TWI587437B - 蓋體開閉設備、使用該設備之熱處理設備、及蓋體開閉方法 - Google Patents

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TWI587437B
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Description

蓋體開閉設備、使用該設備之熱處理設備、及蓋體開閉方法
本申請案係基於且主張日本專利申請案第2012-196197號之優先權，該日本專利申請案係申請於西元2012年9月6日，其全部內容藉由參照全體納入作為本案揭示內容的一部分。
本揭露內容係關於蓋體開閉設備、使用該設備之熱處理設備、及蓋體開閉方法。
在一習知的半導體製造過程中，需要對半導體晶圓(之後，簡稱為「晶圓」)重複地進行多個不同的製程，例如熱處理、膜形成、及蝕刻。由於此等不同製程時常執行於不同的處理設備，可能需要將晶圓運送於此等處理設備之間。因此，為了在搬送晶圓時防止異物附著於晶圓的表面或在晶圓表面上形成原生氧化物膜，晶圓係容納於稱為前開式晶圓傳送盒(FOUP,Front-Opening Unified Pod)的一基板儲存容器(例如晶圓載具)之中，且在將該容器之內的潔淨度維持在一預定程度的狀態下加以運送。該FOUP包含一容器，其中可將複數晶圓水平置放且將一蓋體安裝於該容器的前側。該蓋體設有鎖具設備，且該FOUP建構成可將該晶圓氣密地容納於其中。
同時，執行晶圓處理的各個處理設備形成有晶圓運送埠，裝載有晶圓的FOUP可通過該晶圓運送埠運載進入該處理設備。該晶圓運送埠可藉由根據前開式介面機械標準(FIMS,Front-Opening Interface Mechanical Standard)的一開閉門而加以開啟/關閉。該開閉門包含一蓋體搬移設備，用以將安裝於FOUP前側的蓋體搬移，且用以作為一蓋體開閉設備。亦即是，需要該開閉門發揮各種作用，包含：開啟/關閉蓋體，以將晶圓遞送於FOUP內部和處理設備之內的晶圓運送區域之間；及將處理設備之內的晶圓運送區域與載具運送區域隔離，以將晶圓運送區域維持於低氧濃度狀態。
具體而言，當搬移蓋體時，在FOUP的前側密接於晶圓運送埠的狀態下，該蓋體搬移設備作用於安裝在蓋體之上的鎖具設備以解除鎖定。接著，在蓋體搬移設備保持經解鎖的蓋體的狀態下，將該蓋體搬移設備朝向處理設備之內的晶圓運送區域側移動，藉此對晶圓運送區域開放載具內的晶圓。當開啟FOUP時，在開閉門和FOUP之間沖洗氮氣，使得自FOUP載運出來的晶圓不會暴露於氧，且在防止將氧導入處理設備的狀態下將晶圓載運進入該處理設備。
舉例來說，日本專利公開公報第2010-56296號揭露一開閉系統，包含一裝載埠，其設有噴嘴以對蓋體表面噴射氣體，以將異物除去。
根據本揭露內容的一個實施態樣，提供一種蓋體開閉設備，包含：一晶圓運送埠，具有一開口緣部，且建構成藉由一開閉門加以開啟/關閉；及一蓋體搬移設備，安裝於該開閉門之上，且用以將形成有具有一開口緣部的一基板出口的一FOUP的一蓋體搬移。當該蓋體搬移設備搬移該FOUP的該蓋體時，該基板出口的該開口緣部係與該晶圓運送埠的該開口緣部密接。該蓋體搬移設備包含：一閂鑰(latch key)，與該FOUP的該蓋體嚙合；一驅動單元，用以驅動該閂鑰；及一收容單元，用以收容該驅動單元。該蓋體開閉設備更包含一排氣系統，用以將該收容單元之內的一空間排氣。
前述內容僅為例示性的，且無任何限定性的意圖。除了上述例示的實施態樣、實施例、及特徵之外，參照圖式和以下詳細說明，進一步的實施態樣、實施例、及特徵將顯而易見。
C‧‧‧載具
S1‧‧‧載具運送區域
S2‧‧‧晶圓運送區域
W‧‧‧晶圓
1‧‧‧熱處理設備
1A‧‧‧控制單元
2‧‧‧分隔壁
5‧‧‧開閉門
6‧‧‧蓋體搬移設備
11‧‧‧外殼
12‧‧‧第一運送區域
13‧‧‧第二運送區域
14‧‧‧載置單元
15‧‧‧銷
16‧‧‧載置單元
16a‧‧‧鉤
18‧‧‧載具儲存部
20‧‧‧晶圓運送埠
21‧‧‧載具運送設備
21a‧‧‧導引單元
21b‧‧‧移動單元
21c‧‧‧關節臂
22‧‧‧熱處理爐
23‧‧‧晶舟
24‧‧‧絕熱單元
25‧‧‧蓋件
26‧‧‧升降設備
27‧‧‧晶圓運送設備
27a‧‧‧導引機構
27b‧‧‧移動體
27c‧‧‧臂
31‧‧‧載具本體
32‧‧‧支持部
33‧‧‧晶圓出口
34‧‧‧開口緣部
35‧‧‧嚙合溝
36‧‧‧固持單元
37‧‧‧凹部
38‧‧‧溝部
40‧‧‧插入孔
401‧‧‧凹部
41‧‧‧蓋體
42‧‧‧內部空間
43‧‧‧旋轉單元
44‧‧‧嚙合孔
45‧‧‧狹縫
46‧‧‧線性運動單元
46a‧‧‧銷
46b‧‧‧導引部
47‧‧‧嚙合部
48‧‧‧開口
50‧‧‧驅動單元
51‧‧‧密封構件
52‧‧‧N2氣體供給管
53‧‧‧氣體供給口
54‧‧‧封閉空間
55‧‧‧排氣口
55a‧‧‧多孔構件
56‧‧‧密封構件
601‧‧‧定位銷
602‧‧‧排氣管路
602a‧‧‧下排氣管路
602b‧‧‧中央排氣管路
603a、603b‧‧‧排氣口
604‧‧‧真空泵
605‧‧‧真空泵
61‧‧‧板(收容單元)
61a‧‧‧對向表面
611‧‧‧汽缸
612‧‧‧活塞
613‧‧‧旋轉軸構件
614‧‧‧連接構件
615‧‧‧旋轉碟片
62‧‧‧往復運動機構
63‧‧‧內部空間
64‧‧‧旋轉單元
65‧‧‧空氣汽缸
66‧‧‧連接單元
67‧‧‧閂鑰
68‧‧‧排氣口
69‧‧‧管路
圖1係垂直剖面圖，描述根據本揭露內容的第一例示實施例的直立式熱處理設備。
圖2係俯視圖，描述根據本揭露內容的第一例示實施例的直立式熱處理設備。
圖3係垂直剖面圖，描述載具、晶圓運送埠、及開閉門。
圖4係水平剖面圖，描述載具、晶圓運送埠、及開閉門。
圖5係立體圖，描述晶圓運送埠和載具。
圖6係前視圖，描述部分截面的載具的蓋體。
圖7A描述例示的內部構造和其排氣系統，且圖7B係沿著圖7A的截面A-A所取的剖面圖。
圖8描述根據第一例示實施例的蓋體開閉設備和載具之間的關係。
圖9描述根據第一例示實施例的蓋體開閉設備和載具之間的關係。
圖10描述例示的根據第一例示實施例的蓋體開閉設備的流體迴路。
圖11描述一狀態，其中載具密接於晶圓運送埠。
圖12描述一狀態，其中蓋體搬移設備的對向板係與蓋體接觸。
圖13描述一狀態，其中蓋體被對向板真空吸附，且從而固定至對向板。
圖14描述將蓋體搬移的狀態。
圖15描述開閉門下降且晶圓處於開放狀態的情況。
圖16係根據第一例示實施例的蓋體開閉設備和蓋體開閉方法的處理流程圖。
圖17係一圖表，描述根據第一例示實施例的蓋體開閉設備和蓋體開閉方法的例示執行結果。
圖18係立體圖，描述作為範例的根據第二例示實施例的蓋體開閉設備的對向板。
圖19係剖面圖，描述作為範例的根據第二例示實施例的蓋體開閉設備的構造。
在以下詳細說明中，參照形成本案內容一部分的隨附圖式。在詳細說明、圖式、及申請專利範圍中所說明的例示性實施例係非限定性的。在不偏離此處所述申請標的的精神或範圍的情況下，可使用其他實施例，且可進行其他的變化。
上述習知的蓋體開閉設備有一個問題：當移動開閉門時，雖然以氮氣沖洗，但未將氧充分地排出。結果，在若干情況下未充分執行氮置換。
此外，在氧的排出不充分的情況下，當FOUP開放時，留在內部空間中的空氣漏出至處理設備內的晶圓運送區域。因此，在晶圓運送區域內的氮濃度降低而氧濃度增加。結果，造成對晶圓的處理可能不以所欲的方式進行之問題。
舉例來說，在如上所述的日本專利公開公報第2010-56296號中，存在一個問題：在未充分執行氧排氣的狀況下，縱使吐出氣體，氮置換仍未充分進行。
因此，本揭露內容的目的係提供一蓋體開閉設備、使用該蓋體開閉設備的一熱處理設備、及一蓋體開閉方法，能夠在搬移FOUP的蓋體時快速且充分地執行氮置換。
根據本揭露內容的一實施態樣，提供一蓋體開閉設備，包含：一晶圓運送埠，具有一開口緣部，且建構成藉由一開閉門加以開啟/關閉；及一蓋體搬移設備，安裝於該開閉門之上，且用以搬移形成為含有具有一開口緣部的一基板出口的一FOUP的一蓋體。當該蓋體搬移設備搬移該FOUP的該蓋體時，該基板出口的該開口緣部係與該晶圓運送埠的該開口緣部密接。該蓋體搬移設備包含：一閂鑰(latch key)，其與FOUP的蓋 體嚙合；一驅動單元，用以驅動該閂鑰；及一收容單元，用以收容該驅動單元。該蓋體開閉設備更包含一排氣系統，用以將該收容單元之內的一空間排氣。
在上述蓋體開閉設備中，該排氣系統包含：一排氣管路，通過該收容單元之內的該空間；及一排氣泵，連接至該排氣管路。
在上述蓋體開閉設備中，該排氣系統包含複數排氣管路。
在上述蓋體開閉設備中，在該開閉門和與該晶圓運送埠的開口緣部密接的該FOUP之間形成一封閉空間，且該蓋體開閉設備更包含一封閉空間排氣口，用以將該封閉空間排氣。
上述蓋體開閉設備包含一沖洗氣體吐出口，用以將沖洗氣體供應至該封閉空間。
在上述蓋體開閉設備中，該閂鑰包含一閂鑰排氣口，用以將該閂鑰周邊的空間排氣。
在上述蓋體開閉設備中，當該閂鑰排氣口係與該FOUP的蓋體嚙合時，該閂鑰排氣口將該蓋體的內部空間排氣。
在上述蓋體開閉設備中，該閂鑰排氣口係連接至一閂鑰排氣管路，且該閂鑰排氣管路係共同地連接至該排氣泵。
根據本揭露內容的另一實施態樣的一熱處理設備，包含：一熱處理爐，用以熱處理基板；如上所述的該蓋體開閉設備；一運送單元，具有一蓋體，其藉由該蓋體開閉設備加以搬移，該運送單元用以取出在能夠被取出之狀態的一基板，且用以將該基板運送至一基板固持單元，該基板固持單元將該基板運載進入該熱處理爐；及一升降設備，用以將被固持於該基板固持單元上的該基板運載進入該熱處理爐。
根據本揭露內容的又另一實施態樣的一蓋體開閉方法，包含：使一FOUP的一基板出口的開口緣部密接於藉由一開閉門加以開啟/關閉的一晶圓運送埠的開口緣部；藉由安裝於該開閉門之中的一蓋體搬移設備，搬移該FOUP的蓋體；及將在一收容單元之內的一空間排氣，該收容單元係用以在搬移該FOUP的該蓋體之前收容該蓋體搬移設備的一驅動單元。
在上述蓋體開閉方法中，當搬移該FOUP的該蓋體時，將該蓋體搬移設備向前移動，與該蓋體接觸以解除鎖定，且接著在該蓋體搬移設備保持該蓋體的狀態下向後移動，並且在解除該蓋體的鎖定之前將該收容單元之內的該空間排氣。
在上述蓋體開閉方法中，當該蓋體搬移設備接觸該蓋體時，該蓋體搬移設備真空吸附該蓋體，且該收容單元之內的該空間的排氣係與該真空吸附同時開始或在該真空吸附之後開始。
在上述蓋體開閉方法中，在該開閉門和與該晶圓運送埠的該開口緣部密接的該FOUP之間形成一封閉空間，且在搬移該FOUP的該蓋體之前將該封閉空間加以排氣。
在上述蓋體開閉方法中，在該FOUP的該蓋體搬移之後，將沖洗氣體供應至該封閉空間。
在上述蓋體開閉方法中，該蓋體搬移設備具有一閂鑰，其與該FOUP的該蓋體嚙合，且在該蓋體搬移設備係與該蓋體嚙合時，將該蓋體的內部空間排氣。
根據本揭露內容，可在快速且充分地執行氮置換的狀態下，將該蓋體自該FOUP搬移。
以下，將參照圖式描述本揭露內容的例示實施例。
(第一例示實施例)
將描述一個直立式熱處理設備，根據本揭露內容一第一例示實施例的一開閉設備係包含於其中。圖1係一垂直剖面圖，描述一個直立式熱處理設備1，且圖2係描述該直立式熱處理設備1的俯視圖。根據第一例示實施例的蓋體開閉設備可應用於該直立式熱處理設備以及各種處理設備的載入部。然而，為了易於理解，在本揭露內容的例示實施例中，將描述一個例子，其中將該蓋體開閉設備使用於具體處理設備其中一者的一直立式熱處理設備之中。
如圖1和2所述，直立式熱處理設備1建構成容納於一外殼11之中。外殼11形成該直立式熱處理設備1的外部體。在外殼11內部，具有：一載具運送區域S1，用於對於該熱處理設備1將一載具C運入/運出， 該載具係儲存作為待處理工件的晶圓W的容器；及一晶圓運送區域S2，其為一搬移和裝載區域，用於將載具C之內的晶圓W運入稍後描述之熱處理爐。載具C係如上所述的一FOUP。
載具運送區域S1和晶圓運送區域S2係藉由一分隔壁2加以界定。載具運送區域S1係在空氣氛圍下的一區域，且在其中將儲存於載具C的晶圓W加以運送。載具運送區域S1對應各別處理設備之間的一區域。在本例示實施例中，在直立式熱處理設備1外部的一潔淨室之內的空間可對應該載體運送區域S1。同時，為了抑制氧化物膜形成於運入晶圓運送區域S2的晶圓W之上，晶圓運送區域S2係在例如氮(N2)氣氛圍之一惰性氣體氛圍下，且與載具運送區域S1相較維持於較高的潔淨度和較低的氧濃度。在以下說明中，假設載具運送區域S1和晶圓運送區域S2的配置方向係直立式熱處理設備1的前後方向。
將描述載具運送區域S1。載具運送區域S1包含：一第一運送區域12；及一第二運送區域13，位於該第一運送區域12的後側(在晶圓運送區域S2側)。
如圖2所述，在第一運送區域12之中將二個第一載置單元14設置於左右方向上，且將載具C置放於各個載置單元14之上。在第一載置單元14每一者的載置表面上，將銷15設置於例如三個位置，以將載具C定位。
在第二運送區域13之中，將二個第二載置單元16左右配置，使得第二載置單元16與第一載置單元14前後配置。第二載置單元16每一者建構成可前後移動。如同在第一載置單元14之中，將載具C對準的銷15係設置於第二載置單元16每一者的載置表面上的三個位置。另外，用以固定載具C的鉤16a係設置於各載置表面上。
如圖1所示，用以儲存載具C的載具儲存部18係設置於第二運送區域13的上側。載具儲存部18係以二層以上的架子加以建構，且二個載具C可在各個架子上左右配置。圖1描述一個例子，其中該等架子係二層的。
此外，一載具運送設備21係設置於第二運送區域13之中， 其中該載具運送設備21係用以在第一載置單元14、第二載置單元16、及載具儲存部18之間運送載具C。載具運送設備21包含：一導引單元21a，其水平延伸且可上下移動；一移動單元21b，其水平移動且受該導引單元21a導引；及一關節臂21c，設置於該移動單元21b之上，且用以將載具C固持及水平運送。
晶圓運送埠20係形成於分隔壁2之中，且載具運送區域S1和晶圓運送區域S2係透過晶圓運送埠20彼此連通。開閉門5設置於該晶圓運送埠20之中，以將晶圓運送埠20與晶圓運送區域S2側阻隔。該開閉門5係連接至一驅動單元50，且建構成藉由該驅動單元50可前後及上下移動，從而開啟/關閉該晶圓運送埠20。開閉門5和晶圓運送埠20周邊的配置，稍後將詳細描述。
具有作為爐嘴之開通底部的直立式熱處理爐22，係設置於晶圓運送區域S2之中。在熱處理爐22下方，以架子型式固持複數晶圓W的晶舟23，係透過一絕熱單元24配置於蓋件25之上。蓋件25藉由一升降設備26加以固持，且藉由該升降設備26將晶舟23載運進入熱處理爐22或自熱處理爐22運出。
另外，一晶圓運送設備27係設置於晶舟23和分隔壁2的晶圓運送埠20之間。晶圓運送設備27具有一構造，其中自由前進和縮回的5個臂27c係設置在移動體27b之中。如圖2所示，移動體27b沿著水平延伸的一導引機構27a移動，且如圖1所示繞著一垂直軸旋轉。晶圓運送設備27在晶舟23和第二載置單元16之上的載具C之間運送晶圓W。
圖3和4分別為描述載具C、晶圓運送埠20、及開閉門5的垂直剖面圖和水平剖面圖，且圖5係描述晶圓運送埠20和載具C的立體圖。圖3和4描述一狀態，其中在第二載置單元16之上的載具C被移動到用於將晶圓W遞送自/至晶圓運送區域S2的遞送位置。
將參照圖5描述載具C。載具C包含作為一容器本體的一載具本體31及一蓋體41，且用以支持晶圓W的後側周緣的支持部32係以多層方式設置於載具本體31的左側和右側。晶圓出口33係形成於載具本體31的前側。在圖式中，參考符號34表示晶圓出口33的開口緣部，且嚙 合溝35係形成於開口緣部34的內周邊的上下側每一者的左右側。
固持單元36設置於載具本體31的頂部，用以在上述載具運送設備21運送載具C之時固持載具C。此外，如圖3所示，凹部37和溝部38形成於載具本體31的底側，且凹部37係安裝於第一載置單元14和第二載置單元16的銷15之上。溝部38係與第二載置單元16的鉤16a嚙合，且藉由此嚙合狀態，載具本體31係固定於第二載置單元16之上。
圖6係前視圖，描述部分截面的載具C的蓋體41。如圖6所示，內部空間42係形成於蓋體41之中，且繞一水平軸旋轉的碟形旋轉單元43係設置於該內部空間42的左右側每一者。旋轉單元43包含：一嚙合孔44，用以與稍後描述的一閂鑰67嚙合；及一狹縫45。線性運動單元46係設置於旋轉單元43的上方和下方。在線性運動單元46的基端側，設置銷46a，其中該等銷46a分別延伸於蓋體41的厚度方向及進入狹縫45。當旋轉單元43旋轉90度時，配合狹縫45的移動，銷46a移動進入狹縫45。藉此，線性運動單元46上下移動，並且，形成線性運動單元46的前端的嚙合部47經由透過蓋體41的側向側形成的開口48進出蓋體41。在圖式中，參考符號46b表示線性運動單元46的導引部。當突出至蓋體41外側的嚙合部47與載具本體31的開口緣部34的嚙合溝35嚙合時，蓋體41被固定至載具本體31。此外，在圖6中，將在左側的嚙合部47描述成在一狀態，其中該等嚙合部47突出至蓋體41的外側以固定蓋體41；並且，將在右側的嚙合部47描述成在一狀態，其中該等嚙合部47被引入內部空間42以解除固定。實際上，在左右側的嚙合部47係一起地被引入內部空間42或突出至蓋體41的外側。舉例來說，載具C可設有此一鎖具設備，以鎖定在載具本體31之中的蓋體41。
如圖5所示，在蓋體41的前表面，形成閂鑰67的插入孔40以與旋轉單元43的嚙合孔44重疊(例如，參見圖6)。當閂鑰67插入該插入孔40，抵達嚙合孔44且旋轉旋轉單元43之時，載具C的鎖定可被解除。
此外，如圖5所示，對準凹部401形成於蓋體41的前表面上。當在與對準凹部401對向的支持板61之上的定位銷601插入對準凹部 401之時，將支持板61和載具C對準。此等定位銷601可以管狀形成，使得當它們插入凹部401之時，它們可真空吸附和保持蓋體41。
參照圖4，將描述開閉門5和晶圓運送埠20的構造。在晶圓運送埠20的載具運送區域S1側開口緣部中，將密封構件51安裝於載具本體31的開口緣部34所接觸的位置。此外，將N2氣體供給管52垂直安裝於晶圓運送埠20側緣部。如圖3和4所示，N2氣體供給管52在其上下部分設有氣體供給口53，其中氣體供給口53垂直延伸且供給N2氣體至由在晶圓遞送位置的載具C和開閉門5所圍起的一封閉空間54。此外，在晶圓運送埠20的底部端部分，形成一排氣口55，其在寬度方向延伸。在圖3中，參考符號55a表示設置於排氣口55之中的一多孔構件，以抑制在寬度方向上排氣的偏向。
如圖3所示，各個開閉門5係形成為凹狀彎曲的箱體，其周邊邊緣面對載具運送區域S1側，且一密封構件56係安裝於開口突出部之上。透過此密封構件56，將開閉門5與晶圓運送埠20的緣部加以密接。
蓋體搬移設備6設置在開閉門5的載具運送區域S1側，以搬移蓋體41。蓋體搬移設備6設有一對向板61，其與蓋體41對向且收容蓋體搬移設備6的一驅動單元，其中該對向板61係建構成藉由一往復運動機構62而前後移動。參考符號61a係與蓋體41對向的一對向表面。此外，由於對向板61收容蓋體搬移設備6的驅動單元，對向板61可稱作收容單元61。
如上所述，將用以驅動蓋體搬移設備6的機構部分的驅動單元收容於對向板61的內部，且設置連接至對向板61的該內部空間的一排氣管路602。排氣管路602連接至真空泵604，使得可將對向板61的內部空間加以排氣。參照圖3，排氣管路602建構成，設置二條排氣管路：連接至對向板61的下部的一下排氣管路602a、和連接至對向板61的中央的一中央排氣管路602b，且最終彼此連結為連接至真空泵604的排氣管路602。同時，當能夠將對向板61的內部空間排氣時，可將複數此等排氣管路602安裝於與對向板61的內部空間連通的複數個位置。依據使用，排氣管路602的數量可加以不同地變化。
圖7A和7B係構造圖，描述作為範例的對向板61的內部和其排氣系統。圖7A係俯視圖，描述例示的對向板61的內部和排氣系統，且圖7B係沿著圖7A的截面A-A所取的剖面圖。
參照圖7A，對向板61包含閂鑰67、定位銷601、排氣管路602a、602b、602、排氣口603a、603b、真空泵604、汽缸611、活塞612、旋轉軸構件613、連接構件614、及旋轉碟片615。
各個閂鑰67係一鑰匙，用以在它與載具C的蓋體41的插入孔40嚙合且加以轉動時，解除蓋體41的鎖定。當插入汽缸611的活塞612在箭頭D所示方向上移動時，對應的旋轉軸構件613透過對應的連接構件614旋轉對應的旋轉碟片615，俾使固定至旋轉碟片615的閂鑰67可執行一旋轉動作。此外，藉由將例如空氣的流體供給至汽缸及增加該流體的供給量，可執行活塞612的移動。利用此機構，可旋轉閂鑰67，且當閂鑰由垂直方向旋轉90°至水平方向時，可解除載具C的蓋體41的鎖定。如上所述，對向板61係裝設有蓋體搬移設備6，且其驅動單元係收容於對向板61的內部空間之中。此外，閂鑰67的驅動單元係收容於對向板61的內部，但閂鑰67可旋轉自如地由對向表面61a突出而露出。因此，對向板61不必然在閂鑰67的突出部分呈完全封閉結構。
定位銷601係用於藉由與載具C的蓋體41的凹部401嚙合而將載具C定位的銷。在圖7A中，二條定位銷601係設置於左上部分和右下部分。定位銷601可建構成管狀，且連接至一排氣系統，例如真空泵，以能夠進行真空吸附。亦即是，定位銷601可建構成當其與載具C的蓋體41的凹部401嚙合時加以排氣，從而真空吸附和保持蓋體41。雖然未描述連接至定位銷601的排氣系統和真空泵，該排氣系統和真空泵可異於排氣管路602及真空泵604，或者排氣管路602和真空泵604亦可建構成用於此用途。此外，定位銷601亦可自對向板61的對向表面61a突出而露出。然而，由於不需要移動定位銷601，其連接部分可建構成密封結構。
排氣管路602、排氣口603a、603b、及真空泵604可形成將對向板61的內部空間排氣的排氣系統。一般而言，對向板61的容量係大約1公升。然而，當氧留存於該內部空間之中時，由於氧漏出，可能未將 氧濃度充分降低。亦即是，當氧留存於其內部空間時，由於如上所述對向板61並非完全密封結構，氧可能漏出且進入晶圓運送區域S2。從前，此一對向板61的內部的排氣並未執行。然而，在根據本例示實施例的蓋體開閉設備中，將對向板61的內部空間加以排氣。如此，當搬移蓋體41之時，可充分地將氧濃度降低，且可快速且確實地執行氮置換。
此外，排氣口603a係形成於對向板61的下部，且排氣口603b係形成於對向板61的中央。排氣口603a、603b係連接至排氣管路602a、602b，其在排氣管路602處接合在一起且連接至真空泵604。利用此構造，對向板61的內部空間，可透過藉由真空泵604的真空排氣在排氣口603a、603b每一者處加以排氣。然而，排氣口603a、603b和排氣管路602a、602b的設置位置和數量，可根據其用途而自由地設定。此外，雖然排氣口603a、603b和排氣管路602a、602b二者係藉由單一真空泵604加以排氣，排氣口603a、603b和排氣管路602a、602b可分別連接至獨立的真空泵且藉由該獨立的真空泵加以排氣。以此方式，排氣口603a、603b、排氣管路602a、602b、602和真空泵604的配置和構造可根據其用途而不同地加以製作。
此外，可將具有不同排氣量的各種真空泵604使用於排氣，只要它們可將對向板61的內部空間排氣。舉例來說，可使用具有不低於1L/min的空氣吐出量的真空泵604，且可使用較佳具有3L/min以上，且更佳為5L/min以上的空氣吐出量的真空泵604。作為一具體範例，亦可使用具有大約7L/min空氣吐出量的真空泵604。由於空氣吐出量可相當大而不造成任何問題，所謂「最大空氣吐出流量」並不特定存在。
圖7B係取自對向板61的截面A-A的剖面圖，其中描述閂鑰67的突出部分。此外，描述一個構造，其中閂鑰67係固定至旋轉碟片615。
當設置用以將對向板61的內部空間排氣的排氣系統602a、602b、602、603a、603b、604之時，可實質降低自對向板61之氧的洩漏，使得在搬移載具C的蓋體41時可快速而確實地執行氮置換。
此外，如以上參照圖7A和7B所述，用以驅動閂鑰67的作為驅動單元的各種機械元件係收容於對向板61的內部。當這些元件執行機 械動作時，非常可能發生例如灰塵的異物。根據基於本例示實施例的蓋體開閉設備，由於在將對向板61的內部空間加以排氣時亦可將異物排出，使得對向板61的內部可被淨化，可增進在搬移蓋體41之時的潔淨度。
圖8係垂直剖面圖，描述例示的一個狀態，其中對向板61係密接於蓋體41且固定至蓋體41以將蓋體41搬移。如圖8所述，定位銷601插入蓋體41的凹部401，閂鑰67係與插入孔40嚙合且插入蓋體41的內部。此時，當對向板61的內部空間被充分地排氣時，自對向板61洩漏至外側之氧的量變得非常微小，使得可在低氧狀態下開啟蓋體41。
圖9描述根據第一例示實施例的蓋體開閉設備和載具C(FOUP)之間的關係。如圖9所示，當FOUP的蓋體41被搬移時應執行N2置換的部分，包含四個空間：載具本體31的內部空間(FOUP的內部)；蓋體41的內部空間；收容蓋體41的蓋體搬移設備6的對向板61的內部空間；及開閉門5和FOUP之間的內部空間。舉例來說，吾人相信該四個空間的容量係如下：載具本體31的內部空間係大約40公升；蓋體41的內部空間係大約1公升；對向板61的內部空間係大約1公升；及開閉門5和FOUP之間的內部空間係大約4到5公升。
此處，N2置換習知地從以往開始已對於最大容量(大約40公升)的載具本體31之內的內部空間加以執行，且對於具有次大容量(大約4到5公升)的開閉門5和FOUP之間的內部空間加以執行，而氧排氣如參照圖3所述亦已透過排氣口55加以執行。
然而，對於蓋體搬移設備6的對向板61的內部空間及蓋體41的內部空間，由於小容量(大約1公升)並未造成嚴重問題，從前並未執行排氣。在本例示實施例中，將氧有效率地加以排出，且當接下來供給N2時，N2置換可藉由設置排氣管路602以將對向板61的內部空間排氣而快速地加以執行。
由於蓋體41的內部空間亦被排氣，可增進氧降低功效。這將描述於第二例示實施例。
圖10描述例示的根據第一例示實施例的蓋體開閉設備的流體迴路。參照圖10，描述在蓋體搬移設備6的對向板61的內部空間之中的 由排氣口603a和排氣管路602a經由排氣管路602連接至真空泵604的一排氣系統、由排氣口603b和排氣管路602b連結至排氣管路602且連接至真空泵604的一排氣系統。如圖10所示，由於對向板61的內部空間係一相對小的容量，該空間可利用單一真空泵604共同地真空排氣。此外，在圖10中，示意描述閂鑰67的驅動單元及將蓋體搬移設備6前後移動的驅動單元，這是因為排氣口603a、603b亦可用作抽吸驅動用空氣的排氣系統。亦即是，雖然包含汽缸611和活塞612的驅動單元係描述於圖7A，可使用一構造，其中將排氣口603a、603b配置於由空氣所操作的驅動單元的鄰近區域，俾使使用過的空氣不會洩漏且對向板61的內部空間亦可透過排氣口603a、603b加以排氣。
此外，在圖10中，描述用於設置在對向板61的對向表面61a之上的定位銷601的真空吸附的一排氣系統，以及藉由垂直移動而執行開閉門5的開啟/關閉的驅動系統的空氣管路。如此，在考慮到與例如驅動用空氣管路和真空吸附用排氣管路之平衡的情況下，可將包含排氣口603a、603b、排氣管路602a、602b、602、及真空泵604的排氣系統加以建構。
此外，如圖1所示，直立式熱處理設備1設有由例如一電腦所建構的一控制單元1A。舉例來說，控制單元1A包含：由程式所構成的資料處理單元、記憶體、及CPU，且在該程式中，將命令(個別步驟)設定成將控制訊號自控制單元1A傳送至直立式熱處理設備1的各個單元，以執行上述各個處理過程。舉例來說，藉由控制訊號，將例如載具C的運送、晶圓W的運送、蓋體41的開啟/關閉、開閉門5的開啟/關閉、及供給N2氣體至蓋體41之操作加以控制，且如此如以下所述執行晶圓W的運送和處理。該程式可儲存於電腦可讀記錄媒體(例如軟碟、光碟、硬碟、磁光(MO)盤、及記憶卡)之中，且安裝於控制單元1A之中。
接下來，參照圖1、2、及11至15，將描述作為範例的根據本例示實施例的蓋體開閉設備的操作。此外，直至目前所說明的構成元件將分派以相同的參考符號，且其說明將加以省略。
參照圖1和2，首先，載具C係藉由沿著潔淨室天花板部分 移動的一自動運送機器人(未描述)置放於第一載置單元14之上。接著，載具C藉由載具運送設備21運送至第二載置單元16，且藉由鉤16a固定至第二載置單元16。第二載置單元16係朝向分隔壁2移動。
圖11描述一狀態，其中載具C係密接於晶圓運送埠20。如圖11所示，當第二載置單元16朝向分隔壁2移動時，載具C的開口緣部34係與在分隔壁2的晶圓運送埠20周圍的開口緣部上的密封構件51氣密接觸。
接著，將N2氣體自氣體供給口53供給至載具C和開閉門5之間的封閉空間54，且流動至排氣口55，使得封閉空間54由空氣氛圍替換成氮氛圍。接著，將對向板61朝著蓋體41向前移動。此外，在隨後的操作中，持續N2氣體的供給和自排氣口55的排氣。
圖12描述一狀態，其中蓋體搬移設備6的對向板61係與蓋體41接觸。當對向板61向前移動且接觸蓋體41之時，閂鑰67透過蓋體41的前表面之中的插入孔40導入蓋體41的內部空間42，且插入旋轉單元43的嚙合孔44以與旋轉單元43嚙合。
圖13描述一狀態，其中對向板61真空吸附蓋體41，俾使蓋體41固定至對向板61。在此狀態中，將真空泵604啟動，以啟動對向板61的內部空間的排氣。藉此，將對向板61之內的氧濃度降低。
接下來，當繼續排氣的同時，閂鑰67旋轉90度，藉此轉動蓋體41的旋轉單元43。結果，將在線性運動單元46的前端的嚙合部47引入蓋體41，且將嚙合部47和載具本體31的嚙合溝35之間的嚙合解除。藉此，相對於載具本體31的蓋體41的嚙合解除，而閂鑰67保持於蓋體41之中。
圖14描述將蓋體41搬移的狀態。在蓋體41和載具本體31的鎖定解除之後，在藉由閂鑰67保持蓋體41的狀態下，蓋體搬移設備6朝開閉門5向後移動，藉此開啟載具本體31的晶圓出口33。在此期間，持續自對向板61的內部排氣。
此處，由於將N2氣體持續由氣體供給口53加以供給以形成低氧氛圍，因而在短時間內達到N2置換。
圖15描述開閉門5下降且晶圓W處於開放狀態的情況。當蓋體搬移設備6向後移動且到達開閉門5的內壁時，開閉門5亦一起向後移動。之後，開閉門5下降且自晶圓運送埠20退回，且如圖15所示，載具C的內部空間係對於晶圓運送區域S2開放。
接著，如圖1所示，將在載具C之內的晶圓W藉由晶圓運送設備27相繼地取出，且加以搬移且裝載於晶舟23。當搬移載具C之內的晶圓W之時，將蓋體41關閉且透過與上述操作相反的操作固定至載具本體31。之後，將載置單元16向後移動以將載具C背向分隔壁2移動，且載具C藉由載具運送設備21運送至載具儲存部18且暫時地儲存於其中。
此外，將裝載有晶圓W的晶舟23運載入熱處理爐22，且執行熱處理，例如CVD、退火、和氧化。之後，當將經處理的晶圓W送回時，以與自載具C取出晶圓W時的相同順序將蓋體41開啟。
如上所述，基於根據本例示實施例的蓋體開閉設備、蓋體開閉方法、及熱處理設備，藉由將收容蓋體搬移設備6的驅動單元於其中的對向板61的內部空間排氣，可確保快速地執行N2置換，藉此降低氧濃度。
接下來，參照圖16，將描述根據本實施例的蓋體開閉設備和蓋體開閉方法的處理流程。圖16係根據本實施例的蓋體開閉設備和蓋體開閉方法的處理流程圖。至目前為止所述的構成元件將亦分配以相同的參考符號，且將其說明加以省略。
參照圖16，在步驟S100中，將FOUP(載具C)置放於FIMS門(即晶圓運送埠20)前方的預定位置處。
在步驟S110，將FOUP朝晶圓運送埠20向前移動。
在步驟S120，FOUP的開口緣部係透過密封構件51密接且固定至晶圓運送埠20的開口緣部。此外，在此步驟中，較佳開始自氣體供給口53供給氮氣。
在步驟S130，將蓋體搬移設備6的對向板61的內部空間加以排氣，且將該內部空間內的氧排出。藉此，可防止自對向板61之氧的洩漏。
在步驟S140，對向板61向前移動且與FOUP的蓋體41接 觸，且藉由真空吸附將蓋體41固定至對向板61。在此同時，閂鑰67插入蓋體41的插入孔40且到達嚙合孔44，藉此與嚙合孔44嚙合。
在步驟S150，旋轉閂鑰67，藉此解除FOUP的蓋體41的鎖定。
在步驟S160，在對向板61保持蓋體41的狀態下將對向板61向後移動，以將FOUP的蓋體41搬移。
在步驟S170，藉由自氣體供給口53所供給的N2氣體執行N2置換，且將封閉空間54的內部以氮氣填充。
在步驟S180，當對向板61抵達開閉門5的內壁時，將開閉門5向後移動。
在步驟S190，將開閉門5下降，且晶圓W對直立式熱處理設備1的晶圓運送區域S2開放。
在步驟S200，執行晶圓W的搬移和裝載，使得晶圓被搬移和裝載到至熱處理爐22的預定載入位置，亦即是晶舟23。
在步驟S210，終止氧排氣且終止處理過程。然而，氧排氣可持續執行，或者步驟S210可能不必然被執行。
當執行此處理流程時，將封閉空間54的氧濃度降低，且因此，可快速地執行氮置換。
此外，在本處理過程中，蓋體搬移設備6的對向板61的內部空間的排氣，係開始於FOUP固定至晶圓運送埠的步驟。然而，氧排氣可開始於步驟S130且持續至步驟S150或步驟S160。或者是，氧排氣可執行於步驟S150或S160。
若氧排氣的開始時序係在開啟FOUP的蓋體41之前，該開始時序可根據FOUP的用途設定為各種時序。
(範例)
圖17係一圖表，描述根據第一例示實施例的蓋體開閉設備和蓋體開閉方法的例示執行結果。在圖17中，「A」表示該蓋體開閉設備和蓋體開閉方法的執行結果的特徵，且「B」表示根據一習知範例的蓋體開閉設備和蓋體開閉方法的執行結果。水平軸表示時間[sec]且垂直軸表示氧濃 度[ppm]。
如圖17所示，氧濃度係隨時間推移和氮置換進行而一起降低。然而，在比較當氧濃度抵達30ppm的時間長度時，本例示實施例對應233秒而習知範例對應364秒。
亦即是，吾人可觀察到，將蓋體搬移設備的驅動單元的收容單元排氣的根據本例示實施例的蓋體開閉設備和蓋體開閉方法，與不執行該排氣操作的習知範例的蓋體開閉設備和蓋體開閉方法相較，可在較短的時間長度內抵達目標氧濃度。
因此，利用根據本例示實施例的蓋體開閉設備和蓋體開閉方法，可藉由將蓋體搬移設備的驅動單元的收容單元排氣以降低氧濃度，確保氮置換快速地執行。
(第二例示實施例)
圖18係立體圖，描述根據本揭露內容的第二例示實施例的蓋體開閉設備、蓋體開閉方法、及該蓋體開閉設備的對向板的例子。在第二例示實施例中，各個閂鑰67亦設有一排氣機構，且當閂鑰67插入載具C的蓋體41之時，藉由閂鑰67將蓋體41的內部空間加以排氣。
因此，圖18僅描述對向板61對於第一例示實施例的的變更部分。對於其他構成元件，第一例示實施例的構成元件係可適用。
參照圖18，內部空間63係形成於對向板61的內部，且在內部空間63之內設置各自繞一水平軸旋轉的圓形旋轉單元64、及連接至旋轉單元64且用以轉動旋轉單元64的空氣汽缸65。一個桿狀連接單元66在寬度方向上自各個旋轉單元64的旋轉中心延伸通過對向表面61a，且在連接單元66之上設置例如圓柱形桿的一個閂鑰67。形成各個閂鑰67，以與載具C的蓋體41的旋轉單元43的嚙合孔44嚙合。閂鑰67的形狀不限定於如所示的圓柱形狀，且可為一稜柱形狀，只要該形狀使閂鑰67能夠與嚙合孔44嚙合。該圓柱形狀或該稜柱形狀的角部可為圓形的。
閂鑰67係建構成一沖洗氣體吐出單元，其在該閂鑰的縱向方向上的相對兩端、在連接單元66的延伸方向上、及由該延伸方向所觀察時的左右方向上設有排氣口68。各排氣口68的直徑係例如大約1mm至2 mm。各排氣口68的上游側係連接至排氣路徑(未顯示)，其分別形成於連接單元66和旋轉單元64之中且與管路69連通。管路69的上游側係連接至真空泵605。管路69係由所謂撓性管路構成，且建構成隨旋轉單元64的旋轉而彎曲，以不阻礙旋轉單元64的轉動。
如上所述，第二例示實施例建構成各個閂鑰67形成為具有排氣口68，其經由排氣路徑和管路69連接至真空泵605，使得能夠由閂鑰67排氣。利用此構造，當閂鑰67係與載具C的蓋體41的插入孔40和嚙合孔44嚙合時，可藉由執行透過排氣口68的排氣，將蓋體41的內部空間加以排氣。
圖19係剖面圖，描述根據第二例示實施例的蓋體開閉設備的構造的範例。如圖19所示，閂鑰67插入蓋體41的內部空間。在此狀態中，當啟動作為排氣泵的真空泵605之時，可透過管路69將蓋體41的內部空間排氣。此外，如在第一例示實施例，對向板61的內部空間可藉由真空泵605透過排氣管路602加以排氣，以降低氧濃度。
如上所述，根據基於第二例示實施例的蓋體開閉設備和蓋體開閉方法，由於蓋體41的內部空間以及對向板61的內部空間建構成可將氧加以排出，氧濃度可進一步降低，且從而可確保甚至更快速地執行N2置換。
雖然第二例示實施例包含與第一例示實施例相異的用於蓋體搬移設備的一驅動單元，第二例示實施例可包含與第一例示實施例相同的驅動單元的構造，且不限定於特定的驅動單元構造。
由以上所述，吾人將明瞭本揭露內容的各種實施例以說明為目的已於此加以描述，且在不偏離本揭露內容的範圍和精神的情況下可進行各種修改。因此，適用範圍和精神係由以下申請專利範圍加以表示，而此處所揭露的各種實施例係非限定性。
5‧‧‧開閉門
6‧‧‧蓋體搬移設備
31‧‧‧載具本體
55‧‧‧排氣口
602‧‧‧排氣管路

Claims (10)

  1. 一種蓋體開閉設備，包含：一晶圓運送埠，具有一開口緣部，且建構成藉由一開閉門加以開啟/關閉；一蓋體搬移設備，安裝於該開閉門之上以容納在一收容單元內，且用以將形成為含有具有一開口緣部的一基板出口的一FOUP的一蓋體搬移；及一封閉空間排氣口，形成在該晶圓運送埠的底部端部分上，且當該FOUP的該開口緣部與該晶圓運送埠的該開口緣部密接時，該封閉空間排氣口係用以將形成在該晶圓運送埠的該開閉門與該FOUP之間的一封閉空間排氣，其中，當該蓋體搬移設備搬移該FOUP的該蓋體時，該基板出口的該開口緣部係與該晶圓運送埠的該開口緣部密接，且該蓋體搬移設備包含：一閂鑰，其係配置成自該收容單元突出而與該FOUP的該蓋體嚙合，當該閂鑰旋轉時，能開啟該FOUP的該蓋體，且該閂鑰包括一閂鑰排氣口，該閂鑰排氣口係連接至該閂鑰中的排氣路徑，當該閂鑰排氣口與該FOUP的該蓋體嚙合時，將該閂鑰周邊的空間排氣並將該FOUP的該蓋體的一內部空間排氣；一驅動單元，用以驅動該閂鑰；及一排氣系統，用以將該收容單元之內的一內部空間排氣。
  2. 如申請專利範圍第1項的蓋體開閉設備，其中該排氣系統包含：一排氣管路，穿過該收容單元之內的該內部空間，及一排氣泵，連接至該排氣管路。
  3. 如申請專利範圍第2項的蓋體開閉設備，其中該排氣系統包含複數排氣管路。
  4. 如申請專利範圍第1項的蓋體開閉設備，更包含一沖洗氣體吐出口，用以將沖洗氣體供應至該封閉空間。
  5. 如申請專利範圍第2項的蓋體開閉設備，其中該閂鑰排氣口係連接至一閂鑰排氣管路，且該閂鑰排氣管路係共同地連接至該排氣泵。
  6. 一種熱處理設備，包含：一熱處理爐，用以熱處理基板；如申請專利範圍第1項所載的該蓋體開閉設備；一運送單元，具有一蓋體，該蓋體係藉由該蓋體開閉設備加以搬移，該運送單元用以取出在能夠被取出之狀態的一基板，且用以將該基板運送至一基板固持單元，該基板固持單元將該基板運載進入該熱處理爐；及一升降設備，用以將被固持於該基板固持單元之上的該基板運載進入該熱處理爐。
  7. 一種蓋體開閉方法，包含：使一FOUP的一基板出口的開口緣部密接於藉由一開閉門加以開啟/關閉的一晶圓運送埠的開口緣部；設置一蓋體搬移設備，該蓋體搬移設備包括一閂鑰，該閂鑰係用以與該FOUP的一蓋體嚙合且包括一閂鑰排氣口，該閂鑰排氣口係連接至該閂鑰中的排氣路徑以將該閂鑰周邊的空間排氣，該蓋體搬移設備係安裝於該開閉門之上以容納在一收容單元內；當該FOUP的該開口緣部與該晶圓運送埠的該開口緣部密接時，透過形成在該晶圓運送埠的底部端部分上的一封閉空間排氣口，將形成在該晶圓運送埠的該開閉門與該FOUP之間的一封閉空間排氣；藉由安裝於該開閉門之中的該蓋體搬移設備，搬移該FOUP的該蓋體；在搬移該FOUP的該蓋體之前，將該收容單元之內的一內部空間排氣；及當該蓋體搬移設備的該閂鑰與該FOUP的該蓋體嚙合時，透過該閂鑰排氣口將該FOUP的該蓋體的一內部空間排氣，以搬移該FOUP的該蓋體。
  8. 如申請專利範圍第7項的蓋體開閉方法，其中搬移該FOUP的該蓋體的 步驟包含：使該蓋體搬移設備向前移動且與該蓋體接觸以解除鎖定，及使該蓋體搬移設備保持該蓋體且向後移動，藉此搬移該FOUP的該蓋體，以及在解除該蓋體的鎖定之前，啟動該收容單元之內的該內部空間的排氣。
  9. 如申請專利範圍第8項的蓋體開閉方法，其中使該蓋體搬移設備與該蓋體接觸的步驟包含：使該蓋體搬移設備真空吸附該蓋體，以及啟動該收容單元之內的該內部空間的排氣步驟係與該真空吸附同時開始或在該真空吸附之後開始。
  10. 如申請專利範圍第7項的蓋體開閉方法，更包含：在搬移該FOUP的該蓋體之後，將沖洗氣體供給至該封閉空間。
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