TW575935B - System for cushioning wafer in wafer carrier - Google Patents

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TW575935B TW91122988A TW91122988A TW575935B TW 575935 B TW575935 B TW 575935B TW 91122988 A TW91122988 A TW 91122988A TW 91122988 A TW91122988 A TW 91122988A TW 575935 B TW575935 B TW 575935B
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Michael C Zabka
Matthew Nicholas
David Molitor
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Description

575935 A7 B7
B曰 五、發明説明（1 ) 發明之領域 之運輸及裝 裝運裝置填塞 本發明係關於加工成為半導體單元之 運容器。本發明尤指用以在此等運輸裝置及 晶圓之襯墊。 背景 之載具，包 本發明係關於加工成為半導體單元之晶圓 括供使晶圓保持在水平取向之包殼。 半導體晶圓在各種加工處理設備加工處 步驟。晶圓必須自工作站運輸至工作站， 、、工&低夕 ^ I常必項新日弃 儲存，以便適應必要之處理步驟。而且，3 /、曰 曰曰圓有時必彡音自
一晶圓製造設備運輸及裝運至其進一步處 J 之另一場所。 先前已知若干類型之運輸及裝運裝置，用 、處理，儲存及 裝運晶圓。一種”硬幣疊層式”晶圓載呈，盎 ” 今〜種裝運裝置 之類型者’其將晶圓保持在一種供運輸之水來 半導體業界目前正朝向將愈來愈大之晶阊 Μ力。工成為丰導 體邁進。當半導體在尺度上變成較大時，亦 ' 小即，當每單位 面積之電路數增加時，呈微粒形式之污染从β Ο木物變成較有問題 。可能破壞電路之微粒之大小減少，並趨近分子水％ 除微粒外之污染物也應加以控制。塗布在晶圓之化學物 質’可能妨礙隨後之處理步驟。帶電之離子及胺為尤其不 希望有之污染物。在半導體晶圓之製造，處理，運輸，及 儲存之所有階段，污染物及微粒控制均為必要。 晶圓必須予以保護，以防在裝運時損壞。載具系統必須 保護晶圓，以防例如在掉落時破裂及防震動。此種保護之 -4 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210X 297公釐) 575935 A7 B7 五、發明説明（2 一項重要組成部份，為-在晶圓載具内部之底部之晶圓襯 墊。晶圓襯墊必須保護晶圓以防破裂，但必須使此等晶圓 不受微粒及/或化學物質污染。 用於泡沫晶圓襯墊之習知材料，予以處理為具有靜電控 制&性’包括抗靜電，靜電消散，及導電特性。曰曰曰圓襯塾 一般為造成一大塊泡沫材料，其隨後予以處理成為個別泡 洙襯墊所裂成。習知材料經歷另一步驟，以對其賦予靜電 控制特性。代表性之處理包括將泡沫材料浸潰碳，及/或以 化學品處理其表面。 半導體業界習知使用聚氨酯或開口細胞聚乙烯泡沫供晶 圓概塾。此等材料因為其具有良好之工程特性，並且通常 提供適嚷保護以防損壞，而為人們所喜愛。然而，此等襯 塾使離子’胺，及其他化學物質棑氣，而污染晶圓。半導 體業界需要提供適當防破壞及防微粒，而不污染裝運裝置 中之晶圓之晶圓載具。 發明之概要
本發明之晶圓運輸系統提供晶圓載具’其提供適當防破 壞及防微粒，而最少污染裝運裝置中之晶圓，而藉以解決 人們所久已感覺之此等問題。此等問題之解決辦法之一部 份’包括認知一種適合使用作為晶圓載具之材料應該具有 固有之靜電控制特性，而非為供靜電控制而予以處理。處 理包括將容易與材料分開之物質添加炱材料。對照而言， 一種具固有靜電控制之材料，具有較大穩定性及抗排氣或 抛出微粒性D -5- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)
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線 575935 A7
本發明之-種較佳實施例，為一種用於晶圓減振之晶圓 襯墊，其係以一種具有表面電阻率少於5 X 1〇7歐姆/平方之 封閉細胞聚乙烯材料作成，|具有在適度狀況下可浸滹之 少於18 00亳微克/克C1·，400亳微克/克^醋酸醋，27〇亳微 克/克N〇3，35〇亳微克/克3〇42_，及6〇亳微克/克？〇广離子 。疏晶圓襯墊最佳為在嚴袼狀況下不具有可檢測之排氣有 機物。較佳密度約為丨.5至i 9磅/立方呎（pcf)。在1〇%應變之 較佳壓縮強度為在5.0至9.0磅/平方吋（psi)之範圍。靜電控 制特性為碳之結果，而其為材料之結構之一部份。對照2 呂，其他晶圓襯墊係自曾予以表面處理或曾予以浸潰碳之材料製成。 本發明之另一較佳實施例，為一種用於運輸半導體晶圓 之硬幣疊層式晶圓載具系統，其包括在此專利申請案所說 明之晶圓襯墊。在讓渡予本案之同一組織，並經全部參考 併入本案之美國專利申請案09/85丨，499號中，提供適合在本 设明之乐統使用之晶圓載具之一實例。 該系統之一實施例，有一晶圓載具基座，至少一晶圓橫 向支座，一晶圓載具罩蓋，及至少一晶圓襯墊。基座及橫 向支座合作界定一晶圓疊層凹穴，半導體晶圓可堆疊在其 中。晶圓表面約略垂直於橫向支座，以便晶圓可在水平位 置運輸。晶圓載具罩蓋與載具基座合作，以橫過晶圓疊層 凹穴，並保護其以防損壞，震動及微粒。該晶圓襯墊套入 至晶圓疊層凹穴，並有一層2至10毫米厚之材料，其係以一 種具有密度1.5至1.9磅/立方呎，表面電阻率少於5 χ |〇7歐 -6- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公爱)
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線 575935 A7 B7 =平方之封閉細胞聚乙稀材料作成，其具有在適度狀況下 可次渡之少於函亳微克/克『彻亳微克/克FV醋酸醋， _毫微克/克NCV，350毫微克/克％2.，及6〇毫微克/克 P〇4離子之-種能量吸收封閉細胞聚乙稀材料作成。該概 墊較佳為如在嚴格狀況下所測量，不具有可檢測之排氣有 機物。靜電控制特性較佳為碳之結果，而其為材料之結構 之一部份。 本《明之一種貫施例包括一種裝運半導體晶圓之方法。 製備晶圓裝運裝置，並製備一晶圓襯墊，供插入至晶圓載 具中。該襯墊係以一種具有表面電阻率少於5 X 1〇7歐姆/平 方’在適度狀況下可浸濾之少於18〇〇亳微克/克cr，4〇〇亳 微克/克F·/醋酸酯，270亳微克/克Ν〇3·，35〇亳微克/克s〇42-，及60宅微克/克P〇/離子，並且嚴格狀況下不具有可檢測 之排氣有機物之一種封閉細胞聚乙烯材料作成，並予以插 入至晶圓載具中。 附圖之簡單說明 圖1示一種用於裝運半導體晶圓之系統，其一種實施例之 透視圖。 圖2示一種用於裝運半導體晶圓之系統，其另一實施例之 透視圖。 圖3示一晶圓襯墊之一種實施例之透視圖。 圖4示圖3之晶圓襯墊之平面圖。 圖5示一晶圓襯墊之另一實施例之平面圖。 詳細說明 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)
發明説明（ 適:：：載具系統在晶圓運輸期間防止晶圓破裂，並提供 系統二重=Γ及化學物質諸如胺及離子污染。該 之力，尤复、為一晶圓襯墊’其有助吸收加至該系統 _之材=如摔落裝運裝置所導致之U之力。 圓« 有助W之性能1 咖5,^強度，如利用美國試驗材料學會_Μ) ，在二 ^14.0；^^ + ' ^4〇%Γ"^ ' 吋。 +方吋，及在5〇%壓縮，較佳約為19.0磅/平方 亦載具系統具有晶圓襯墊’其具有靜電控制特性， 二、有少於約2 x _姆…之電阻率。靜電控制特性 料J止下希望之靜電放電。靜電控制特性較佳為在該材 二固有。固有意為用以作成.泡珠材料之材料具有靜電控 制特性。因此一種具有固有靜電控制特性之材料，無需預 计使具有靜電控制特性之步驟之處理’包括以碳浸潰或塗 布泡沫之步驟。 、 掙弘4工制4寸性較佳為與用以作成襯墊之材料結構中所存 在之碳有關。"材料結構中所存在之碳'意為在界定泡沫 之細胞之（諸）塑膠中存在與材料之靜電控制特性有關之碳。 泡沫之細胞在低放大倍率（例如5〇倍）之下便可容易看見，並 為在材料中由材料之固體塑膠（聚合物）所界定之開放空間。 對照而言’浸潰至泡沫中之碳不界定泡沫中之細胞。 A日日圓載具糸統具有晶圓概塾，其使來自化學物質夕污 -8- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 575935 A7 __B7 五^發明説明（6^~— 染最少。晶圓襯墊較佳為以一種釋出最少數量化學物質， 特別是已排氣胺之封閉細胞聚乙烯泡沫材料作成。該系統 之襯墊具有在適度狀況下可浸濾之少於1800亳微克/克cr， 400宅微克/克F7醋酸酯，270亳微克/克Ν03·，350亳微克/克 S〇4 ’及60宅微克/克PO/離子，並且不釋出在嚴格狀況下 可檢測之胺。 圖1中不一種晶圓載具系統之較佳實施例。晶圓載具系統 1 〇有的圓載具罩盖2 0，晶圓載具基座3 〇，晶圓襯塾1 〇 〇及晶 圓分隔為1 1 0。晶圓載具基座3 〇有外壁12〇及具有附著閂鎖 70之支柱60。晶圓橫向支座4〇附著至基座3〇，以界定晶圓 豐層凹穴1 3 0。晶圓罩蓋2〇有側面5〇及供容納閂鎖7〇之切口 80。晶圓襯墊丨〇〇套入基座30及罩蓋2〇，以支承晶圓9〇。在 使用時，將襯墊100置於基座30，並將晶圓9〇置於1⑻上， 而利用橫向支座40對配置為近似垂直於橫向支座4〇之晶圓 90提供橫向支承。將晶圓分隔器π 〇置於晶圓9〇上，並使諸 分隔為與一置於頂部之晶圓襯墊1 〇〇交錯。將晶圓罩蓋2〇置 於基座30上面’以便晶圓疊層凹穴13〇橫過，並且閂鎖7〇貼 靠切口 80。 圖2中不一種晶圓載具系統之較佳實施例。晶圓載具系統 1 1有晶圓載具罩蓋2 1，晶圓載具基座3丨，晶圓襯墊1 〇 1及晶 圓分隔為1 1 1。晶圓載具基座3丨有一外壁，其係由橫向支座 4 1及具有附著閂鎖7丨之支柱6 1所形成。晶圓橫向支座4丨附 著至基座3 1 ’以界定晶圓疊層凹穴1 3ι。晶圓罩蓋2丨有側面 51及供容納閂鎖71之切口 81。晶圓襯墊ι〇ι套入基座31及罩 -9- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210 X 297公董) "~ 575935 A7 _____Β7_ 五、發明説明（7 ) 盍2 1，以支承晶圓9 1。在使用時，將襯墊1 0 1置於基座3 1， 並將晶圓9 1置於襯墊1 〇 1上，而利用橫向支座4丨對配置為近 似垂直於橫向支座41之晶圓91提供橫向支承。將晶圓分隔 器丨丨1置於晶圓9 1上，並使諸分隔器與一置於頂部之晶圓襯 墊1 〇 1父錯。將晶圓罩蓋21置於基座3 1上面，以便晶圓疊層 凹穴13 1橫過，並且閂鎖7丨貼靠切口 8 i。 可依由晶圓疊層凹穴例如如圖1至5中所示之1〇〇，丨〇1， 102，103予以容納所需要，將晶圓襯墊形成為各種形狀。 晶圓襯墊100-1 03係以一較佳為具有厚度2至ι〇毫米之單一 貫際均勻層之材料所作成。晶圓襯墊1 〇(M 03係以一種能 1吸收封閉細胞聚乙烯泡沫材料作成，較佳為具有密度5 至1.9磅/立方呎，表面電阻率少於5 χ ι〇7歐姆/平方，在適 度狀況下可浸濾之少於1800亳微克/克cr， 4〇〇亳微克/克F· /醋酸酯，270亳微克/克n〇3-，35〇亳微克/克5〇42_，及⑼亳 微克/克PO/-離子，並且在嚴格狀況下無可檢測之排氣有機 物。 秘於此等技蟄者芩閱此揭示後，將會明白晶圓襯墊之其 他諸多實施例，並且其包括多層，替代性形狀，其他厚度 ，及其他表面組態，例如凸起，凹痕，孔，及凹槽。本發 明之晶圓襯墊可根據熟練技術人員所知之各種手段予以成 形，包括沖切，模製，切縫，擠壓，切成薄片，及使用熱 線。種供使用作為晶圓襯墊之較佳材料，為z〇TEF〇AM Industries所出品，商標為PLASTAZ〇TE之封閉細胞聚乙烯 。而且，該等晶圓襯墊可適合大多數晶圓載具系統。 -10- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐)~^ -- 575935 A7
以k供一坯件。將環平衡塊置於樣本及坯件瓶之蓋上， 亚且置於熱水槽中。允許浸濾一小時。自熱水槽取出樣本 及坯件，並且置於一室溫水槽中。允許樣本及坯件在室溫 水槽中冷卻至少十分鐘。將樣本及述件慢慢倒入新清潔標 示之125¾升PP瓶以供儲存，直到進行分析。. I皆離子色譜分隔法，使用25 〇，75 〇，及15〇 〇亳微克/毫 升製備之校準標準進行分析。每一校準曲線需大於〇 999之 回歸係數。遵循下列品管程序。在查驗校準標準及目前校 準之運轉刚面（需要+/·丨〇%之回復），分析校準查驗標準（自 一不同於供校準標準者之標準之、原料所製備）；每第十樣本 及在查驗儀器穩定性之運轉結束（需要+'丨〇%之回復），分析 繼續之校準查驗標準；在該運轉前面，每第十樣本及在查 驗無傳遞發生之運轉之結束，分析一坯件；分析一供樣本 製備所使用之D1水之樣本，以查驗其清潔度。進行資料還 原如下：製備一坯件，並就每一項分析予以分析；自樣本 、、°果減去來自埋件之結果；來自儀器之結果乘以所使用之 遞4 ;夜之容積（5 〇亳升），並除以樣本之質量，以達到亳微克 /克之單位。 實例2 :在適度狀況下離子釋出之測試結果 遵摘實例1之程序，同時分析多種材料，包括下列四種材 料··封閉細胞靜電控制聚乙烯（ZOTEFOAM incorporated， Surrey，Engiand所出品之PLaSTaz〇TE);開口細胞抗靜電 聚氨酯；波紋導電抗靜電封閉細胞交聯高密度交聯聚乙烯 ;及封閉細胞抗靜電聚乙烯（CELLUPLANK)。結果列示於 -12· 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)
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線 575935 A7 B7 五、發明説明（1〇 ) 表1 °值得注意的是，僅只一種材料提供少於在適度狀況下 可浸濾之少於1800亳微克/克cr，400亳微克/克F7醋酸酯， 270亳微克/克NO/，350亳微克/克S042·，及60亳微克/克 P〇43-離子。 表1 泡沫測試之結果 浸濾之離子 閉合細胞 開口細胞聚 高密度 閉合細胞 亳微克/克 聚乙烯 氨酯 聚乙稀 聚乙烯 PLASTAZOTE CELLUPLANK cr 1600 2000 4200 7200 F-/酷酸醋 220 850 1500 97000 NO3- 210 220 280 約 2500 S042· 300 370 370 約 2500 P〇43" <50 <50 110 50000 已排氣 存在胺 存在胺 有機物 實例3 :氣體色譜分隔法質譜測量之有機物排氣分析 此實例詳述用於測量在嚴格狀況下有機物排氣之程序。 該方法使用一種自動化熱退吸單元（automated thermal desorbtion unit，簡稱ATD)，並經由氣體色譜分隔法質譜測 量（gas-clu.omatography-mass spectrometry，簡稱 GC-MS)分 析。也請見熱退吸氣體色譜分隔法，FGTM 1 350。需要下 列材料：自動化熱退吸單元；熱退吸樣本管（玻璃）；熱退吸 樣本管（不銹鋼）（51^£匕(：〇件號255055);熱退吸樣本管（玻 -13- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐） 575935 A7 B7 五、發明説明（H )
璃KSUPELCO件號25090-U);在甲醇檢定標準汽油範圍有 機物標準之5〇〇 ppm庚烷。適用下列定義：ppb為每亳升一 t微克，（ng/ml) ; ppm為每亳升一微克，（pg/ml)。請察知 ，在進行此程序時，始終配戴清潔等級1 〇腈類手套。 人員如下進行設備及樣本製備。將一不銹鋼ATD管置於 天平及配衡體；使用一清潔不銹鋼剪刀將插入伴剪斷成為 大約1亳米X 1亳米x 1亳米）片段；使用一鑷子，將0 05克之 樣本置入管中，諸片段應該鬆散配合，俾不阻斷退吸流動 ;將蓋置於管之兩端；將管置於ATD單元，並在100°C退吸 3 0分鐘。 人員如下經由ATD GC-MS及品管進行分析：將〇·2毫升之 GRO標準注入含ΤΕΝΑχ TA之玻璃管，並使用作為獨立之校 準標準；在查驗該獨立校準標準及目前校準之運轉前面（需 要+/-1 0%之回復），分析校準查驗標準；每第十樣本及在查 驗儀器穩定性之運轉結束（需要+/_丨〇%之回復），分析繼續之 校準查驗標準；在該運轉前面，每第十樣本及在查驗無傳 遞發生之運轉之結束，分析一坯件；分析已知濃度之樣本 ，以查驗結果。 進仃貧料還原如下：製備一坯件，並就每一項分析予以 刀析，自樣本結果減去來自坯件之結果；來自儀器之結果 予以如下計算：濃度=(〇·丨毫克）（總峰值面積樣本），結果以 亳微克/克之單位報告。 貫例4 :有機物排氣分析之結果 遵循實例3之程序，同時分析多種材料，包括下列四種材
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Claims (1)

  1. 575935
    如申請專利範圍第1項晶圓襯墊，其中該封閉細胞聚乙 烯材料具有ι·5至ι·9磅/立方呎之密度。 3·如申請專利範圍第i項之晶圓襯墊，其中該封閉細胞聚 乙烯材料在1〇%應變具有壓㈣度在5.0至9騎/平方忖 之範圍。 4·如申請專利範圍第3項之晶圓槪塾，其中該封閉 5. 乙烯材料具有固有之靜電控制特性 種用於運輸具有二平行面分開一厚度之半導體晶圓 系統’該系統包含一晶圓載具基座，至少一晶圓橫向 座 β日圓載具軍蓋，及至少一晶圓襯墊； 及曰曰圓載具基座及晶圓橫向支座合作界^ —晶圓叠 =穴’其組構為容納半導體晶圓，而有平行之晶圓 於橫向支座；晶圓載具罩蓋組構為與晶圓 具基座合作，以橫過晶圓疊層凹穴； 晶圓襯墊組構為被晶圓疊層凹穴所容納 際均勻層，具有厚度2至10毫米，其係以—種具；J 一 /立方吸，表面電阻率少於5χ1〇7歐姆有度 之封閉細胞聚乙稀材料作成，其具有在適度狀況下 之 支 層 面 載 方 可 575935 六、申請專利範圍 浸濾之少於1800亳微克/克C1·，400亳微克/克F/醋酸醋 ，270亳微克/克N〇3-，350亳微克/克3〇42·,及⑼亳微克 /克P〇43·離子，及在嚴格狀況下無可㈣之排氣有機物 之能量吸收封閉細胞聚乙稀材料作成。 6.如申請專利範圍第5項之系、统，其中該封閉細胞聚乙稀 材料具有1.5至1·9碎/立方吸之密度。 7·如申請專利ϋ圍第6項之系、统，其中該封閉細胞聚乙稀 材料在10%應變具有壓縮強度在5.0至9〇磅/平方吋之範 圍。 8·如申請專利範圍第7項之系統，其中該封、閉細胞聚乙烯 材料具有固有之靜電控制特性。 9· 一種運輸半導體晶圓之方法，包含製備一晶圓載具，組 構一晶圓襯墊供插入至晶圓載具内，並插入該晶圓襯墊 ’以供使半導體晶圓減振，該襯塾係以一種具有表面電 阻率少於5 X 1〇7歐姆/平方之封閉細胞聚乙烯材料作成 ，其具有在適度狀況下可浸濾之少於18〇〇亳微克/克(：1-,400亳微克/克F7醋酸酯，270亳微克/克Ν〇3-，35〇亳 微克/克SO/·，及60亳微克/克ρο?·離子，及在嚴格狀況 下無可檢測之排氣有機物之封閉細胞聚乙烯材料作成。 10· —種製作供配合運輸半導體晶圓使用之襯墊之方法，該 方法包含提供一種具有表面電阻率少於5 χ 1〇7歐姆/平 方之封閉細胞聚乙烯材料作成，其具有在適度狀況下可 浸濾之少於1800亳微克/克cr，400亳微克/克f·/醋酸酯 ,270亳微克/克N(V，350亳微克/克S〇42·,及6〇亳微克 -2 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 575935 A BCD 、申请專利範圍 /克P0’離子，及在嚴格狀況下無可檢測之排氣有機物 之泡沫材料，以及使用裝置供使泡沫材料成形，以配合 在一硬幣疊層式晶圓裝運裝置内。 σ 11. 如申請專利範圍第10項之方法，其中該泡沫材料具有 1.5至1.9傍/立方叹之密度。 12. 如申請專利範圍第10項之方法，其中該泡沫材料在ι〇% 應變具有壓縮強度在5.0至9.0磅/平方吋之範圍。 3- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 x 297公釐)
TW91122988A 2001-10-04 2002-10-04 System for cushioning wafer in wafer carrier TW575935B (en)

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