TWI329604B - Substrate carrier - Google Patents

Description

1329604 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種半導體晶圓處理設備，尤指一 圓載具，用以在半導體晶圓處理操作期間保護存放 自動化處置之半導體晶圓。 【先前技術】 積體電路之製造涉及多種在半導體基板之晶圓上 作。其中某些操作可能包括例如微影、蝕刻、曝光 形成所欲最終產品時之晶圓檢驗與測試等處理步驟 操作則涉及自動化材料處置與使用端點自動裝置（r end-effector)處理。多數操作需要一完全沒有會 響最終產品品質之空中懸浮微粒與其它污染物的無 境。 已開發出例如標準晶圓盒之特定設備，在傳送和 間提供晶圓必要的無污染儲存環境。舉例來說，前 盒（Front Opening Unified Pods, F0UPS)提供晶 保護、密封、無污染的裝載盒。其他類型的容器， 準機械介面(Standard Mechanical Interface, SΜ 亦可根據晶圓.大小而於無塵室内外處置半導體晶圓 年7月11曰提出申請之美國專利申請案第08/891, 號，現為美國專利第6 , 0 1 0，0 0 8號（’ 0 0 8 )，發明 「運輸模組」，以及1996年7月12曰提出申請之美 申請案第6 7 8，8 8 5號，現為美國專利第5 , 7 1 1，4 2 7 (’ 4 2 7 )，發明名稱為「附門之晶圓載具」，皆揭示 312ΧΡ/發明說明書(補件)/94·02/93132340 種矽晶 複數個 的操 、以及 。某些 〇 b 〇 t i c 嚴重影 塵室環 處理期 開標準 圓一個 例如標 IF )盒 » 1997 644 名稱為 國專利 號 具有作 1329604 為例子之此種F0UP之特徵的晶圓容器。這些申請案之說明 書内容在此特別併入參照。 對於範圍在2 0 0 m m及更小之晶圓來說，已利用S Μ I F盒 提供一潔淨密封的迷你環境。這些盒子的範例記載於美國 專利第4，5 3 2 , 9 7 0與4，5 3 4，3 8 9號中。如’ 0 0 8專利中所 討論者，此種S Μ I F盒一般係利用一透明箱型殼，具有一下 門框或凸緣而界定出一開口底部及一可閂上之門。該門框 夾在處理設備上，而該處理設備上的門和用來關閉開口底 部的下S Μ I F盒門則同時自該殼向下降低至該處理設備中 的密封處理環境中。一位在S Μ I F盒門内之頂部表面上且裝 載晶圓之獨立Η棒載具隨盒門降低，以供存取和處理該晶 圓。在此種盒中，晶圓重量於儲存與運輸期間會直接落在 該門上。 隨著較大與較重晶圓的出現，尤其是3 0 0 m m的晶圓，已 開發出用於此種晶圓的運輸模組，目前其係利用一前開口 門以置入和移除晶圓，該前開口門相對於一自該模組向下 移落之底部門。該門無法支撐晶圓重量，而是以包括一用 以支撐由低粒子產生塑膠（例如聚醚醚酮）模鑄之晶圓的 潔淨塑膠（例如聚碳酸酯）殼和其他構件的容器部分來承 受該晶圓重量。此等容器部分必須由多個組件組裝而製 成。由於靜電放電可能損壞或毀壞半導體晶圓，靜電係處 置和處理此種晶圓時需持續考量之處。為了減少可能導致 靜電放電之任何電位的產生，載具一般係以傳統靜電消耗 材料製造，例如碳充填聚醚醚酮（P E E K )及聚碳酸酯（P C )。 6 312XP/發明說明書(補件)/94-02/93132340 1329604 此種模組的工業標準要求該模組可與外部處理設備聯 繫。舉例來說，該模組可能需要重複且精確地對準一與該 模組前側上之門接合、開啟該門、及格外精確地抓取和移 除特定水平配置之晶圓的自動處置裝置。尤為重要的是， 模組與模組内之晶圓係參照一外部設備機器介面而放置於 一特定高度與方位，故在機器取出與置入晶圓期間，晶圓 不會定位與損壞。 此外，由於晶圓被粒子、水分或其他污染物污染的高度 敏感性，理想上是具有最小數量之進入該模組内部的潛在 進入路徑。應避免盒内部與外部間之塑膠中的路徑或間斷 處，例如固定件之處或模組之個別組件之連接處，且若有 需要，模組内部與外部間的間斷處或開口可藉由例如彈性 密封墊密封。再者，在半導體晶圓載具或容器中，最好不 要在盒中任何位置使用金屬固定件或其他金屬零件。金屬 零件在摩擦或刮擦時產生高度損壞顆粒。組裝有固定件之 模組導致此種摩擦與刮擦。因此，避免使用需要金屬固定 件或其他金屬零件之運輸模組。此等模組具有一接地路徑 係透過數個包括有金屬螺絲之不同組件而自晶圓架接地至 設備介面。 一般來說，此種容器係藉由組裝數個塑膠零件而建構。 然而，由於模鑄塑膠零件時的不一致性，組裝此等塑膠零 件導致不一致，例如零件間的開口裂縫和各別零件之公差 累積導致關鍵尺寸中不想要的變化。此外，一裝附至容器 頂部的柄係用來提舉和運輸該容器。此柄可用於手動提 7 312XP/發明說明書(補件)/94-02/93132340 1329604 舉，或者，在較重之容器的情況中，可由一端點自動裝置 提舉。在其他情況中，使用該柄提舉容器會在裝載盒之頂 壁產生應力。若該柄不在頂壁之較大區域上分散負載，應 力的分佈可能被侷限在該柄和頂壁的安裝點附近小區域 上。由於此應力分佈，產生的應變可能導致頂壁的變形， 而扭曲模組前側開口的尺寸，在此其係與前門接合導致 F0UP/F0SB密封產生碰撞聲（burping)及該裝載盒之裂口。 【發明内容】 F0UP/F0US之一主要目的係為含有半導體晶圓之晶圓匣 提供一種保護、無污染、密封的裝載盒。此外，如上所述， 工業標準要求容器要能精確和重複地接合外部材料處置和 處理設備。尤其，F0UP/F0US必須自一位置運輸至另一位 置，而不會破壞該對維護裝載體内部之保護、無塵環境而 言必要之密封的内部連結。 本發明係利用單一單石殼，具有一頂壁、一相對之底 壁、一相對於一前開口之背壁，該前開口係調整大小以容 納一門與相對之側壁，該側壁則毗連該頂壁、底壁和背壁。 在將門組裝至前開口中時，殼針對晶圓支撐構件而包含一 實質上封閉、密封之晶圓容器。殼的四壁可設有界定介面 裝置之結構，以允許容器與外部處理機器或端點自動裝置 結合以供運輸或傳送。在一較佳具體例中，底壁係與一導 電盤呈支撐關係，該導電盤接著係接地較佳，。 不像利用裝附在容器頂壁之機器凸緣之先前技術的容 器係於運輸或傳送期間與一用以提舉容器之端點自動裝置 8 312XP/發明說明書(補件)/94-02/9313234〇 1329604 結合，本發明之一特性和優點為在一較佳具體例中之機器 凸緣儘管係位在容器頂部且形成一能讓端點自動裝置藉此 提舉晶圓容器的介面，該凸緣並非牢固地裝附至容器頂 壁。反而該機器凸緣係一上升座板之一組件。該上升座板 包含一對帶，各帶係固定地裝附至機器凸緣之一外側，且 沿著容器之側壁覆蓋。各帶具有複數個帶接合構件，配置 成與容器殼外側壁上之對應支撐支架接合，藉此機器凸緣 上的負載經由該帶而傳送至容器外側壁。此配置避免頂部 殼壁因負載而產生扭曲，且消除FOUP/FOSB密封隨之產生 的碰撞聲。 在另一具體例中，容器設有一晶圓支撐柱，其具有一過 度成型導電主道陣列以散逸靜電荷。電連接至導電主道之 導電片係自容器殼側邊以及容器底部伸出。至少有一導電 側邊片自各外側壁伸出，並與側壁上之支撐支架電連接， 使得於一帶接合構件與一支撐支架之連接處，該帶與該機 器凸緣包含一導電路徑至該導電盤。 在又一具體例中，上升座板之各帶係設有至少二分隔 「U」型脊，配置成貼附（snap-fit)至殼上對應之分隔「U」 型環中。在接合「U」型脊與「U」型環時，該帶在二環之 間形成一可抓取之環柄。該環柄適用於手動提舉容器。 【實施方式】 參照圖1、圖2 '圖3、圖4及圖5，一般以元件符號20 表示之晶圓用容器模組原則上包含一容器部分25和一上 升座板3 0。 9 312XP/發明說明書(補件)m-〇2/93丨3234〇 1329604 容器部分2 5原則上包含一殼5 0，其具有一頂壁5 5、一 底壁60、一開口前側70、一左側壁74、及一右側壁76， 該左右二側壁皆具有上升座板接收部分，係配置成「U」型 環78和80而自各側壁向外延伸。側壁為連續且實心。圖 1和圖2顯示容器之開口内部3 6具有複數個晶圓扣件3 8 在該開口内部中軸向配置。晶圓扣件由彈性模鑄塑膠製之 彈性齒44所形成。圖2亦繪示一其上支撐有容器25之導 電盤5 6。在一較佳具體例中，導電盤5 6係電接地且設計 有三個包含一動力耦合之介面結構。 上升座板30包括一機器提舉凸緣110，示於圖4中。機 器提舉凸緣具有二外邊緣1 1 2和一對相對之導槽1 1 5。容 器25之頂壁55具有一對分隔之縱向導軌125，自頂壁55 向外突出且大致沿著平行於側壁74和76之平面的方向延 伸，各導軌適於以可滑動之方式收容於機器提舉凸緣1 1 0 之導槽115中。導轨125具有一唇127，其用以當機器提 舉凸緣自頂壁5 5向外離開之方向移動時迫使其脫離導 轨，但允許機器提舉凸緣1 1 0沿著導軌1 2 5之長度移動。 帶1 2 0依附於機器凸緣1 1 0之各外邊緣1 1 2。各帶1 2 0設 有至少一 「U」型脊130，適於以可移除自如地收容於容器 2 5各外壁7 4和7 6上之對應「U」型環1 7 0中。 在圖5和圖7所例示之一較佳具體例中，機器凸緣適於 與一端點自動裝置結合，可使容器被提舉以運輸或傳送。 以此一方式提舉容器產生一作用於機器凸緣上的力。此力 可能來自於容器重量以及當容器在運輸或傳送期間被加速 10 312XP/發明說明書(補件)/94-02/93132340 1329604 或減速時所產生之慣性負載。在該較佳具體例中，導槽1 1 5 和上升座板30係配置成使得若帶上之「U」型脊與容器25 之側壁7 4和7 6上之對應「U」型環接合，機器ώ緣上之負 載產生的應力透過帶120而傳送至「U」型脊，並進入容器 側壁上之「U」型環中。導槽1 1 5之尺寸係被調整成使得其 在廣泛範圍的機器凸緣結構撓曲下不會與導軌1 2 5之唇 1 2 7接觸》然而，在機器凸緣過度撓曲下，唇1 2 7則會與 導槽115摩擦接觸，而藉此避免帶120過度負載。 在另一較佳具體例中，上升座板之各帶1 2 0設有至少二 分隔「U」型脊1 3 0，配置成貼附至容器側壁上之對應的分 隔「U」型環1 7 0中。當接合「U」型脊與側壁上之對應「U」 型環時，帶在二環之間形成一可抓取之環柄，適以手動提 舉容器，如圖1和圖3中所示。 本發明之第三較佳具體例，容器25設有一晶圓支撐柱 38，如圖6所示。此支撐柱具有一過度成型導電主道陣列 260以散逸靜電荷。電連接至導電主道之導電片270、275 係自容器殼側邊以及容器底部伸出。至少有一導電側邊片 3 0 0自各外側壁伸出，如圖8所示，並與側壁上之一 「U」 型環電連接，使得於一 「U」型環與帶上之一 「U」型脊之 接合處，該帶與該導電機器凸緣形成一導電路徑至導電盤 56，而有效地將容器25上集結之任何靜電荷接地。 本發明可以其他特定形式實施而不超出其中心屬性，因 此，所例示之具體例在各方面應被視為舉例說明而非限 制，本發明之範疇係參照所附申請專利範圍而非前述說明。 11 312XP/發明說明書(補件)/94-02/93132340 1329604 【圖式簡單說明】 圖1係本發明之容器之斜視圖。 圖2係本發明之容器之斜視圖，例示脫離之上升座板。 圖3係本發明之容器之斜視圖，例示一上升座板與容器 側壁上之「U」型環接合。 圖4係容器與座板彼此脫離之斜視圖。 圖5係容器之後斜視圖。 圖6例示晶圓支撐柱。 圖7係顯示上升座板帶與容器側壁接合之側視圖。 圖8係容器側壁上一導電片範例之側視圖。 【主要元件符號說明】 2 0 容器模組 2 5 容器 3 0 上升座板 3 6 開口内部 3 8 晶圓扣件 44 彈性齒 50 殼 55 頂壁 56 導電盤 60 底壁 7 0 開口前側 7 4 左側壁 76 右側壁 12 312XP/發明說明書(補件)/94-02/93132340 1329604 78 U 型 環 80 U 型 環 110 機 器 提 舉 凸 緣 112 外 邊 緣 115 導 槽 1 20 帶 1 25 導 軌 1 27 唇 130 U 型 脊 1 70 U 型 環 260 過 度 成 型 導 電主道陣列 2 70 導 電 片 275 導 電 片 300 導 電 側 邊 片 13 3 Ϊ2ΧΡ/發明說明書(補件)/94-02/93】32340

Claims (1)

1329604 十、 申請專利範圍

m 〇 b. 2010 替換本· 1. 一種運輸半導體晶圓之載具，該載具包含： 一容器部，包含一頂部、一底部、具側壁之外側部、和 一背壁，界定一除了一開口前端外皆封閉的裝載盒，該容 器部係配置成水平地支撐晶圓； 一 U型上升座板和機器凸缘，在容器部之頂部上往容器 部之側部向下延伸，而機器凸緣則位在容器部之頂部上 方，該上升座板包括一對帶，各帶具有複數個間隔開的固 定結構，該容器部之側壁具有複數個帶接合支架，各固定 結構可選擇性地與該等帶接合支架個別接合以將該U型上 升座板和機器凸緣裝附至該裝載盒之側壁，其中，該具有 機器凸緣的U型座板並非牢固地裝附至該容器部之頂部或 底部，使得該容器部藉由機器凸緣的提舉將會將負載轉移 至該容器部之側壁而非容器部之頂部，從而減小該容器部 的扭曲。 2. 如申請專利範圍第1項之載具，其中，該上升座板之 該對帶係配置成形狀適於手動提舉該載具的柄。 3. 如申請專利範圍第1項之載具，其中，該U型座板和 機器凸緣具有一導槽，及該容器部包含一形成於頂部的導 軌，該導轨係容納於該導槽中且係配置成使得只有當一過 度負載經由該凸緣而施加至該U型上升座板和機器凸緣 時，該U型座板和機器凸緣將會將該導轨結合在該導槽以 將負載轉移至該容器部的頂部，藉此避免該U型上升座板 和機器凸緣之經由在側壁上往下延伸之帶的過度負載。 14

93132340 1329604 p 1 I的年Jr月匕日正雜頁丨 i .11 III-· I I ·"丨· ,ιι I - / 4 . 一種在半導體晶圓處理操作期間運輸在一具有一 前開口之裝載盒和一門之載具中之矽半導體晶圓時維 封完整性之方法，該密封係於該裝載盒和該門之間， 載盒具有一頂部、一對相對的外側部和一底部，該方 含以下步驟： 以可操作之方式連接一凸緣至一上升座板，該凸緣 構成與一機器操作端點裝置結合，使得該載具可由該 經由該凸緣而提舉； 以可操作之方式連接該上升座板和機器凸緣至該裝 盒該對外側部中的各外側部上複數個間隔開的位置處 非牢固地裝附該上升座板和機器凸緣至該裝載盒之頂 藉此減小該裝載盒在負載下的扭曲，而維持該裝載盒 門之間的密封完整性。 5 .如申請專利範圍第4項之方法，其中，進一步包 移除地連接該上升座板和機器凸緣至該裝載盒之步驟 6. 如申請專利範圍第4項之方法，其中，進一步包 供該上升座板形狀適於手動提舉該載具的柄和藉由握 等柄而手動提舉該載具之步驟。 7. 如申請專利範圍第4項之方法，其中，進一步包 該上升座板和機器凸緣中提供一導槽；在該裝載盒之 中提供一導軌；以及配置該導槽與該導執之步驟，使 有在一過度負載經由該凸緣而施加至該上升座板，該 將會與該導軌接觸轉移負載至該載具之頂部，藉此避 上升座板之過度負載。 93132340 具 持密 該裝 法包 係建 機器 載 以及 部， 和該 含可 〇 含提 取該 含在 頂部 得只 導槽 免該 15 I~~ - 1329604 月匕曰修(£)正替換頁 L ______ ^'二種處理操作期間運輸矽半導體晶圓 之載具，該載具包含： 一前開口容器，包含一裝載盒和一可開啟之門，該裝載 盒具有一頂部、外側部和一底部； 用以結合一機器操作端點裝置之手段，該手段包括一非 牢固地裝附至該容器之頂部的機器凸緣和上升座板，使得 該載具可由該機器經由該結合手段而被提舉；以及 用以互連該結合手段至該裝載盒之手段，使得該凸緣上 之負載被傳送至一該容器頂部以外之裝載盒部分，藉此減 小該裝載盒的扭曲，而維持該裝載盒和該門之間的密封完 整性。 9 .如申請專利範圍第8項之載具，其中，該結合手段係 放置於該裝載盒之頂部上。 1 0 .如申請專利範圍第8項之載具，其中，該互連手段 係以可操作之方式連接至該裝載盒之外側部。 1 1 .如申請專利範圍第1 0項之載具，其中，該互連手段 係以可操作之方式連接至各外側部上之二不同位置。 1 2.如申請專利範圍第1 0項之載具，其中，該互連手段 進一步包含用以手動握取之手段，適於手動提舉該載具。 13. 如申請專利範圍第10項之載具，其中，進一步包含 用以避免該互連手段過度負載之手段。 14. 如申請專利範圍第13項之載具，其中，該用以避免 過度負載之手段包含一導槽，以可操作之方式連接至該凸 緣，及一導轨，形成於該裝載盒之頂部中，該導槽和該導 16 93132340 1329604 羚忤J：月G曰修(更)正替换頁I I __) 轨係配置成使得若一過度負載經由該凸緣而施加至該上升 座板’該導槽會與該導轨接觸。

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