TWI336505B - Lid opening/closing system of an airtight container - Google Patents

Description

1336505 (1) . 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於所謂的前開口介面機械標準（F IMS ) 系統，該系統在保持稱爲箱的轉移容器之晶圓係於半導體 製造過程或類似過程轉移在半導體處理設備之間時被使用 。更特別地，本發明係關於具有用於清潔箱的內側的清除 ‘ 機構之FIMS系統，且於該系統中，作爲用於容納晶圓的 φ 氣密容器之箱稱爲前開口整合箱（FOUP )被放置，且晶 圓係藉由開啓/關閉箱的蓋（亦即，蓋開啓/關閉系統） 放在且取出自用於晶圓轉移之箱。 【先前技術】 迄今，半導體製造過程已被實施於以保持其中的高淨 度處理半導體晶圓之所謂的清潔室。然而，爲了克服晶圓 尺寸增大且降低清潔室維護所需的成本，近年來，利用僅 φ 維護用於自箱至處理設備的基板轉移於高清潔狀態之處理 設備、箱（晶圓容器）、及迷你環境的內側的方法。 •箱包括具有實質上盒狀形狀之主體部及蓋。主體部包 -括支架及開口’該支架能夠於晶圓平行相互分開的狀態保 持數個晶圓其於中’開口係形成在主體部的表面上且使用 放入/取出晶圓。開口係以蓋而關閉。開口不是設在底部 或頂表面上而是在其側表面（於迷你環境的前面）之箱通 常稱爲前開口整合箱（FOUP)。本發明主要針對使用 FOUP之結構。 (2) 1336505 上述迷你環境包括與箱的開口相反之第一開口、用於 關閉第一開口之門、設在半導體處理設備側上之第二開口 、及轉移機械臂，轉移機械臂自第一開口移動至箱的內側 來固持晶圓，且通過第二開口以使晶圓轉移至半導體處理 設備側。用於形成迷你環境之結構包括用於支承該箱之安 裝基座，使得箱的開口正對門的前表面。 ^ 插入設在箱的底表面上之定位孔以調整箱的安裝位置 φ 之定位銷、及與設在箱的比表面上以固定箱至安裝基座將 被挾束部份嚙合之挾束單元，係設在安裝基座的上表面上 。安裝基座通常可相對於門方向來回移動達預定距離。當 箱中之晶圓將被轉移至處理設備時，箱被移動於箱安裝在 安裝基座上之狀態直到箱的蓋與門接觸爲止。在此接觸之 後，蓋係藉由門自箱的開口而移除。以上述的操作，箱的 內側係經由迷你環境與處理設備的內側相通。接著，晶圓 轉移操作被重複。包括安裝基座、門、第一開口、門開啓 • /關閉機構、壁（其爲包括第一開口之迷你環境的一部份 )、及類似物之系統通常稱爲前開口介面機械標準（ • FIMS )系統。 -一般例子中，具有晶圓或類似物之箱的內側載入其中 充塡有乾氫氣或類似氣體，其被高度清潔控制以防止污染 物、氧化氣體及類似物進入箱。然而，當箱中的晶圓被導 入各種處理設備中而受到預定處理時，箱內側及處理設備 的內側一直保持相通。風扇及過濾器設在設有轉移機械臂 之室上方，使得具有受控制顆粒及類似物之清潔空氣被導 -5- (3) 1336505 入室中。然而，當此種空氣進入箱時，有晶圓的表面可能 被空氣中的氧氣或濕氣氧化之疑慮。 當半導體裝置變更小且達到更高性能時，更應注意到 ，由於進入箱中之氧氣或類似氣體之氧化，該氧化早已成 爲大問題。此種氧化氣體形成非常薄氧化膜在晶圓的表面 上或在形成在晶圓上之各種層上。有由於此種氧化膜而不 ^ 可能確保之微裝置的想要特性之可能性。針對該可能性之 φ 考量包括氣體進入之控制，而不會有氧氣或類似氣體的部 份壓力被控制自箱的外側進入箱中。更特別地，日本專利 先行公開案第H 1 1 -1 45245號揭示FIMS系統鄰接至箱開 口的區設有供應噴嘴及吸入噴嘴以使氣體形成用於實質上 關閉箱開口的氣流遮幕之結構。藉由形成氣流遮幕，防止 外部氣體進入箱中。 於半導體製造設備中，有使用污染形成在晶圓上的各 種配件及類似物的氣體的過程（諸如蝕刻處理）被導入處 φ 理設備中之一些例子。於此例中，控制來自處理設備的內 側之氣體進入箱的方法被揭示於日本專利先行公開案第 • 2003-007799號。此方法亦形成氣流遮幕於FIMS系統中 - 之箱開口的前面，該系統使用風扇來防止來自處理設備的 氣體進入箱。此方法當然亦被認定爲有效地控制氧氣之流 入箱中。 【發明內容】 然而，當實際使用這些方法時，以下情況被實際確認 -6- (4) 1336505 ，立即在箱開口被開啓之後，箱中之氧氣的部份壓力明顯 增加。因此，爲了符合上述必備條件，這係需要進一步改 善這些方法。本發明係考慮到上述情況來製作，及本發明 的目的在於提供作爲氣密容器之箱的蓋開啓/關閉系統， 該系統使其可能甚至在箱被開啓之後控制該箱中（諸如氧 氣）之氧化氣體的部份壓力在預定低位準。 ‘ 爲解決上述問題，依據本發明的一形態，提供一種蓋 φ 開啓/關閉系統，用於自儲存容器移除蓋來插入及移除將 被容納之物件以開啓該儲存容器的開口，該儲存容器包含 :實質上盒狀主體及蓋，該主體能夠容納將被容納的該物 件於其中且於其一表面具有該開口，該蓋能夠與該主體分 開用於關閉該開口以與該主體一起形成氣密空間，該蓋開 啓/關閉系統包含= 安裝基座，該儲存容器係安裝在該安裝基座上； 實質上矩形開口部，其鄰接至該安裝基座且正對該開 • D ; 門，其能夠固持該蓋且能夠關閉該開口部，該門藉由 - 開啓該開口部同時固持該蓋來連接該開口及該開口部； -遮幕噴嘴，其在與相對於該開口部設置該安裝基座的 側相反的側而設置於第一側外側’該第一側係該實質上矩 形開口部的一側，且能夠朝向與該第一側相反的第二側實 質上線性地射出惰性氣體；及 掩蓋，其覆蓋該遮幕噴嘴的至少一部份以防止該遮幕 噴嘴周圍之氣體捲入自該遮幕噴嘴射出之該惰性氣體流。 (5) 1336505 應注意到，上述掩蓋界定射出惰性氣體之遮幕噴嘴的 噴嘴開口附近之空間，且掩蓋係朝向該遮幕噴嘴射出惰性 氣體之方向而開啓。再者，較佳地，上述該掩蓋另包括： 一對板狀構件，該對板狀構件係設在除了該第一及第二側 以外之該實質上矩形開口部的側的外側，以及該對板狀構 件於與相對於該開口部設置安裝基座之側相反的側而界定 ' 自該遮幕噴嘴射出之該氣體流的區的空間。再者，較佳地 φ ，上述蓋開啓/關閉系統，另包含：惰性氣體供應噴嘴， 其設置在該儲存容器比該遮幕噴嘴更內的側，以及該惰性 氣體供應噴嘴係用來朝向該儲存容器的該內側射出惰性氣 體，而不會有任何分量的氣體流朝向自該遮幕噴嘴射出之 該惰性氣體流。再者，較佳地，上述之蓋開啓/關閉系統 ，另包含由一對管狀噴嘴組成之惰性氣體供應噴嘴，該對 管狀噴嘴係與除了該第一及第二側以外之該實質上矩形開 口部的側平行設置，以及該對管狀噴嘴具有能夠射出朝向 • 該儲存容器的該內側的惰性氣體之噴嘴開口。 依據本發明，由惰性氣體流所形成之氣體遮幕係形成 鄰接至箱開口以關閉該開口，且惰性氣體係供應至箱的內 側。惰性氣體對箱內側的供應被實施於預定方向而不會影 響氣體遮幕。更特別地，氣體遮幕控制來自箱外側之氣體 進入箱中，且，同時，惰性氣體係供應至箱的內側，以保 持箱中之惰性氣體的濃度在恆定位準。藉由結合這些功效 ，甚至當箱被開啓時，箱中之氧化氣體的部份壓力一直保 持在預定低位準。再者，藉由結合這些功效，相較於由簡 -8- (6) 1336505 單供應惰性氣體至箱的內側來防止氧化氣體進入箱且因此 需要大量的惰性氣體之例子，保持氧化氣體的部份壓力在 低位準的可比較或更佳功效可以極小量的惰性氣體而獲得 〇 再者’依據本發明，形成氣體遮幕本身之惰性氣體流 中的惰性热體濃度可被保持在局位準。例如，已知以下， 、 當氣體自噴嘴射出時’該氣體包含存在於噴嘴開口附近之 φ 其它氣體，且氣體混合物形成氣體流。更特別地，因爲形 成氣體遮幕之氣體包含存在於噴嘴附近之其它氣體，形成 惰性氣體之惰性氣體濃度減少，且有氧化氣體自氣體遮幕 供應至箱的內側之疑慮。依據本發明，噴嘴開口係以噴嘴 掩蓋所覆蓋’使得存在於噴嘴開口之氣體含有高濃度的惰 性氣體。因此，即使包含氧化氣體之此種惰性氣體不會被 捲入氣體遮幕，且可有效率地控制氧化氣體進入箱。 φ 【實施方式】 以下，將參考附圖說明本發明的實施例。圖1係依據 本發明的第一實施例之蓋開啓/關閉系統（FIMS，以下 稱爲載入口）的主要部件的槪要結構圖，亦即，箱及載入 口的主要部件的側視橫向剖面圖，載入口以其蓋保持箱於 開啓狀態。應注意到，箱原本包括各種元件，諸如用於支 承晶圓之支架及位於箱的蓋及箱之間的密封構件》再者， 各種元件係附接至門及用於支承箱之基座。然而，這些構 件不是與本發明直接關聯，因此將省略詳細解說及其說明 -9- (7) 1336505 。應注意到，於本發明中，以下所述之晶圓I相當於將被 容納的物件，箱2相當於儲存容器，主體部2a相當於實 質上界定爲盒子的形狀之主體，因爲其基本形狀爲盒子， 及箱2的開口 2b相當於實質上界定爲矩形形狀之開口， 以下所述之基座53相當於安裝儲存容器之安裝基座。 於圖1A中，在箱2的主體部2a內有用於儲存晶圓1 ' 的空間，每一晶圓係將被處理的物件。主體部2a具有盒 φ 子形狀，且包括設於構成主體的側表面之表面的一者之開 口。箱2包括用於關閉主體部2a的開口 2b之蓋4。主體 部2a中包括具有數個擱架之支架（未顯示），用於堆疊 水平保持於垂直方向之晶圓1。放置在擱架上之每一晶圓 1係以預定間隔儲存於箱2的內側。箱2的開口側正對且 與載入口開口部10相通，載入口開口部10係設在載入口 的轉移室的載入口部側上，以下將說明。蓋4係藉由通常 關閉開口部1 〇之箱口門6所固持，以及蓋4係藉由驅動 • 機構（未顯示）致使移動使得箱2的開口與轉移室52( 顯示爲開放空間）相通。 圖1B解說自圖1A的箭頭1B的方向所視之載入口開 口部10的槪要結構。圖1C係由圖1A所示的1C表示虛 線所圍繞之區的放大圖。遮幕噴嘴12係附接至載入口開 口部10上方之轉移室52的內壁。遮幕噴嘴12具有噴嘴 主體12a、第一噴嘴開口 12b及第二噴嘴開口 12c»如圖 1B所述’噴嘴主體l2a係由基本上中空管狀構件所形成 ，該構件延伸於於一方向（垂直至圖1A及1C的平面之 -10- (8) 1336505 方向）且具有比載入口開口部10的寬度更長之 空噴嘴主體12a的內側係連接至實質上管狀氣體 1 3，用於自外側區導引惰性氣體或類似氣體至內 所示，氣體導引路徑13的一端係連接至噴嘴主 而氣體導引路徑13的另一端係連接至惰性氣體 (未顯示）。惰性氣體導引系統可在預定壓力下 ' 應源供應預定流率的惰性氣體至管狀氣體導引路 φ 用於形成惰性氣體流於平行至箱開口 2b的 的方向之第一噴嘴開口 12b係形成於噴嘴主體1 。第一噴嘴開口 12b係延伸於噴嘴主體12a延伸 狹縫狀開口，且具有比載入口開口部10的寬度 度。因此，如圖1B所述，射出自第一噴嘴開口 性氣體流形成氣體遮幕14，氣體遮幕14覆蓋整 開口部1 〇。自氣體供應系統（未顯示）經由管 引路徑13供應至噴嘴主體12a之壓力及惰性氣 φ 調整成適當値用於形成足以關閉載入口開口部1 遮幕14 » 噴嘴主體12a另具有形成於其中之第二噴嘴 。第二噴嘴開口 12c係形成於噴嘴主體12a的下 成角度致使自第二噴嘴開口 12c射出之惰性氣體 係經由載入口開口部1 〇及箱開口而指向箱的內 之，第二噴嘴開口 12c係形成以使開口指向容納 開口 2b側上之晶圓1的端部。因此，自第二 12c射出之惰性氣體流係朝向箱2的內部空間而 .長度。中 導引路徑 側。如圖 體 1 2 a ’ 導引系統 自氣體供 徑1 3。 開口表面 2a的下區 的方向之 更長的長 12b之惰 個載入口 狀氣體導 體的量被 〇之氣體 開口 1 2 C 區，其形 流的方向 側。換言 於箱2中 噴嘴開口 射出。以 -11 - (9) 1336505 此方式，在正壓力下之狀態被形成於箱2中，箱2係藉由 相對於箱空間的外側之氣體遮幕14而實質上空間地關閉 〇 藉由上述之第一噴嘴開口 12b及第二噴嘴開口 12c的 同步功效，亦即，藉由以氣體遮幕14來防止外部空氣或 氣體進入箱以及使箱的內側壓力成爲正壓來防止外部空氣 ' 或氣體進入箱的同步功效，氧氣進入該箱可被有效地抑制 φ 。應注意到，雖然，於此實施例中，各別噴嘴開口被形成 爲狹縫狀，點狀開口可以預定間隔附帶地設在預定線上。 再者，雖然，於此實施例中，第一噴嘴開口 12b及第二噴 嘴開口 12c被形成於單噴嘴主體12a，考慮到將被供應之 惰性氣體的壓力及流率，它們可分別形成於主體部。該等 主體部係相互無關且相互分開。再者，於此例中，數個噴 嘴開口可被設於噴嘴主體用於供應惰性氣體至箱的內側， 使得該數個噴嘴開口大致指向箱的內側，然而噴嘴開口的 • 特定方向可以是相互不同。替代地，噴嘴主體可繞著噴嘴 主體延伸的軸而旋轉，使得惰性氣體可自噴嘴開口經由箱 開口的所有區導入箱的內側。 應注意到，於此實施例中，有當惰性氣體供應至箱的 內側時之應注意事項。更明確地說，以下是必然的，惰性 氣體的供應方向被設定以致不會使氣體流的分量指向形成 氣體遮幕14之惰性氣體流。氣體遮幕僅是由氣體流所形 成。如果其它氣體的供應方向具有正對該氣體流的分量， 有氣體遮幕的形成可能被阻礙之憂慮，氣流可能被擾亂， -12- 1336505 do) 且外部氣體進入該箱可能發生。例如，所謂的清除氣體自 箱的下表面供應至箱的內側之結構係已知的。當依據此實 施例之氣體遮幕直接供應至無任何修改的結構時，清除氣 體的射出方向具有正對氣體遮幕之分量。因此，必要地， 至少正對氣體遮幕之分量實質上自清除氣體的射出方向而 移除。例如，藉由設置遠離朝向箱的後方開啓該箱之清除 ^ 氣體出口，幾乎自出口射出所有氣體而衝擊正上方的晶圓 φ 且大部份氣體流位於晶圓延伸於其中之平面的方向。如果 清除氣體出口係以此方式而設置，氣體遮幕可被適當地形 成。 作爲此實施例的修改，現在說明第二噴嘴開口被設置 作爲惰性氣體供應系統（其爲分開系統）。圖2以如圖 1C的相同觀點顯示依據此實施例之氣體供應噴嘴的放大 圖。於FIMS系統中，所謂的測描感測器係設置來決定箱 中的哪個擱架具有晶圓。測描感測器係以例如一對感測器 • 所形成，該感測器用於發射光及接收與晶圓延伸於其中的 平面平行定位之光。於實際檢測操作中，這些感測器係用 來移動以使晶圓夾於兩者之間，使得藉由檢測來自感測器 - 的光是否被晶圓阻擋來檢測晶圓的存在或不存在。更明確 地說，用於發射光及接收光之感測器被導入箱中，且被驅 動於晶圓的配置方向。藉由將用於供應惰性氣體之噴嘴 1 6而附接至這些感測器，惰性氣體可被供應至箱的內側 〇 然而，當氣體遮幕1 4係形成於感測器被定位於晶圓 -13- (11) 1336505 存在的面積之狀態時’有氣體遮幕14被測描感測器丨5阻 擋的可能性。於此例中，因爲形成氣體遮幕14之氣流被 干擾，由於氣體遮幕的氣流的擾亂’有基本上不應進入箱 之外部氣體可能混入該箱之可能性。因此’於該結構中， 以此種組態形成氣體遮幕1 4係較佳地’在該組態中’即 使氣體遮幕1 4衝擊測描感測器1 5且氣流被擾亂，有極小 ' 的不利影響，亦即，於測描感測器1 5的各別感測器被定 φ 位在箱的最下端位置之狀態中。以該結構’自測描感測器 1 5側供應之惰性氣體在氣體遮幕1 4上具有極小影響，且 ，測描感測器其本身的存在的影響在氣體遮幕上可被僅可 能地減小。因此，可較佳地獲得上述以氣體遮幕遮蔽該空 間的功效及藉由供應惰性氣體所阻擋外部氣體的進入的功 效。 接著，說明本發明的其它實施例。應注意到，相同參 照號碼被使用來標示提供如同上述實施例的結構元件之相 φ 同功能、操作及功效之此實施例的結構元件。圖8A以如 圖1A的相同圖式來解說依據此實施例之蓋開啓/關閉裝 置。圖8B解說自圖8A的箭頭8B的方向所視的裝置中之 - 載入口開口部10的槪要結構。圖8C解說自圖8A的箭頭 8 C的方向所視之晶圓及晶圓延伸於其中之平面。於此實 施例，用於形成氣體遮幕14之遮幕噴嘴12及用於形成朝 向箱的內側的惰性氣體流之噴嘴被分開設置，亦即，具有 第二噴嘴開口之惰性氣體供應系統係與氣體遮幕噴嘴12 分開地設置。於此實施例，作爲具有第二噴嘴開口之結構 -14- (12) 1336505 ，一對清除噴嘴21被設置。 清除噴嘴21具有延伸於一方向之管狀清除噴嘴主體 2 1 a，且連接至清除氣體供應系統（未顯示）。清除噴嘴 主體2 1 a係鄰接至載入口開口部1 0的外側在其兩側上而 成對設置在相對於安裝基座的側之側上，其中箱2係相對 於載入口開口部1 0安裝以與開口部1 0的兩側平行延伸。 ' 數個清除噴嘴開口 21b係於清除噴嘴主體21a延伸於其中 φ 的方向以預定間隔設於清除噴嘴主體2 1 a中，使得該等間 隔等於箱2中定位晶圓1的間隔，且使得清除噴嘴開口 2 1 b對準各別晶圓1間之間隔。再者，清除噴嘴開口 2 1 b 被形成指向晶圓1的中心。 本實施例包括以下主要設計修改，其在於，兩個惰性 氣體供應系統（其中一者係用於遮幕噴嘴12且另一者用 於清除噴嘴2])係必要的，且該數個管狀構件必須繞著 載入口開口部10而設置。然而，此實施例使其可能獲得 φ 氣體遮幕的功效，且在同時，清除氣體可均勻地供應至各 別晶圓1的表面。再者，當惰性氣體被供應時，惰性氣體 可以最小阻抗且不會擾亂氣體流而供應至箱2內側之整個 區。因此，當大氣藉由開啓及關閉蓋而進入箱2時，大氣 的進一步進入箱2可藉由氣體遮幕所抑制，同時箱2中的 大氣（氧氣）的部份壓力可藉由惰性清除氣體所迅速且有 效地減少。 應注意到，於此實施例中，與箱2中的晶圓的配置方 向平行設置之管狀構件（亦即，與除了設置遮幕噴嘴12 -15- (13) 1336505 的一側及相對於載入口開口部1 〇的該一側之側以外之兩 側平行）被使用作爲清除噴嘴21。再者，清除噴嘴21中 之該數個噴嘴開口係以預定間隔設於管狀構件延伸於其中 之方向，且分別地朝向預定方向射出惰性氣體。然而，噴 嘴開口的位置未受限於此，且只要實質上線性惰性氣體流 可沿著諸如與該等側平行的方向之預定方向所形成，噴嘴 ' 開口的位置及形狀與清除噴嘴的形狀未受限於此實施例所 φ 述的該等位置及形狀。 接著，以下參考以如圖1C的相同圖式解說氣體遮幕 噴嘴的圖3說明依據本發明的第二實施例之蓋開啓/關閉 裝置的主要部。應注意到，關於提供如圖1 C所述的結構 之實質上相同功能、操作及功效之結構，類似參照號碼被 使用於以下說明。再者，因爲於此實施例中之遮幕噴嘴 12具有相似於第一實施例所述之遮幕噴嘴12的結構，除 了不具有第二噴嘴開口 12c外，在此省略其說明。於此實 φ 施例中，遮幕噴嘴12係以如此形成的噴嘴掩蓋18所覆蓋 來覆蓋可容納遮幕噴嘴12之內部空間18a，且係以形成 實質上相似於遮幕噴嘴1 2的內部形狀之構件所形成的。 噴嘴掩蓋18另具有設於下區之掩蓋開口 18b。遮幕 噴嘴12係設於噴嘴掩蓋18的內部空間18a，且第一噴嘴 開口 12b及掩蓋開口 18b係設置相對於氣體遮幕14的形 成方向而相互對準。在此，噴嘴掩蓋18及遮幕噴嘴12間 之位置關係被設定使得第一噴嘴開口 12b容納於噴嘴掩蓋 1 8的內部空間1 8 a。 -16- (14) 1336505 再者，於此實施例中，與噴嘴掩蓋18的內部空間 18a相通之連通開口 13a係設於氣體導引路徑13。藉由設 置連通開口 13a，此實施例使其可能經由單氣體導入系統 將惰性氣體導入噴嘴掩蓋1 8及遮幕噴嘴1 2 .的內側。應注 意到，自內部空間1 8a的惰性氣體的射出基本上係不需要 ，且所需要的是以惰性氣體充塡第一噴嘴開口 12b周圍的 ' 空間。因此，如果惰性氣體充塡以噴嘴掩蓋18覆蓋的空 φ 間，被致使自連通開口 13a流入內部空間18a之惰性氣體 的量係足夠的。 應注意到，於此實施例中，形成的載入口開口部10 之壁的內部表面被使用來形成噴嘴掩蓋18的一部份，且 噴嘴掩蓋18被顯示爲以兩個表面所形成之構件，其中一 表面係上表面部’而另一表面係連接至上表面部的端之側 表面部。然而，噴嘴掩蓋18可被形成如相似於噴嘴主體 12a之實質上管狀構件。再者，噴嘴掩蓋18不是必要覆 φ 蓋整個遮幕噴嘴’且可覆蓋僅第一噴嘴開口 12b周圍之空 間。再者’用於將惰性氣體供應至噴嘴蓋內部空間1 8a之 '路徑可與氣體導引路徑13分開設置。因此，噴嘴蓋可具 -有各種形狀及結構’只要噴嘴蓋具有以下形狀，該形狀界 定遮幕噴嘴的噴嘴開口周圍之空間的某些程度以防止遮幕 噴嘴的噴嘴開口周圍之氣體捲入自遮幕噴嘴的噴嘴開口射 出之惰性氣體流’且該形狀具有對應至自遮幕噴嘴的噴嘴 開□射出之惰性氣體的流動路徑之開放區用於形成氣體遮 幕。 -17- (15) 1336505 於依據此實施例之蓋開啓/關閉 遮幕14之遮幕噴嘴12係以噴嘴蓋所 至第一噴嘴開口 12b存在之氣體含有 因此，即使此種惰性氣體被捲入形成 氧化氣體不會捲入氣體遮幕14，且 * 被有效地抑制。 - 接著，參照圖4說明本發明的第 φ 1C或圖3的相同圖式來解說依據本 蓋開啓/關閉裝置的主要部份。此實 兩個功效：藉由使用於第二實施例之 惰性氣體導入該箱；及藉由使用於第 防止氧化氣體混入氣體遮幕。更明確 掩蓋18被加至圖1C所述之遮幕噴嘴 應注意到，因爲遮幕噴嘴12的 18的特定結構實質上相同於第一及 φ 結構，在此省略各別結構的詳細說明 二噴嘴開口 12c周圍之空間亦藉由使 性氣體覆蓋。結果，關於導入該箱的 可被保持。因此，不僅上述之以氣體 效、藉由供應惰性氣體所阻擋的功效 及防止氧化氣體混入氣體遮幕的功效 導入該箱之氣體之高純度可被保持。 應注意到，於上述之此實施例中 口部上方。然而，本發明的實施例未 裝置，用於形成氣體 覆蓋，使得甚至接近 高濃度的惰性氣體。 氣體遮幕之氣體流， 氧化氣體進入該箱可 三實施例。圖4以圖 發明的第三實施例之 施例的目的在於獲得 第二噴嘴開口 12c將 二實施例之噴嘴蓋來 地，圖3所述之噴嘴 12° 特定結構及噴嘴掩蓋 第二實施例中所述之 。於此實施例中，第 用噴嘴掩蓋1 8以惰 情性氣體之高純度亦 遮幕遮蔽該空間的功 、外部氣體的進入、 可被獲得，而且關於 ，遮幕噴嘴係位在開 限於此。鑑於有效率 -18 - (16) 1336505 地轉移將被容納之物件（諸如晶圓），箱開口及開口部實 質上爲矩形，具有削圓角。遮幕噴嘴係沿著矩形的一側而 設在矩形外側》只要惰性氣體係朝向相對於矩形的該一側 之側而射出，遮幕噴嘴可沿著矩形的任一側而設置。噴嘴 開口可以是狹縫狀、點狀或其結合，只要惰性氣體流大致 連續於垂直至射出方向之剖面，且實質上形成遮幕，換言 ' 之，實質上爲線性。再者，較佳地，惰性氣體係一直於朝 φ 向箱的內側（朝向箱的中心或朝向相對於具有開口形成於 其中的表面之表面）之方向導入該箱。因此，較佳地，氣 體出口係鄰接至設置遮幕噴嘴且更接近遮幕噴嘴之箱的內 側之側而設置的。 在此，上述實施例的噴嘴掩蓋係設在遮幕噴嘴或類似 物周圍，當氣體遮幕被形成時，意圖防止環境大氣捲入形 成氣體遮幕之氣體流。然而，掩蓋的形式不限於噴嘴掩蓋 1。且，例如，防止氣體遮幕中氣體流的擴散之類型的噴 • 嘴掩蓋可被設置來藉由氣體遮幕所防止氣體大氣流向箱的 內側。以下說明具有此類型的噴嘴掩蓋之結構作爲本發明 的另一實施例。應注意到，在解說此實施例，類似參照號 碼係使用至此實施例的設計結構元件，其顯示上述實施例 的類似或相同功能、操作及這些功效之結構，且省略其詳 細說明。圖9A、9B及9C以如上述圖8A、8B及8C的相 同圖式解說依據此實施例之蓋開啓/關閉裝置。 於此實施例中，除了圖8A所述之遮幕噴嘴12及清 除噴嘴21及類似噴嘴外，掩蓋23還設置在載入口開口部 -19- (17) 1336505 10周圍》掩蓋23係以三個具有相同寬度的板狀構件23a 、23b及23c所形成。板狀構件自形成的載入口開口部10 之壁的表面突出在與相對於載入口開口部所形成的安裝基 座之側相反的側上，以使垂直於該表面，以及與該兩側及 載入口開口部1 0的頂側平行。沿著該兩側之板狀構件 23a及23b與沿著該頂側之板狀構件23c係在其相互交叉 ' 的端而相互連接，以形成開放在載入口開口部10的下側 φ 上之大致U形構件。U形構件被設置以突出在載入口開口 部10周圍，且遮幕噴嘴12及清除噴嘴21被容納在U形 構件內。 依據此實施例，沿著頂側之板狀構件23c降低或防止 氧化氣體捲入自遮幕噴嘴12所供應之氣體遮幕14。換言 之，沿著頂側之板狀構件23c的主要目的在於獲得此功效 ，且可具有第二實施例的噴嘴掩蓋的形狀。爲了獲得關於 氣體遮幕之功效，係足以，噴嘴掩蓋係架構來界定在射出 • 惰性氣體來形成氣體遮幕流之遮幕噴嘴的噴嘴開口的區附 近之圓周空間，以防止任何氧化氣.體捲入氣體遮幕流。惰 '性氣體流通常以如更遠離降低每單位體積惰性氣體的濃度 •的遮幕噴嘴12之更大程度而擴散，且導致遮幕功效降級 。於此實施例模式中，沿著該兩側之板狀構件23a及23b 防止惰性氣體擴散於這些板狀構件存在之方向，且藉由惰 性氣體流所獲得之功效可被適當地保持在惰性氣體流的另 一下游側。再者，因爲沿著該兩側之板狀構件存在，當清 除噴嘴21產生氣體流時，氧化的氣體藉由氣體流的捲入 -20- (18) 1336505 可被減小或防止。 應注意到，於此實施例中，沿著該兩側之板狀構件 23a及23b係設置以使與載入口開口部10的兩側平行。 然而，爲了防止氣體擴散，板狀構件可相對於載入口開口 部1 〇的側而傾斜，使得當板狀構件接近載入口開口部的 底側時自板狀構件至載入口開口部1 〇的側之距離減小》 當板狀構件23a及23b接近開口部的底側時，此聚集沿著 φ 朝向開口部的中心之該等側而流動在板狀構件23a及23b 之間的氣體流，且因此，即使部份的氣體流由於擴散而逐 漸失去，如立即在射出之後的氣體流之相同氣體流可甚至 保持在開口部的底側。再者，沿著該等側自載入口的壁突 出之板狀構件23a及23b的延伸方向可相對於載入口的壁 的垂直線或形成之載入口開口部的平面而傾斜，使得當更 遠離自載入口的壁或形成的開口部的平面時，該等板狀構 件間之距離變更窄。沿著該等側之板狀構件23a及23b係 φ 如此傾斜以使朝向轉移室52中的會聚方向（見圖1)， 使得即將擴散之氣體流可被集中在形成的開口部之位置， •且因此，氣體流可被保持爲開口部的整個區上之均勻氣流 - 。這些傾斜不是一直必要設在板狀構件的整個區上，且可 被設在預定方向。於此例中，更佳地將該等傾斜特別設在 與惰性氣體的濃度降低有關的氣體遮幕中之氣體流的下游 側上。 作爲此實施例的另一修改，另一板狀構件可被附加地 設置，該另一板狀構件在其不同於該另一板狀構件結合至 -21 - (19) 1336505 形成的開口部的表面的端之端自每一板狀構件而突出1且 該另一板狀構件係與形成的開口部的表面平行’以使向內 突出因此形成罩狀u形。本實施例係以如圖9A、9B及 9C的相同方式解說於圖10A、10B及10C。於此實施例中 ，板狀罩25a及25b分別係在該等側上固定至板狀構件 23a及23b的端。因爲這些罩，氣體遮幕中之惰性氣體的 ' 擴散可更適當地抑制，且氣體流可被保持流動於由板狀構 φ 件所圍繞之區中。應注意到，罩25a及25b間之寬度被設 定不會減小載入口開口部10的尺寸。再者，該等罩可被 固定至相對於如上述的載入口開口部10的該等側傾斜之 板狀構件23a及23b。再者，罩可相對於在頂側上的板狀 構件23c而設置。更特別地，該等側上之板狀構件可自載 入口開口部10的預定位置傾斜在氣體遮幕的下游側上， 使得該等側上的板狀構件間之距離朝向氣體遮幕的下游側 減小。再者，罩亦可被附加至頂側上的板狀構件23c。即 • 使部份的氣體流逐漸地失去，如立即在射出之後的氣體流 之相同氣體流可甚至保持在開口部的底側。 ’接著，說明作爲實施本發明的蓋開啓/關閉系統之 FIMS系統及使用該系統之半導體晶圓處理設備。應注意 到’於此實施例中，使用第一實施例所述之遮幕噴嘴12 的例子首先說明。圖5解說符合所謂的迷你環境（minienvironment) 系統之 半導體 晶圓處 理設備 50 的槪 要結構 。半導體晶圓處理設備50主要地由載入口部（FIMS系統 、蓋開啓/關閉裝置）51、轉移室52及處理室59所形成 -22- (20) 1336505 。載入口的側上之隔板55a及掩蓋58a與處理示的側上之 隔板55b及掩蓋58b分別設在載入口部51及轉移室52之 間，以及於轉移室52及處理室59之間。爲了於半導體晶 圓處理設備50的轉移室52中移除污染物及保持高純度， 設在轉移室52上之風扇（未顯示）產生自轉移室52的頂 部至轉移室52的下部之氣流。此一直向下送出污染物。 作爲用於儲存矽晶圓或類似物（以下僅稱爲”晶圓”） φ 的儲存容器之箱2係安裝在位在載入口部51上之基座53 上。如更先前所述，轉移室52的內側被保持在高淨度以 處理晶圓1。再者，轉移室52包括機械臂54。晶圓係藉 由機械臂54轉移在箱2及處理室59之間。處理室59通 常包括各整機構，用於實施諸如薄膜形成及薄膜處理之處 理在晶圓的表面上。然而，該等機構不是直接與本發明相 關，因此將省略說明。 箱2具有用於儲存晶圓1(將被處理物件）於其內側 • 之空間。箱2包括具有設於其一表面的開口部之盒主體部 2a及用於封住開口部之蓋4。主體部2a包括具有數個用 於堆疊晶圓1於一方向的擱架之支架。放置在擱架上之每 一晶圓1係以預定間隔儲存於箱2的內側。於此實施例中 ，堆疊的晶圓1之方向被設在垂直方向。開口部1〇係設 在轉移室52的載入口部51側上。當箱2將被設在載入口 部51上使得箱2接近開口部10時，開口部10被設置面 向箱2的開口部。轉移室52包括設在開口部10附近的內 側上之開啓器3 (後述）。 -23- (21) 1336505 圖6A係顯示習知設備中的開啓器3之放大側視橫向 剖面圖’及圖6 B係顯示自轉移室5 2側所視的開啓器3之 前視圖。圖7係顯示使用開啓器3自箱2移除蓋4的狀態 之槪要側視橫向剖面圖。開啓器3包括門6及門臂4 2。 固定構件46被安裝在門6上。門6係經由固定構件46樞 接至門臂42的一端。門臂42係在其另一端經由樞軸40 ' 支承於桿37(其爲空氣驅動缸31的一部份）的頂端部以 φ 繞著樞軸40而樞轉。 通孔被設在門臂42的一端及門臂42的另一端之間。 銷（未顯示）延伸穿過該通孔且固定至用於上下移動開啓 器3的可移動部56的支承構件60之固定構件39的孔， 藉此形成支承點41。因此’門臂42係依據桿37由於缸 31驅動的伸出及縮回而繞著支承點41樞轉。門臂42的 支承點41係固定至設置垂直可移動部56之支承構件60 。門6包括固持口 11a及lib，且藉由真空接觸固持箱2 φ 的蓋4。 當晶圓1藉由上述結構而處理時，首先，將箱設在基 •座53上以鄰接至載入口開口部10，蓋4係藉由門6所固 -持。應注意到，將嚙合的機構（未顯示）係設在門6的表 面上，而將嚙合的機構（未顯示）係設在蓋4的表面上。 藉由致動以蓋4及門6的表面相互接觸之這些機構，蓋4 被門6所固持。在此’當缸31的桿被縮回時，門臂42以 支承點41爲旋轉軸自轉移室開口部10移開。依據此動作 ，門6與蓋4 一起旋轉以自箱2移除蓋4，如圖7所述。 -24- (22) 1336505 之後，可移動部56被下降以使蓋4移動至預定恢復位置 〇 依據本發明之遮幕噴嘴12係設在轉移室開口部10的 頂部。在使用口門6移除蓋4之後，遮幕噴嘴12形成氣 體遮幕14，且，同時，供應惰性氣體至箱的內側。較佳 地，爲了在清潔氣體時供應避免轉移室52的內部壓力的 ' 大變化及類似情況，諸如轉移室的吸排之各種的排氣操作 φ 可對應於氣體供應操作而同時實施。 再者，於此實施例中，說明FOUP及FIMS的上下文 ，而本發明的應用未受限於此。只要該容器是前開口式容 器，該容器容納數個將被容納之物件，且在將被容納之物 件插入或自系統中的容器移除時而開啓及關閉，依據本發 明之蓋開啓/關閉裝置可被應用來將容器中的氧化大氣的 部份壓力保持在低位準。再者，當充塡該容器之氣體不是 惰性氣體而是具有想要的特性之預定氣體時，依據本發明 φ 之蓋開啓/關閉系統可被使用來將容器內的預定氣體的部 份壓力保持在高位準。 依據本發明，以氣體遮幕遮蔽此空間的功效、藉由供 應惰性氣體所抑制外部氣體的進入的功效、及防止氧化氣 體混入氣體遮幕的功效可被獲得，且再者，關於導入箱的 氣體之高純度可被保持。再者，本發明可僅藉由將氣體供 應管及類似物加至現有FIMS系統而實施，該氣體供應管 可以低成本容易地加至標準化系統中。 -25- (23) 1336505 【圖式簡單說明】 圖1A係依據本發明的第一實施例模式顯示於垂直剖 面的狀態之蓋開啓/關閉系統（換言之，載入口、箱、箱 的蓋、及開啓器的一部份）的槪要結構圖。 圖1B係自箭頭1B的方向所視之圖1A所示之載入口 開口部10的示意圖。 ' 圖1C係遮幕噴嘴12的由圖1A所示的虛線1C所圍 φ 繞之區及其相鄰結構的放大圖》 圖2解說依據第一實施例之蓋開啓/關閉系統的修改 〇 圖3係依據本發明的第二實施例之蓋開啓/關閉系統 的主要部的放大圖。 圖4係依據本發明的第三實施例之蓋開啓/關閉系統 的主要部的放大圖。 圖5係解說整體而言應用本發明之平常半導體晶圓處 φ 理設備的槪要結構之側視圖。 圖6A係解說圖5所示的設備中之習知開啓器的槪要 結構及其關聯結構之放大圖。 圖6B解說自轉移室側所視的圖6A所示之結構的槪 要結構。 圖7係解說開啓器及類似物於隨時清除狀態中的槪要 結構之側視圖，以解說清除操作。 圖8A係解說依據本發明的第四實施例之蓋開啓/關 閉系統（亦即，載入口、箱、箱的蓋、及開啓器）的部份 -26- (24) 1336505 槪要結構之剖面圖。 圖8B解說自箭頭8B的方向所視之圖8A所示的載入 口開口部1 0。 圖8C解說自箭頭8C的方向所視之圖8A所示的箱2 、載入口開口部10及它們周圍結構。 圖9A係解說依據本發明的第四實施例模式於垂直剖 ' 面的狀態之蓋開啓/關閉系統（亦即，載入口、箱、箱的 φ 蓋、及開啓器）的部份槪要結構之剖面圖。 圖9B解說自箭頭9B的方向所視之圖9A所示的載入 口開口部1 0。 圖9C解說自箭頭9C的方向所視之圖9A所示的箱2 、載入口開口部10及它們周圍結構。 圖1 0 A係解說依據本發明的第四實施例於垂直剖面 的狀態之蓋開啓/關閉系統（亦即，載入口、箱、箱的蓋 、及開啓器）的部份槪要結構之剖面圖。 φ 圖10B解說自箭頭10B的方向所視之圖10A所示的 載入口開口部1 0。 '圖10C解說自箭頭10C的方向所視之圖10A所示的 - 箱2、載入口開口部10及它們周圍結構。 【主要元件符號說明】 FIMS :前開口介面機械標準 F〇UP :前開口整合箱 1 .晶圓 -27- (25)1336505 1 C :虛線 2 :箱 2a·:主體部 2b :開口 3 :開啓器 4 :蓋 6 :箱口門 1 0 :載入口開口部 1 1 a、1 1 b :固持口 12 :遮幕噴嘴 12a :噴嘴主體 12b :第一噴嘴開口 12c :第二噴嘴開口 13 :管狀氣體導引路徑 4 5 6 8 8 8 1 1 11 11 11 11 n 器 幕測 蓋 遮感 掩 體描嘴嘴 氣測噴噴 間口 空開 部蓋 內掩 嘴 噴 除 清 體 主 嘴口 噴開 除嘴 清噴 狀除 管清 蓋 掩 -28 (26) (26)1336505 23a 、 23b 、 23c :板狀構件 25a、25b :板狀罩 31 :缸 37 :桿 3 9 :固定構件 4 0 .樞軸 41 :支承點 42 :門臂 4 6 :固定構件 5〇:半導體晶圓處理設備 51 :載入口部 52 :轉移室 53 :基座 54 :機械臂 5 5 a :隔板 5 5 b :隔板 56 :可移動部 58a :掩蓋 58b :掩蓋 59 :處理室 60 :支承構件 -29

Claims (1)

1336505 十、申請專利範園 第95 1 44099號專利申請案 中文申請專利範圍修正本 民國99年8月19日修正 1. 一種蓋開啓/關閉系統，用於自儲存容器移除蓋 來插入及移除將被容納之物件以開啓該儲存容器的開口， 該儲存容器包含：實質上盒狀主體及蓋，該主體能夠容納 φ 將被容納的該物件於其中且於其一表面具有該開口，該蓋 能夠與該主體分開用於關閉該開口以與該主體一起形成氣 密空間，該蓋開啓/關閉系統包含： 安裝基座，該儲存容器係安裝在該安裝基座上； 實質上矩形開口部，其鄰接至該安裝基座且正對該開 □； 門，其能夠固持該蓋且能夠關閉該開口部，該門藉由 開啓該開口部同時固持該蓋來連接該開口及該開口部；

遮幕噴嘴，其在與相對於該開口部設置該安裝基座之 側相反的一側而設置於第一側外側，該第一側係該實質上 矩形開口部的一側，且能夠朝向與該第一側相反的第二側 實質上線性地射出惰性氣體以形成氣體遮幕； 掩蓋，其覆蓋該遮幕噴嘴的至少一部份以防止該遮幕 噴嘴周圍之氣體捲入自該遮幕噴嘴射出之該惰性氣體流； 及 惰性氣體供應噴嘴，其由一對管狀噴嘴所組成，該對 管狀噴嘴係與除了該第一及第二側以外之該實質上矩形開 1336505 口部的側平行設置，且該對管狀噴嘴具有能夠射出朝向該 儲存容器的該內側的惰性氣體之噴嘴開口。

2. —種蓋開啓/關閉系統用於自儲存容器移除蓋來 插入及移除將被容納之物件以開啓該儲存容器的開口，該 儲存容器包含：實質上盒狀主體及蓋，該主體能夠容納將 被容納的該物件於其中且於其一表面具有該開口，該蓋能 夠與該主體分開用於關閉該開口以與該主體一起形成氣密 空間，該蓋開啓/關閉系統包含：。 安裝基座，該儲存容器係安裝在該安裝基座上； 實質上矩形開口部，其鄰接至該安裝基座且正對該開 P ； 門，其能夠固持該蓋且能夠關閉該開口部，該門藉由 開啓該開口部同時固持該蓋來連接該開口及該開口部；

遮幕噴嘴，其在與相對於該開口部設置該安裝基座之 側相反的一側而設置於頂側外側，該頂側係該實質上矩形 開口部的一側，且能夠朝向與該頂側相反的底側實質上線 性地射出惰性氣體； 掩蓋，其在與相對於該開口部設置該安裝基座的側相 反的側而設置，爲一大致U形構件，由一上側板狀構件， 沿著該開口部之該頂側並在該開口部之該頂側外側而設置 ，和一對側向側板狀構件，兩者皆在與相對於該開口部設 置該安裝基座的側相反的側而設置於沿著該開口部之個別 該側向側並在該開口部之該側向側外側，相互連接所構成 ，該等板狀構件之每一者皆自形成開口部之壁突出，並將 -2- 1336505 該遮幕噴嘴容納於該U形構件之內側空間之內；及 一對清除噴嘴，用來將惰性氣體射進該儲存容器之內 ，每一者皆設置在與相對於該開口部設置該安裝基座之側 相反的一側，兩者皆沿著該開口部之個別該側向側並在該 開口部之該側向側外側，並位於該U形構件之內而設置； 其中該壁與該遮幕噴嘴之間的距離較該壁與該清除噴 嘴之間的距離爲長。

3. 一種蓋開啓/關閉系統用於自儲存容器移除蓋來 插入及移除將被容納之物件以開啓該儲存容器的開口，該 儲存容器包含：實質上盒狀主體及蓋，該主體能夠容納將 被容納的該物件於其中且於其一表面具有該開口，該蓋能 夠與該主體分開用於關閉該開口以與該主體一起形成氣密 空間，該蓋開啓/關閉系統包含= 安裝基座，該儲存容器係安裝在該安裝基座上； 實質上矩形開口部，其鄰接至該安裝基座且正對該開 □； 門，其能夠固持該蓋且能夠關閉該開口部，該門藉由 開啓該開口部同時固持該蓋來連接該開口及該開口部； 遮幕噴嘴，其在與相對於該開口部設置該安裝基座的 側相反的側而設置於頂側外側，該頂側係該實質上矩形開 口部的一側，且能夠朝向與該頂側相反的底側實質上線性 地射出惰性氣體； 掩蓋，其在與相對於該開口部設置該安裝基座之側相 反的一側而設置，爲一大致U形構件，由一上側板狀構件 -3- 1336505 ，沿著該開口部之該頂側並在該開口部之該頂側外側，和 一對側向側板狀構件，兩者皆在與相對於該開口部設置該 安裝基座之側相反的一側而設置於沿著該開口部之個別該 側向側並在該開口部之該側向側外側，相互連接所構成， 該等板狀構件之每一者皆自形成的開口部之壁突出，並將 該遮幕噴嘴容納於該U形構件之內側空間之內；及

一對罩，每一者皆分別連接至對應的該側向側板狀構 件上，且該對板狀罩之間的寬度被設定不會減小開口部的 尺寸。 4.如申請專利範圍第3項之蓋開啓/關閉系統，另 包含：一對清除噴嘴，用來將惰性氣體射進該儲存容器之 內，每一者皆設置在與相對於該開口部設置該安裝基座之 側相反的一側，兩者皆沿著該開口部之個別該側向側並在 該開口部之該側向側外側，並位於該掩蓋之內而設置；

其中該壁與該遮幕噴嘴之間的距離較該壁與該清除噴 嘴之間的距離爲長。 5 .如申請專利範圍第2至4項中任一項之蓋開啓/ 關閉系統，其中自壁突出之側向側板狀構件的延伸方向相 對於壁的垂直線而傾斜，使得當遠離壁時，該等側向側板 狀構件之間的距離變更窄。。 6.如申請專利範圍第2至4項中任一項之蓋開啓/ 關閉系統，其中側向側板狀構件相對於開口部的側向側而 傾斜，使得當側向側板狀構件接近開口部的底側時，自側 向側板狀構件至開口部的對應側向側之距離減小。 -4 - 1336505 7.如申請專利範圍第2至4項中任一項之蓋開啓/ 關閉系統，另包含：噴嘴掩蓋，其將遮幕噴嘴容納於其內 側空間之內，並具有掩蓋開口，對準射出惰性氣體之遮幕 噴嘴的噴嘴開口； 其中噴嘴掩蓋進一步容納氣體導引路徑的一部分，以 將惰性氣體導引進入遮幕噴嘴，且氣體導引路徑具有連通 開口，其將噴嘴掩蓋之內側空間與氣體導引路徑連通，以 φ 將惰性氣體施加進入噴嘴掩蓋之內側空間之內。