TWI597221B - 基板承載裝置 - Google Patents

Description

基板承載裝置

本發明涉及一種基板承載裝置，尤指一種可用於產線中承載與儲存半導體晶圓的基板承載裝置。

前開式晶圓傳送盒(Front Opening Unified Pod,FOUP)是一種用於於12吋以上的大尺寸晶圓生產線內自動化傳送系統的承載與儲存裝置，FOUP內所承載的晶圓係以水平方向儲存，適合以機械手臂取放。隨著半導體製程的日新月異，已經進入奈米時代，所以製程中的基板或晶圓片需要隔絕來自空氣中微塵，包括雜質、微粒與化學物質等的汙染。FOUP的功用之一就在於確保晶圓能夠避免在每一台生產機台之間的傳送被外部環境中的微塵汙染，進而影響到良率。

在習知技藝中，傳統的FOUP內部用於乘載晶圓的組件，多數是區分成多個垂直配置於箱體不同位置而具有多個凸出部位的元件所共同構成，由各元件中水平高度相當的凸出部位共同承載一片晶圓。由於配置於箱體不同位置，各凸出部位難免因未裝配或製作的公差變異因而導致接觸晶圓的水平位置產生差異，使得晶圓在搬運過程中易於晃動產生瑕疵。更值得注意的問題是應力集中的現象。由於傳統的FOUP內部的承載元件與晶 圓接觸點少數而且面積集中，而大尺寸的晶圓厚重，在承載過程中，容易產生晶圓片在與承載元件接觸部位應力集中的現象，導致鄰近該些接觸部位的晶粒良率偏低。而且，為了將承載元件或組件組裝於FOUP箱體之內，習知技藝常需要使用螺絲之類的扣件。當這些扣件出現於需要高潔淨度的FOUP箱體之內時，扣件周邊所形成的狹縫容易提供微塵堆積的空間，致使FOUP箱體之內難以維持高潔淨度，而儲存其中的晶片易於受到微塵汙染。

為了克服上述關於使用螺絲之類的扣件造成微塵堆積汙染的問題，有人試圖將箱體內部空間包含晶圓承載元件以一體射出成型的方式製作。然而，由於整體結構複雜，模具的流道設計面臨考驗，難以實現於量產所需的良率與品質要求。

職是之故，發明人鑒於習知技術之缺失，乃思及改良發明之意念，終能發明出本案之「基板承載裝置」。

因此，需要一種能夠克服習知FOUP基板承載裝置所存在的問題。為了達成本發明的目的，提出一種基板承載裝置，包含一基板承載組件，該基板承載組件係由多個基板承載元件鉛直堆疊組成，該多個基板承載元件包含至少一定位件，用以界定兩相鄰基板承載元件間之一基板容納空間。

1‧‧‧箱體

11‧‧‧開口

12‧‧‧上表面

13‧‧‧下表面

100‧‧‧基板承載組件

110/170‧‧‧基板承載元件

112‧‧‧定位件

112A/112F‧‧‧定位孔

112B/112D‧‧‧第一定位部

112C/112E‧‧‧第二定位部

113/113A/113B/113C/173‧‧‧承載部

115/175‧‧‧開放環形內緣

121A/121D‧‧‧固定孔

121E‧‧‧固定件

130‧‧‧基板容納空間

200‧‧‧基板

210‧‧‧接觸部位

220‧‧‧外緣

α‧‧‧翹起角度

D‧‧‧距離

150‧‧‧定位銷

第1圖是一示意圖，顯示依據本發明構想之一實施例的基板承載裝置之示意圖；第2圖是一示意圖，顯示依據本發明構想之一實施例的基板承載組件配置於箱體之中；第3圖是顯示多個基板承載元件以鉛直方向堆疊組合的示意圖；第4A圖顯示一基板承載於箱體中的基板承載元件的示意圖；第4B圖顯示基板承載於基板承載元件的上視圖；第4C圖顯示基板承載於基板承載元件時的剖面示意圖；第5A圖是一示意圖，顯示本發明透過定位銷和箱體的固定孔，將基板承載組件固定於箱體的一實施例；第5B圖是箱體上方的示意圖；第5C圖是箱體下方的示意圖；第6A圖是一示意圖，顯示本發明基板承載元件之上凸出部和下凹陷部構型匹配的一實施例；第6B圖是一示意圖，顯示本發明基板承載元件之第一定位部和第二定位部構型匹配的又一實施例；第7圖是一示意圖，顯示本發明基板承載裝置之箱體配置有固定孔以及固定件的一實施例； 第8圖是一示意圖，顯示本發明基板承載元件之上配置一定位孔的另一實施例。

為了讓本發明之上述目的、特徵、和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：

第1圖是顯示一依據本發明構想之實施例的基板承載裝置之示意圖。在第1圖中，基板承載組件100配置於箱體1中。箱體1具有一開口11，可以配置一門(未顯示)而與箱體1共同構成密閉的空間，開口11同時可提供內部所容納之物件之進出所需。基板承載組件100包含多個基板承載元件110，各基板承載元件110上配置至少一定位件112。

請同時參閱第2圖和第3圖，分別顯示基板承載組件100配置於箱體1之中的示意圖以及多個基板承載元件110以鉛直方向堆疊組合的示意圖。如圖所示，各該基板承載元件110具有至少一個定位件112和具有一開放環形內緣115的承載部113。定位件112用以界定兩相鄰基板承載元件間110之基板容納空間130，其中至少一定位件112包含定位孔112A、第一定位部112B和第一定位部112C。第一定位部112B和第二定位部112C構型匹配，使得該多 個基板承載元件110可以鉛直堆疊，組成基板承載組件100；而定位孔112A則提供可被穿透的空間。如第2圖所示，箱體1具有上表面12和下表面13，且上表面12和下表面13各配置有至少一個固定孔121A。由圖中的相關位置可以理解，透過基板承載元件110的定位孔112A和箱體1的固定孔121A，基板承載組件100可牢固的定位且配置於箱體1之中。

本領域專業人士可以從上述的圖中理解，不同於傳統FOUP內垂直配置於箱體不同位置的晶圓乘載組件，本發明的基板承載元件110是水平配置於箱體1之內，而且各個基板承載元件110的幾何構型簡單，適合以射出成型的方式量產，而且用於基板承載元件110射出成型的模具其流道構造也相當單純，產出的成品良率與可靠度都能保持在極高的水準。

第4A圖顯示一基板200承載於箱體1內基板承載元件110的示意圖，箱體1和基板承載元件110以半剖面的方式呈現；第4B圖顯示基板200承載於基板承載元件110的上視圖；第4C圖顯示如第4B圖中基板200承載於基板承載元件110時，沿著剖面線AA所切開的剖面示意圖。如圖所示，多個板承載元件110配置於箱體1中，基板200可通過開口11進出箱體1，而放置於其中一個板承載元件110之上。基板200通常是半導體製程中的晶圓，或是類似製程中的基板。

在第4B圖所顯示的實施例中，基板承載元件的開放環形內緣115上可配置有多個承載部113A、113B和113C，翹起以承載基板200。在另一實施例中，基板承載元件110的承載部113也可以設計成為沿著基板承載元件110的內緣115而翹起的開放環形承載部113。由於本發明的基板承載元件110是單獨承載一基板200，而基板承載元件110的承載部113位於相同的水平位置，所以不會有高低不平的現象，在搬運過程中，不容易產生承載其上的基板200晃動的現象。為了進一步加強上述的功效，依據本發明一實施例，至少一承載部113、113A、113B或113C為彈性材質。此外，無論是多個承載部113A、113B和113C的實施例，或是開放環形承載部113的實施例，由於本發明的基板承載元件110與承載其上的基板200之間都是多點接觸，可以有效的避免基板200的接觸部位210存在應力集中的現象。

參閱第4C圖，承載部113B翹起的角度為α，並接觸基板200底部的接觸部位210，使得接觸部位210和基板200的外緣220之間保持至少一距離D。大型基板，例如直徑12吋以上的晶圓片，具有相當的厚度。傳統的FOUP內所配置的基板程載裝置都是支撐於晶圓片鄰近周邊的部位，這種承載方式將使得晶圓會因為其自身的重量而在靠近中央的部位向下方產生形變，處於長期儲 存狀態下的晶圓將產生內部應力甚至永久形變。本發明所提出的基板承載元件110由於是將支點，也就是承載部113B與基板的接觸部位210設計於和基板200的外緣220具有至少一距離D的位置，基板200鄰近外緣220的部位(圖中靠右側)的重量可以平衡基板200靠近中央的重量，如此一來可以有效減緩靠近中央的部位的向下形變量，大幅減少內部應力，進而避免永久形變的可能。

第5A圖是一示意圖，其顯示本發明透過基板承載元件110的定位孔112A和箱體1的固位孔121A，將基板承載組件100牢固的定位且配置於箱體1之中的一實施例。第5B圖是箱體1上方的示意圖，而第5C圖是箱體1下方的示意圖。本領域專業人士可以理解，雖然第5A-5C圖中所顯示的實施方式是在裝置水平位置相近的每一層(例如箱體1的上表面12和下表面13，或是各基板承載組件100)的相對位置上總共配置4的定位點，然而依據圖中的揭露，本領域專業人士可以將定位點的數量與位置依照需要進行調整。

如第5A圖所示，組裝時，可利用定位銷150分別貫穿相對應位置的固定孔121A和定位孔112A，進而固定基板承載元件之位置，還可以在箱體1的外部將定位銷150以適當的扣件(未顯示)加以固定。由於扣件都是配置於箱體1的外部，所以本發明所提出的基板承載裝置不 需要透過任何配置於箱體中的扣件來固定於箱體之中，所以不會存在因傳統FOUP箱體內的扣件所導致的微塵汙染的問題。

第6A圖與6B圖分別顯示本發明基板承載元件110之第一定位部112D/112B和第二定位部112E/112C構型匹配的其它實施例。本領域專業人士可依據需要而選擇第一定位部和第二定位部構型匹配的方式。在第6A圖所顯示的實施例中，定位件112並不具有定位孔，換句話說，依據此實施例所製作的基板承載元件110可以不需要透過定位孔就可以垂直堆疊成為基板承載組件100，而當箱體的內部配置適合的定位元件(例如構型匹配的凹槽與凸出部)，則可以配置於箱體之中。

第7圖是一示意圖，顯示本發明基板承載裝置之箱體配置有固定孔以及固定件的一實施例。如圖所示，基板承載裝置100之箱體1具有至少一固定孔121D和至少一固定件121E，該至少一固定孔121D的位置和構形可以和第6A圖中基板承載元件110之上突出部112D相配合，而該至少一固定件121E的位置和構形與該下凹陷部112E相匹配。

參閱第8圖，其顯示本發明另一實施例，基板承載元件170之上只配置一個定位孔112F的示意圖。如圖所示，基板承載元件170具有一開放環形內緣175的 承載部173。圖中的定位孔112F為方型，本領域專業人士可以選擇其他構型的定位孔，搭配截面構型相匹配的定位銷(未顯示)而將多個基板承載元件間110組裝於箱體(未顯示)之中。由於定位孔的形狀非圓形，當截面構型相匹配的定位銷(未顯示)嵌入其中時，只需用一組定位孔與定位銷的搭配就能夠產生極佳的固定效果。

綜上所述，本發明所提出的基板承載裝置由易於量產的基板承載元件所組裝而成，每個基板承載元件的內緣單獨承載一基板，可以避免承載部位的應力集中，也可減少承載部位水平高度的變異。本發明所提出的基板承載元件不需要透過設置於FOUP箱體中的扣件來進行組裝，可以免於箱體中扣件附近微塵堆積的問題，是一種極為適合半導體生產線所需的基板承載裝置。

本發明以上述的較佳實施例與範例作為參考而揭露，讀者須了解這些例子是用於描述而非限定之意。凡習知此技藝者，在不脫離本發明的精神與範圍之下，當可做各種組合與修飾，其仍應屬在本發明專利的涵蓋範圍之內。

110‧‧‧基板承載元件

112‧‧‧定位件

112A‧‧‧定位孔

112B‧‧‧第一定位部

112C‧‧‧第二定位部

113‧‧‧承載部

115‧‧‧開放環形內緣

130‧‧‧基板容納空間

Claims (9)

1. 一種基板承載裝置，包含一基板承載組件，該基板承載組件係由多個基板承載元件鉛直堆疊組成，各該多個基板承載元件包含：至少一定位件用以界定兩相鄰基板承載元件間之一基板容納空間；以及一開放環形內緣，具有一承載部，該承載部係開放環形，且沿著該開放環形內緣而翹起。
2. 如請求項1所述之基板承載裝置，其中當該多個基板承載元件的其中之一承載具有一外緣的一基板時，該承載部與該基板的一接觸部位相接觸，且該接觸部位和該基板的該外緣之間保持一特定距離。
3. 如請求項1所述之基板承載裝置，其中該一承載部為彈性材質。
4. 如請求項1或2所述之基板承載裝置，其中該多個基板承載元件的其中之一單獨承載該基板。
5. 如請求項2或3所述之基板承載裝置，其中該基板係一晶圓。
6. 如請求項1所述之基板承載裝置，其中該定位件包含構型匹配的一第一定位部和一第二定位部，使該多個基板承載元件透過各該第一定位部和相鄰的另一基板承載元件的該第二定位部之間的構型匹配而鉛直堆疊。
7. 如請求項6所述之基板承載裝置，其中該基板承載裝置更具有一箱體，該箱體具有至少一固定孔和至少一固定件，該至少一固定孔的位置與該第一定位部相配合，該至少一固定件的位置與構 形與該第二定位部相匹配。
8. 如請求項6所述之基板承載裝置，更包含至少一定位銷，該定位銷穿過該第一定位部和該第二定位部。
9. 如請求項8所述之基板承載裝置，其中該基板承載裝置更具有一箱體，該箱體具有至少一固定孔，該至少一固定孔的位置與該至少一定位銷相匹配。