的埠上接腳構造及大多數載體 如此有利於監視載體位於相容負載連-接埠上的狀態，及 載體位於不相容負載連接埠上的狀態，及兩種狀態的頻 率 〇 除了收木上述載體的各操作特性的資料外，對積集及分 t資料以改善晶圓製造中載體操作管理非常有用。例如， k種=料可用來分析—段時間載體群的各種操作特性的變 =這種資料可用來有效管理及保養載體群，也可確認何 時需要更換載體。 [概要 取有『g t發月的k點馬提供一智慧負載連接埠用來擷 取有關複數個載體及負載連接淳的操作特性的資料。 it發明的另外優點爲將資料儲存在—伺服器上以便用來 在曰曰圓製造中管理載體操作。 本發明的另外優點馬測量數種 工具上的產量。 竭作特性而不影響晶圓在 ::::===:保持清潔。 失效及何時密封需要更換。本發明的另“：：：：= 知期間内載體内的相對渴 馬崔W在已 、度及决疋载體乾燥時間多久。 -10- X 297公釐） A7 B7 五、發明説明 =發：的另外優點爲提供實體資料接 —種万法的裁體在負載連接埠上 =疋用於 法使用。 J U直供另外不相容的方 的另外優點爲確保晶圓高度在標準規格之内 乂的具體實施例中，本發明提供 系統能監视-晶圓載體在-自載連接蜂-上的:*關係一 性，及關係-手统根π〜 的複數個操作特 貞測⑽量。f統安裝在負載連接璋組件内部或：：; 要k些偵測器及測量系統包括一扭矩 ':二 高度測量系統，—載體讀取器，系Ί 測吾玄紅士 貝竹任點，一電阻係數 、里系祧，一 ^潔度測量系統，一密 2度偵測器。這些監視系統可配置在負 具’例如處理工具，測量工具，載體清洗工具，及 刀a，以收集各載體及全體載體群的相關資料。 =本發明的其他的原理，由各測量及偵測系統在自載 5接埠内收集的資料可用來管理製造中的載體群。例如， 猎由沿晶圓製造中的全部載體群，監視一段時間的操作特 性’-段時間操作特性的平均變化可以準確映射用於 的載體群。載體群的㈣公差也可以根據—段時間操作^ 性決定及儲存。 這種儲存的資料可用來提供有價値的預測資料，當载體 或載體次系統需要保養或更換時，可用報告形式印:。^ 種資料也可用來確認破裂，故障，或超出較舊載體的合^ 範圍。另外，一載體的全部歷史，各項操作特性，可以儲 存。這樣促進較佳載體管理效 的最佳平均時間爲已知。另外 自載體群中拆除。 率其中載體保養及/或更換 ，可以快速確認故障載體並 本發明的詳細說明參考附圖，其中： 圖1馬本發明使用載體的立體後視圖；_ 圖爲根據本發明包括複數個監視系統的負載連接组 件立體正視圖； 、 圖3 A爲根據本發明奪__ ^ ^ . 立 贫月斤电中和系統較佳具體實施例的示 圖3Β爲根據本發明 外特徵的示意圖； 一靜電中和系統較佳具體實施例的另 圖4爲根據本發明一高度測量系統立體圖； 圖5爲根據本發明—密封性能偵測器系統示意圖； 圖，本發明一相對濕度偵測器系統示意圖； 繞據本發明-系統架構示意圖； 根據本發明產生的樣品報告； 戟^的底部包括一用於特定方法的載體的井 結構。 璧1明之詳細説明 日二：:,本發明的説明參考附圖1-9。在具體實施例中本發 月係關係一萃絲么匕 、 #此‘視晶圓載體的複數個操作特性及關係 系、先根據寬度管理載體操作。雖然以下說明的監視系统 用於-前面開口介面負載連接埠，使用一前面開口的統一 544724 A7 B7 五、發明説明（10 ) 吊艙（nFOUPn)，當然，根據本發明的監視及管理系統可替 代使用於底部開口介面，使用底部開口載體。另外，雖然 顯示爲300 mm晶圓的載體，然而，本發明對載體的尺寸並 非無限制，本發明可以使用各種尺寸的載體包括適合輸送 200 mm及 150 mm晶圓。
當然，本發明的較佳具體實施例利用SMIF技術，並符 合半導體設備及材料國際標準（SEMI)。不過，本發明的其 他具體實施例並不需要用SMIF技術操作及不必符合SEMI 標準。 現在，參考圖1，顯示一 300 mm FOUP型的載體20的立體 圖，其包括一載體門22配合“載體殼24以界定一密封環境 其中放置一或多個工作件。雖然顯示的載體20爲一 300 mm 前面開口載體，如前述，本發明並不限制載體的型式及尺 寸。參考圖1及2，爲了在載體20及工具28之間輸送工作 件，載體係下載在一負載連接埠組件25上面接近工具前面 的璋門26。工具28可以爲任何一種晶圓製造中的工具包括 一處理工具，一測量工具，一載體清洗工具及/或一分類 下載的載體使載體門22的後表面3 1對著埠門26的正表面 30。埠門包括一對插銷32收在固定於載體門22内的閂鎖組 的一對應槽33之内。適合接收吸操作插銷32的載體門内的 閂鎖組的例子揭露於美國專利Ν〇·4,995,430題目’’具有改良 閂機構的可密封輸送箱”（Sealable Transportable Container Having Improved Latch Mechanism)，Bonora等人，該專利 _-13- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 544724 五、發明説明（μ Α7 Β7
已讓於本發明人並以提示方式併入本文。 爲了鎖住載體門及埠門，載體20係以手動或自動方式放 置在載體移動板27上面。載體移動板27 一般包括]個運動 接腳29,或某些其他對準特徵，配合載體底面的對應井以 界足一固定及可重複在赞動板及負載連接埠上的载體底面 位置。載體移動板27係移動固定推動栽體朝向或離開埠 門。-旦負錢接埠組件内的感應、器偵測出載體在移動板 27上’載體便被推向負載連接彳直到載體門如後表面η 接觸埠門26的正表面30。 除了讓載體門脱離載體殼外，旋轉問鎖插銷32鎖入對應 凹槽3 3，因而連結載體門及埠門。 雖然，載體門的問鎖組件的較佳具體實施例已經説明如 上述，當然，本發明並不限制載體門的連結/分開載體門 及載體殼的機構，及在其他的具體實施例中可以完全不 同0 負載連接埠組件25另夕卜包括複數個監視系統用於監視載 體20及/或負載連接埠組件25的複數個操作特性。這些系 統包括一扭矩測量系統38, 一晶圓高度測量系統4〇，一載 體讀取器42,-載體構造偵測器44, _電阻絲測量系統 46, 一清潔度測量系統48, 一密封特性偵測器5〇，及一相 對濕度偵測裔52。各系統及偵,器如圖2所示，及以下較 詳細的説明。除操作特性監視系統外，負載連接埠組件25 另外包括一圖形使用者介面供使用者輸入系統回饋之用。 扭矩測量系統 -14-
裝 訂
544724 A7 B7
五、發明說明（12 如發明背景所述，需要測量旋轉該對閂鎖轂以連結及分 開載體門及殼所需的扭矩量。如果扭矩太高，可干擾載^ 2〇的適當打開及關閉。所以本發明包括一扭矩測量系統％ 回足在一或二閂鎖插銷32上。扭矩測量系統38可回定在埠 門的後面，及包括任何已知機構用於測量產生在旋轉物件 上的扭矩如施加在鎖轂上。 - 扭矩測量系統可包含在各種工具的負載連接埠，包括處 理工具’測量工具，晶圓清洗工具及分類器。 m...圓.馬-A測量系統 2要測量載體20内晶圓支撑架（未顯示）相對定位接腳29 的高度。如果載體製造不良，或載體2〇已變形，架及晶圓 的冋度會與預足咼度不符。其差異會造成晶圓從載體卸下 時與晶圓搬運機器人之間接觸不良及/或晶圓裝回載體時 與架之間接觸不良。 Q此本發明包括晶圓高度測量系統4〇用於測量載體2〇 =晶圓^撑架相對支撑載體2G的定位接腳29的高度。晶圓 南度測量系統包括任何已知的晶圓映射系、统，例如美國專 J申目序5虎No. 〇9/173，71〇，題目，•晶圓映射系統，，（Wafer Mapping System)，申請人R〇senquis^，該專利申請已讓 於本發明人並以提示方式併入本文。 如併入的參考資料所揭露及一本發明圖4所示，晶圓高度 測量系統的—具體實施例在埠門26降下離開工具28的存取 口以便讓晶圓經過該口輸送時偵測晶圓高度的位置。根據 圖所丁的八月足實施例，晶圓高度測量系統包括一對固 544724 A7 B7 五、發明説明（13 ) 定在埠門上方的旋轉鉤指54。在一縮回位置，旋轉鉤指54 位於埠門的上背面上方。不過，一旦埠門下降充分達到避 免鉤指54及載體殼之間接觸，藉由馬達56及起動組件58， 鉤指54旋轉至其伸展位置而進入載體殼。 晶圓高度測量系統40另外包括一發射器及接收器60及62 固定在埠門或在鉤指端（如圖4所示）。在淇伸展位置，鉤指 傳送一束自發射器發射的電磁能經過載體殼的前面至接收 器。當埠門及晶圓高度測量系統向下移動，載體内的晶圓 64會破壞電磁能束及防止接收器接收電磁能束。此時，晶 圓的高度與已知的電磁能束高度配合致使晶圓的高度被測 量及映射到記憶體。能束被擋住的時間也可以辨認十字槽 型及雙槽型晶圓。 在圖4的具體實施例中，指係用來偵測載體殼24内架上 晶圓64的放置位置。如熟悉本技藝者所了解，鉤指54的位 置及結構可以根據載體的結構而改變，以取代偵測載體24 内架的位置。如此，不含晶圓64的架高度也能測量。如熟 悉本技藝者所了解，可以使用已知構造的許多其他晶圓高 度測量系統來偵測載體殼24内的晶圓及/或晶圓架的高 度。 在一較佳具體實施例中，晶圓高度測量系統40可用於工 具28例如處理工具，測量工具”載體清洗工具，及分類器 以便決定晶圓載體内的晶圓及/或晶圓架的高度。 載體識別讀取器 載體識別讀取器42係固定在負載連接埠組件25上面以便 _-16- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 544724 A7 B7
五、發明説明（14
掃瞄，讀取或識別各載體20的專用識別記號。本技藝已知 的載體識別記號及讀取器系統包括，例如，載體2〇上面的 一條碼及一回定在負載連接埠上的條碼讀取器。此外，載 體碩取為42的位置可以遠離負載連接埠組件25。在那樣的 具體實施例中，一位於特定負載連接埠的特定的載體的識 別係經由傳輸至一遠方接收器，該接收$辨別記號並確認 該特定載體適合該負载連接埠。這樣的一個系統包括一 RF 枉固足在載體上，該柱包括一傳送器用來傳送有關載體及 其内含有的晶圓資料至一儲存及控制系統。該種RF柱及所 使用的系統，例如，美國專利N〇s·斗』27」1〇及4,888,473 Rossi等人，及美國專利No. 5,339,〇74 Shindlcy所揭露。另 外，該載體可包括一 IR標籤。該種IR標籤及所使用的系 統，例如，美國專利 Nos· 5,097,421，4,974，166及 5，166,884
Maney等人所揭露。上述的各識別專利已讓渡於本發明人 並以提示方式併入本文。如熟悉本技_者所了解，其他已 知的載體及/或晶圓識別及讀取器系統可用於本發明以説 % 明特足載體20適當地放置在一特定負載連接埠組件25上 面0 上述的載體讀取器42可用於各種工具28包括處理工具， 測量工具’載體清洗工具，及分類器。 载_體構造偵測恶 一 如發明背景所討論，傳統的協定係使用載體底部的井或 感應咨及載體移動板上的資料接點如接腳以確保載體放置 在負載連接埠時實際上與該負載連接埠一致。例如，用來 -17-
544724 A7 -------- B7 ι、發明説明~~~ 運适晶圓從及至一執行銅沉積的處理步驟工具的載體，必 屬不用於執行閘氧化，或其他處理步驟。如果用於銅處理 的裁體也用於閘氧化處理，則銅會產生化學反應及發生箱 内相互；了染。因此，銅沉積處理用的載體包括一底部表面 勺井結構包括複數個井80如圖9所示放置在適合銅沉積的 處理的負載連接埠上，但不適合放置在-不適合銅沉積的處 理的負載連接埠上。如圖9所示，位置A，Β及D具有一井 80，但位置c沒有。 較理想，載體讀取器42防止載體用於不相容處理。不 過，爲了提供冗餘度，可以使用井-接腳協定。 根據本發明，感應器可置於載體底部的井内以便當一載 放置在一相容負載連接埠時產生回饋，及當一載體放置 在一不相容負載連接埠時也產生一回饋。即是，如果接腳 的所有數量及位置配合井内感應器的數量及位置，產生回 饋以説明該載體與該負載連接埠相容：另一方面，如果接 腳的數量或位置之一不配合井内感應器的數量或位置，產 生回饋以説明該載體與該負載連接埠不相容。 除了提供這種回饋以外，來自置於一井的接腳-井構造不 一致，插井定位時感應器便自然地限制接腳。如此，根據 本發明的系統既阻止載體與一不相容的負載連接埠定位同 時提供不相容的感應回饋。先前技藝的感應器不能實體阻 止載體與一不相容的負載連接埠定位。 、& 當然，一載體底部上的各種不同井的構造可藉由製造一 具有4個井的載體而形成，然後將選擇的井塞住以完成特 L__-18- 本紙張尺度適财g g家標準(CNS) A4規格(⑽X 297公楚)
M4724 A7 ----------B7 五、發明説明（16^ -*~——- 疋構造的載體。如此提供一項優點，即-載體的構造可以 由日曰圓製仏者设疋。或者，可以在載體底部的射出成型中 形成不同的井構造。 、，熟悉本技藝者所了解，負載連接埠”上面的相容性偵 J抑44可根據各種不同的構造訂定各種不同的相容性協 疋特別疋，協定涉及載體底部井内的-感應器的情況。另 外，相容性偵測器44的資料接點可作成接腳以外的各種型
狀不過，4型狀一般相當於載體底部凹陷部份的型狀。 1封特性偵測I 如發明为景所討論，需要在載體密封後偵測載體門及載 體殼之間彈性密封的有效性。如圖5所示根據本發明的另 特徵，根據本發明的一負載連接埠組件25另外包括一密 封特性偵測器50。密封特性偵測器5〇較理想使用一負載連 接埠包括一入口 70及一出口 72位於載體移動板27上如圖2 的例子所TF。在那樣的具體實施例中，載體2〇包括已知構 造的入口及出口閥（未顯示）分別裝在入口 7〇及出口 72的上 面，如果載體20放置在負載連接埠組件25上面。如此的構 造，一種流體從入口 70及閥射入載體2〇,及從出口72及閥 抽出。入口及出口另外包括一密封便利流體從入口經載體 由出口流出。載體内提供的密封及閥如，美國專利N〇 6,056,026題目”載體清洗用被動起動閥，，（passiveiy Activated Valve For* Carrier Purging) F〇snight等人，該專利 已讓渡於本發明人並以提示方式併入本文。 圖5爲根據本發明使用的密封特性偵測器5〇的示意圖。 ____-19- 本紙張尺度適用巾@ S家標準(CNS) A4規格(21G X 297公羞)
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也封特性偵測器5G包括—撓性人口軟管74經載體移動板連 接入口 70用來供應超清潔的空氣或氮氣，由位於附近或遠 離，、載連接蟑組件25的氣源76供應。在―較佳具體實施例 中二來自氣源76的流體在進入載體2〇之前經第一及第二過 濾态78及80過濾。過濾器78及8〇可爲化學及/或ΗΕρΑ過濾 器。密封特性偵測器50另外包括一流量計82用來測量流： 載20的泥量，及一閥84用來控制流入載體2〇的流量。密 封特f生偵測A 5G另外包括_撓性出口軟管86經載體移動板 I接出口 72及壓力計88固定在附近或遠離負載連接埠 組件25。 在-操作具體實施例巾，密封特性偵測器的執行有兩種 不同模式：-種爲密封周圍高速戍漏及一種爲密封周圍低 速茂漏。兩種狀況一樣’最初流體以定流量經入口軟管Μ 及入口 70注入載體。當載體内壓力增加時，壓力計_量 的壓力同樣增加。如果密封周圍爲高速戌漏，當壓力增加 時密封周圍戌漏流體量會很快達到等於載體的注入量。達 到平衡時壓力計的壓力不變’然後將該載體維持不 ，密封的性能良好’則爲低速戌漏，載體内的壓力 續上升而經入口 70流入載體的流量不變。爲了防止載體 的壓力超過正常操作壓力，會壓力超過預定的朱考壓 時，減少注人載體的流量。隨著注人載體的流量減少， 達某點注入載體的流量會等於密封周 j图^漏流量。此時 壓力計顯示的壓力不變。然後將該裁體維持不變的壓力 ___ -20- 本紙張尺度適财g g家鮮(CNS) M規格(21Qx挪公㈤--— ___ ah/24 、發明説明（ 綠。 旦ti’纟另外具體實施例中，可以用其他已知的方法測 里治、封周圍洩漏流量。 ^常情況下，㈣密封特性偵測器顯示彈性密封磨損 二度。另外，淺漏量超過預定量，例如3.5丨/sec，顯示 舔莕封需要更換。 — /、 _密封特性糾器5G可料不同工具28包㈣量工具 :清洗工具，&分㈣。另外，密封特性偵測器50可以利 用獨互清洗站的支架及儲存室的儲存架。
Ujj度偵測器 ㈣濕度㈣器52的説明須參考圖6。偵測器52可使矣 封特性偵測器50用的撓性軟管74，氣源76,過滤器心 8〇,流量計82及閥84及連接負載連接埠組㈣的内口 7〇。 :於這種具體實施例，較理想，氣源76供應的空氣爲無水 :’或已知的低水分含量。相對濕度偵測器”另外包括— 具2装86,經撓性軟管88連接負載連接璋組件25的出口 η。 當然，在其他的具體實施例中，眞空泵86可以省略。偵測 器52也包括-儀表如—氣壓表⑽用來測量從載體聰軟管 88及—流量控制閥92流出的流體的相對濕度。將已知相對 :度及體積的乾燥氣體注入載體2〇,及測量自載體排出的 乳體的相對濕度，便可決定載體内的相對濕度。 相對濕度偵測器52可用於不同工具28包'括二量工具，載 體清洗工具，及分類器。另外，偵測的可以利用獨立清 洗站的支架及儲存室的儲存架。如果偵測器則在高生^ 544724 A7 B7 五、發明説明（19 ) 量工具，則幾乎作爲測量裝置用。不過，如果偵測器52用 於測試裝置，其中載體須長時間保留，偵測器52也作爲調 節器使用即實際去除載體中的水分。在此例中，偵測器可 以映射載體内濕度對時間的變化，此種資料可以儲存供日 後使用。 靜電中和測量系統 提供一接地路徑電路以中和晶圓的電荷。特別，在一載 體放置在負載連接崞上的載體構造中，所提供的電路徑係 從晶圓經晶圓支架，載體殼，至載體上部的把手。然後載 體把手電連接運動板位於負載連接埠組件上面的電接地定 位接腳的上面。同樣，在高架輸送系統中載體由把手夾住 輸送也需要中和靜電荷。此時，接地路徑電路如上述，但 是電荷係經高架輸送與把手接觸而中和。當然，載體可以 包括其他接地路徑。 提供靜電中和測量系統46係用來測試載體中和積集的靜 電的能力。在一具體實施例中（圖3 A)，系統46由通過來自 已知電壓源的已知電流測量路徑電阻及測試综合電阻係 數。如果電阻係數太高，或如果無電流流動，載體需要修 理或更換。本具體實施例的靜電中和測量系統包括一假晶 圓82由一晶圓搬運機器人的一端感應器84支撑或放置在載 體20内（如圖所示）。晶圓搬運機器人經電線86連接電流源 及提供電流至假晶圓。處理的晶圓較理想從載體取下，及 將假晶圓插入載體内。假晶圓的電流經過接地路徑電路。 在一具體實施例中，仿效一載體置於負載連接埠上，電流 _-22- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 544724 A7 B7
五、發明説明（2〇 ) 經過定位接腳及用一歐姆計88測量電阻。 在另外的具體實施例中仿效_載二由高架輸送系统運送 提供-臂接觸把手致使電流通過把手至辟及測 量· 0 月 當然，其他已知系統可用來測量載體中和靜兩4 力：那些其他已知系統包括-充電板在-負载連接；：：： 板充電載體電流並測量電荷消失的時間。當然，測量系統 42可測f載體的其他電特性。例如，載體可以作爲法拉第 籠。如此，法拉第籠的效力可由系統42測量。 ‘丄 在-系統測量電阻的具體實施例中，電阻可以用傳統電 阻測量裝置測量例如包括在電路内的歐姆計。所測量的載 體電阻對時間的變化可儲存，及具有太高電阻或無電流流 動的載體需要更換或修理。同樣，如果靜電中和測統 46用其他方法測量靜電中和，這種測量須依時測量及儲 存，如果測量顯示該載體的靜電中和不良或沒作用，該載 體必須更換或修理。 靜電中和測量系統46可用於不同工具28包括測量工具及 分類器。 ^ 清潔度測量系統 α 4度測量系統4 8事實上包括兩個分開的清潔度測量系 統。第一次系統測量較大的粒子。一般這種粒子可以由載 體清、4系統清除，例如美國專利No. 5,846,338題目，，乾式 /¾ ’糸立型谷為的方法及裝置"（Method And Apparatus For
Dry Cleaning Room Containers)，出版日期 1998 年 12 月 8 ________ -23- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 544724 A7
日，孩專利已讓渡於本發明人並以提示方式併入本文。該 2利揭露使用一超清潔C〇2噴霧劑或離子化氮氣噴灑在載 的内表面以除去表面上的污染物。污染物清潔度測量次 系統在喷麗後由收集噴霧劑或氣體操作，及進行粒子分析 以確热在噴霧劑或氣體中獲得的粒子種類及數量。分析可 逆離負載連接埠執行，但是取出噴霧劑-或氣體的載體須加 註明，然後將分析結果歸回該載體。 所爲人了解的是，偵測較大粒子的污染物清潔度測量次 系統可使用其他清潔系統，濕或乾式，在載體内表面的粒 子及污染物清除後分析該清潔劑。 ⑺ 度測量系統48另外包括一測量較小粒子次系統，例 如殳中分子污染物（AMC)。已知在載體内提供一清除空中 分子污染物的機構。該機構包括粒子過濾器附著在載體的 内表面隨機捕獲接觸過濾器的空中分子污染物。該種過遽 為揭露於美國專利No· 4,724,874題目”具有一粒子過濾系 統的可密封輸送容器"（Sealable Transportable Container* Having A particle Filtering System)，Parikh等人，該專利已 %渡於本發明人並以提示方式併入本文。這些過滤器過了 一段時間後變髒必須定期清除及更換濾心。AMC測量次系 統連結粒子過濾系統操作致使過濾器拆除後可進行化學分 析以決定經過一段時間後由過濾器捕獲的空中分子；亏染物 的種類及數量。 雖然’本發明不限制，在一具體實施例中，過遽器可包 括一磁鐵致使該過濾器可容易地附著在載體的内表面上， •_ -24- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 544724 五、發明説明（22 及容易由一包括一具有充分矯頑磁力以克服過濾器磁鐵的 吸力的電磁鐵或永久磁鐵的端感應器拆除。一旦拆除，端 感應器傳送該過濾器至AMC測量次系統作分析。 曰期，過濾器記號，及拆除過濾器的載體等資料儲存。 然後，在過遽ϋ分析完戌後"分析符合過德器並倚存，致 使結果與拆除過濾器的載體產生關聯。- 當然，根據本發明的AMC測量次系統可以使用其他amc 清除技術。另外，許多其他板上監視裝£可以裝在載體 内，及如上述從負載連接埠拆除並進行分析。_系統包括 一表面晋波監視晶片，一衝擊及震動監視器，一溫度監視 斋，一濕度監視器，一氧氣監視器及一脱水劑等。 根據本發明的其他原理，由各測量及偵測系統收集的負 載連接埠組件25相關資料可用來管理製造中的載體群。例 如，藉由沿全體載體群，監視一段時間的操作特性，一段 時間.的操作特性的平均變化可以精確映射料_般的載^ 群。載體群的標準公差也可以根據—段時間的操 定並儲存。 必本儲存資料可用來提供有價値的預測資料，在載體或載 體系統需要保養或更換時，彳用報告型式印出。這種資料 也可用來確認破裂，故障，或超出較舊載體的合格範圍的 載體。另外’一載體的全部歷史，各項操作特性，可以儲 存i這樣促進較佳載體管理效率其中載體保養及/或更換 的最佳平均時間爲已知。另&，可以快速確認故障載體並 自載體群中拆除。 4：---— -25- 本紙張尺度適财_家辟規格(21〇 X 297公11 544724 五 、發明説明（ 23 一種收集這些資料的結構如圖7 統刊，晶圓高度測量系統4〇 教中扭矩測量系 度測量手统4S 係數測量系統46，清潔 糸、.·无48,密封特性偵測器5〇， 52連結負載連接痒組件25,如上述各：：目對濕度偵測器 特性。-旦-載體的資料收集完=::::的特定操作 別及曰㈣間蓋印傳送至一晶圓製心; =載Λ識別及曰期/時間蓋印如上述由載體識= 產生。备然，這些資料可用於特定晶圓製造中的載體。 :::伺服器連結數個晶圓製造以收集各晶圓製造的各種 載ta的相關資料。 另外’各種偵測器及測量系統產生的所有資料並不需要 同：傳送至词服器⑽。傳送至伺服器刚的資料爲某些偵 測器及測量系、统的載體識別及時間打印而已。這種情況的 發生，例如，負載連接埠並沒有配備所有上述的措施。 一旦資料儲存在資料庫1〇〇，資料庫可以產生各種報告 102關於載體歷史，一特定載體的一或多個操作特性及/或 全體載體群的一或多個操作特性。資料庫軟體讀取由各監 視系統輸入的資料及產生所需要的報告。圖8顯示一些報 告的樣本。一第一報告102顯示載體# 12579的密封特性， 或洩漏量。如圖示，載體# 12579的密封至6月15曰操作良 好’此時發現測量的電導超出合格範圍，因而該載體須要 保養或更換。一第二報告102顯示載體群的載體架之間的 平均槽距。該報告顯示最多載體（約50)具有一最佳平均槽 距9.9 mm。較理想，鐘形曲線呈狹窄（即是，低標準誤 -26- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 544724 A7 B7 五 、發明説明（24 ) 差，具有小於或大於最佳槽距的載體數急速減少）。寬的 鐘形曲線表示載體群製造的公差不良及/或具有高變形 率。一第三報告102顯示起動載體群的閂所需的鎖定扭 矩。如圖示，大部份的載體（約36)需要一鎖定扭力爲1.75 牛頓-公尺以起動閂。因此，需要具有窄鐘形曲線。另外 顯示一測量載體需要的鎖定扭力爲2.5丰頓-公尺以上。這 種報告表示載體需要修理或更換。 當然，各種操作特性報告，無論是各載體或全體載體 群，可由資料庫100產生。 雖然本發明已詳細説明如上述，必須了解，本發明並不 受所揭露的具體實施例所限制。熟悉本技藝者可完成各種 改變，取代及修改而不背離本發明的精神及所附申請專利 的範圍。 -27- 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. 544724 A8 B8 C8 D8 第090119938號專利申請案 中文申請專利範圍替換本(92年2月） 〒年絛正/吏止/辨免 、申請專利範圍 1 · 一種能夠監視一載體特徵之負載連接埠組合體，該載體 具有一可移動地耦接至一載體殼之載體門，該負載連接 埠組合體包括： 一連接埠門，具有能夠將載體門與載體殼解除耦接之 閂鎖插銷，該連接埠門包括： 選自由（i) 一扭矩測量系統、及（i i) 一晶圓高度測量系 統所組成之群之至少一監視系統； 一載體移動板，具有對準接腳，供當載體位於該載體 移動板之上時與載體啣合，且能夠將位於該載體移動板 之上之一載體移向該連接埠門，該載體移動板包括： 至少兩個監視系統，係選自由（i) 一載體識別讀取器、 (i i) 一載體構造偵測器、（i i i) 一電阻係數測量系統、 (iv)—清潔度測量系統、（v)—密封特性偵測器、及（vi) 一相對溫度偵測器構成之群。 2 ·如申請專利範圍第1項之負載連接埠組合體，其中該扭 矩測量系統能夠測量該插銷將載體門與載殼解除耦合所 須之扭矩數量。 3 .如申請專利範圍第1項之負載連接埠組合體，其中該晶 圓高度測量系統能夠偵測存放於載體内之每一晶圓。 4 ·如申請專利範圍第1項之負載連接埠組合體，其中該密 封特性偵測器包括形成於該載體移動板内之一入口與一 出口，載體移動板當載體位於該載體移動板之上時便與 位於載體殼底部之一入口閥與出口閥對準。 5 ·如申請專利範圍第1項之負載連接埠組合體，其中每一 該監視系統產生一電子資料信號。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) A B c D 544724 六、申請專利範圍 6 ·如申請專利範圍第5項之負載連接埠組合體，其中負載 連接埠尚包括供儲存該電子資料信號及產生報告之一資 料庫。 7. —種能夠監視一晶圓載體特徵之負載連接埠組合體，該 晶圓載體具有一與一載體殼耦接之載體門，該負載連接 埠組合體包括： 一連接埠門，具有問鎖插銷而與載體門啣合且將載體 門與載體殼解除耦合，該連接埠門包括： 供測量載體門與載體殼解除耦合所須之扭矩之裝置； 供偵測存放於載體内之每一晶圓之裝置； 一載體移動板，具有供與載體殼啣合之對準接腳，且 能夠將位於該載體移動板之上之一載體移向該連接埠 門，該載體移動板包括： 供識別載體之裝置； 供決定載體能否與負載連接埠相容之裝置； 供中和載體上一靜電之裝置； 供測量位於載體内微粒數量之裝置； 供測試位於載體門與載體殼之間密封功效之裝置；及 供測量位於載體内相對溼度之裝置。 8 · —種能夠監視一載體特徵之負載連接埠組合體，該載體 具有與一載體殼耦接之一載體門，負載連接埠組合體包 括： 一連接埠門，具有閂鎖插鎖而與載體門啣合且將載體 門與載體殼解除耦接，該連接埠門包括： 一扭矩測量系統； -2- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) A B c D 544724 六、申請專利範圍 一晶圓南度測量系統； 一載體移動板，具有當載體位於該載體移動板之上時 供與載體殼啣合之對準接腳，且能夠將位於該載體上之 一載體移向該連接埠門，該載體移動板包括： 一載體識別讀取器； 一載體構造偵測器； 一阻抗係數測量系統； 一清潔度測量系統； 一密封特性偵測器；及 一相對溼度偵測器。 -3- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐)
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