TWI790942B - 半導體烘烤箱 - Google Patents

Abstract

一種半導體烘烤箱包括殼體、過濾元件、鼓風機及導流元件。殼體具有外壁與內壁。外壁與內壁之間定義出氣體流道。內壁圍繞出容置空間，且容置空間配置以容納晶圓。過濾元件位於內壁的第一側。氣體流道經由過濾元件與容置空間連通。鼓風機位於氣體流道中。導流元件位於內壁的第二側。導流元件具有進氣口與出氣口。進氣口鄰近且朝向過濾元件，出氣口鄰近內壁的第三側且朝向容置空間。當鼓風機運作時，在氣體流道中形成氣流通過過濾元件進入容置空間及導流元件的進氣口。

Description

半導體烘烤箱

本揭露是有關一種半導體烘烤箱。

用於半導體晶圓的烘烤箱可於半導體製程中固化某些材料的層，且具有排出揮發物的功能。前述能力將會影像產品良率。

一般而言，半導體烘烤箱內部的相對兩側可分別為進氣區與出氣區。然而，進氣區與出氣區的位置與尺寸未經特殊設計，氣流易在烘烤箱內部的角落產生停滯區。當多個晶圓位於烘烤箱內部烘烤時，停滯區將不利於晶圓的固化均勻性。此外，半導體烘烤箱的周圍有氣體流道，可接收從烘烤箱內部之出氣區流出的氣體(即帶有揮發物的氣體)。氣體流道中的加熱器可對使用過的氣體加熱，接著可混入新鮮氣體(即乾淨氣體)，並在進氣區之前排出過多的氣體。然而，上述設計會導致使用過的氣體所佔比例過高，而加入的新鮮氣體所佔比例過低，不僅造成乾淨氣體的浪費，還會造成產品良率下降。

本揭露之一技術態樣為一種半導體烘烤箱。

根據本揭露之一些實施方式，一種半導體烘烤箱包括殼體、過濾元件、鼓風機及導流元件。殼體具有外壁與內壁。外壁與內壁之間定義出氣體流道。內壁圍繞出容置空間，且容置空間配置以容納晶圓。過濾元件位於內壁的第一側。氣體流道經由過濾元件與容置空間連通。鼓風機位於氣體流道中。導流元件位於內壁的第二側。導流元件具有進氣口與出氣口。進氣口鄰近且朝向過濾元件，出氣口鄰近內壁的第三側且朝向容置空間。當鼓風機運作時，在氣體流道中形成氣流通過過濾元件進入容置空間及導流元件的進氣口。

在一些實施方式中，上述導流元件的進氣口的方向與出氣口的方向垂直。

在一些實施方式中，上述導流元件更包括擋板。擋板可移動地位於導流元件的出氣口。

在一些實施方式中，上述鼓風機的位置對應內壁的第二側的位置。

在一些實施方式中，上述內壁的第三側具有出氣口，氣體流道經由第三側的出氣口與容置空間連通。

在一些實施方式中，上述半導體烘烤箱更包括加熱器。加熱器位於氣體流道中，且在第三側的出氣口的下游處與鼓風機的上游處。

在一些實施方式中，上述半導體烘烤箱更包括排氣管。排氣管穿過外壁以連通氣體流道，且排氣管位於加熱器的下游處與鼓風機的上游處。

在一些實施方式中，上述半導體烘烤箱更包括進氣管。進氣管穿過外壁以連通氣體流道，且進氣管位於排氣管的下游處與鼓風機的上游處。

在一些實施方式中，上述半導體烘烤箱更包括閘門。閘門設置於殼體外的排氣管上。

在一些實施方式中，上述半導體烘烤箱更包括傳送門。傳送門位於殼體上，且傳送門與內壁的第二側相對。

在本揭露上述實施方式中，由於半導體烘烤箱具有位於殼體之內壁的第二側的導流元件，且導流元件的進氣口鄰近且朝向過濾元件，導流元件的出氣口鄰近內壁的第三側且朝向容置空間，因此當氣體流道中的鼓風機運作時，在氣體流道中形成的氣流可在通過過濾元件後分成兩部分的氣流，一部分的氣流直接進入容置空間，另一部分的氣流則先進入導流元件的進氣口並從鄰近第三側的導流元件的出氣口流出才進入容置空間。如此一來，可有效防止容置空間的角落產生氣體停滯區。當多個晶圓位於此半導體烘烤箱中烘烤時，將有利於晶圓的固化均勻性(Curing degree uniformity)。

以下揭示之實施方式內容提供了用於實施所提供的標的之不同特徵的許多不同實施方式，或實例。下文描述了元件和佈置之特定實例以簡化本案。當然，該等實例僅為實例且並不意欲作為限制。此外，本案可在各個實例中重複元件符號及/或字母。此重複係用於簡便和清晰的目的，且其本身不指定所論述的各個實施方式及/或配置之間的關係。

諸如「在……下方」、「在……之下」、「下部」、「在……之上」、「上部」等等空間相對術語可在本文中為了便於描述之目的而使用，以描述如附圖中所示之一個元件或特徵與另一元件或特徵之關係。空間相對術語意欲涵蓋除了附圖中所示的定向之外的在使用或操作中的裝置的不同定向。裝置可經其他方式定向(旋轉90度或以其他定向)並且本文所使用的空間相對描述詞可同樣相應地解釋。

第1圖繪示根據本揭露一實施方式之半導體烘烤箱100的上視圖。第2圖繪示第1圖之半導體烘烤箱100使用時的氣流示意圖。為了讓半導體烘烤箱100的內部結構清楚呈現，第1圖與第2圖省略半導體烘烤箱100的上蓋。同時參閱第1圖與第2圖，半導體烘烤箱100包括殼體110、過濾元件120、鼓風機130及導流元件140。殼體110具有外壁112與內壁114。外壁112與內壁114之間定義出氣體流道111。殼體110的內壁114圍繞出容置空間S，且容置空間S配置以容納晶圓W。在本實施方式中，四疊晶圓W分別位於容置空間S的四區域，但並不用以限制本揭露。殼體110的內壁114具有依序連接的第一側115、第二側116與第三側117，第一側115與第三側117相對，第二側116的兩端分別鄰接第一側115與第三側117。此外，半導體烘烤箱100更包括傳送門190。傳送門190位於殼體110上，且傳送門190與內壁114的第二側116相對。傳送門190開啟時可將晶圓W移入或移出容置空間S。

過濾元件120位於內壁114的第一側115。內壁114的第一側115具有主進氣口I。過濾元件120可包括高效率空氣微粒子過濾網(High-efficiency particulate air；HEPA)，其可覆蓋主進氣口I。內壁114的第三側117具有主出氣口O。氣體流道111經由在第一側115的過濾元件120及在第三側117的主出氣口O與容置空間S連通。鼓風機130位於氣體流道111中。

導流元件140位於內壁114的第二側116。導流元件140具有進氣口142與出氣口144。導流元件140的進氣口142鄰近且朝向過濾元件120，且導流元件140的出氣口144鄰近內壁114的第三側117且朝向容置空間S。當鼓風機130運作時，在氣體流道111中可形成氣流F，並通過過濾元件120進入容置空間S及導流元件140的進氣口142。

具體而言，由於半導體烘烤箱100具有位於殼體110之內壁114的第二側116的導流元件140，且導流元件140的進氣口142鄰近且朝向過濾元件120的一部分，導流元件140的出氣口144鄰近內壁114的第三側117且朝向容置空間S，因此當氣體流道111中的鼓風機130運作時，在氣體流道111中形成的氣流F可在通過過濾元件120後分成兩部分的氣流F1、F2，一部分的氣流F2直接進入容置空間S，另一部分的氣流F1則先進入導流元件140的進氣口142並從鄰近第三側117的導流元件140的出氣口144流出才進入容置空間S。如此一來，可有效防止容置空間S的角落(例如右上角的堆疊晶圓W)產生氣體停滯區。當多個晶圓W位於此半導體烘烤箱100中烘烤時，將有利於晶圓W的固化均勻性(Curing degree uniformity)。

第3圖繪示第1圖之導流元件140的擋板146開啟時的立體圖。第4圖繪示第3圖之導流元件140的擋板146關閉時的立體圖。同時參閱第3圖與第4圖，導流元件140更包括擋板146。擋板146可移動地位於導流元件140的出氣口144。這樣的設計，可依實際需求調整出氣口144的開度。

第5圖繪示第2圖之半導體烘烤箱100使用時的局部立體圖。同時參閱第2圖與第5圖，在本實施方式中，導流元件140的進氣口142的方向與出氣口144的方向垂直，可有效將氣流F1導引到角落區流出，如靠近內壁114的第三側117的角落，以避免產生氣體停滯區，提升產品良率。當氣流F1、F2流到容置空間S後，可對容置空間S中的晶圓W(見第1圖)烘烤，接著氣流F1、F2可混合並通過第三側117的主出氣口O，形成氣流F3。

同時參閱第1圖與第2圖，鼓風機130的位置對應內壁114的第二側116的位置。半導體烘烤箱100更包括加熱器150、進氣管160與排氣管170。加熱器150位於氣體流道111中，且在第三側117的主出氣口O的下游處與鼓風機130的上游處。進氣管160穿過外壁112以連通氣體流道111，且進氣管160位於加熱器150的下游處與鼓風機130的上游處。進氣管160可提供新鮮氣體或乾淨氣體(即氣流Fin)進入氣體流道111，如氮氣(N ₂)。排氣管170穿過外壁112以連通氣體流道111。在本實施方式中，排氣管170位於鼓風機130的下游處及過濾元件120的上游處。

氣流F3為流經晶圓W後的氣體，因此帶有揮發物。氣流F3通過加熱器150後可提升溫度，並與新鮮的氣流Fin混合後形成氣流F4，以供鼓風機130送出氣流F。由於氣流Fin可不斷供應以維持氣體品質，排氣管170可排出部分混合後的氣流Fout，剩餘的氣流F便可經過濾元件120過濾，形成前述的氣流F1、F2。

應瞭解到，已敘述過的元件連接關係、材料與功效將不再重複贅述，合先敘明。在以下敘述中，將說明其他型式的半導體烘烤箱。

第6圖繪示根據本揭露另一實施方式之半導體烘烤箱100a的上視圖。第7圖繪示第6圖之半導體烘烤箱100a使用時的氣流示意圖。同時參閱第6圖與第7圖，半導體烘烤箱100a包括殼體110、過濾元件120、鼓風機130、導流元件140、進氣管160與排氣管170。與第1圖實施方式不同的地方在於半導體烘烤箱100a更包括排氣管170a與閘門G。排氣管170a穿過外壁112以連通氣體流道111，且排氣管170a位於加熱器150的下游處與鼓風機130的上游處。進氣管160位於排氣管170a的下游處與鼓風機130的上游處。閘門G設置於殼體110外的排氣管170a上，配置以控制排氣管170a之排出氣流Fout的流量。

在本實施方式中，帶有揮發物的氣流F3通過加熱器150後可提升溫度，接著可經排氣管170a先排出部分的氣流F3，剩餘的氣流F3與新鮮的氣流Fin混合後形成氣流F4，以供鼓風機130送出氣流F。由於氣流Fin可不斷供應以維持氣體品質，另一排氣管170可排出部分混合後的氣流Fout，剩餘的氣流F便可經過濾元件120過濾，形成前述的氣流F1、F2。這樣的配置，可降低氣流F含揮發物的比例，也就是降低使用過的氣體(即氣流F3)比例，提升加入的新鮮氣體(即氣流Fin)比例，讓乾淨氣體使用率提高，延長過濾元件120使用壽命，並提升產品良率。

第8圖繪示第6圖之半導體烘烤箱100a與無導流元件的半導體烘烤箱的固化度-晶圓位置關係圖。同時參閱第6圖與第8圖，晶圓位置可如第6圖橢圓形四區域中的各垂直位置。資料折線L3僅放入少量的晶圓W。資料折線L0為晶圓經無導流元件的傳統半導體烘烤箱以135℃烘烤後的固化度-晶圓位置關係；資料折線L1為晶圓W經具導流元件140的半導體烘烤箱100a以135℃烘烤後的固化度-晶圓位置關係；資料折線L2為晶圓W經具導流元件140的半導體烘烤箱100a以150℃烘烤後的固化度-晶圓位置關係；資料折線L3為晶圓W經具導流元件140的半導體烘烤箱100a以150℃烘烤後的固化度-晶圓位置關係；資料折線L4為晶圓W經具導流元件140的半導體烘烤箱100a以170℃烘烤後的固化度-晶圓位置關係；資料折線L5為晶圓W經具導流元件140的半導體烘烤箱100a以190℃烘烤後的固化度-晶圓位置關係。由第8圖資料折線L0至L5可知，具導流元件140的半導體烘烤箱100a可有效防止容置空間S的角落產生氣體停滯區，有利於晶圓W的固化均勻性(Curing degree uniformity)。

前述概述了幾個實施方式的特徵，使得本領域技術人員可以更好地理解本揭露的態樣。本領域技術人員應當理解，他們可以容易地將本揭露用作設計或修改其他過程和結構的基礎，以實現與本文介紹的實施方式相同的目的和/或實現相同的優點。本領域技術人員還應該認識到，這樣的等效構造不脫離本揭露的精神和範圍，並且在不脫離本揭露的精神和範圍的情況下，它們可以在這裡進行各種改變，替換和變更。

100,100a:半導體烘烤箱 110:殼體 111:氣體流道 112:外壁 114:內壁 115: 第一側 116: 第二側 117: 第三側 120:過濾元件 130:鼓風機 140:導流元件 142:進氣口 144:出氣口 146:擋板 150:加熱器 160:進氣管 170,170a:排氣管 190:傳送門 F,F1,F2,F3,F4,Fin,Fout:氣流 G:閘門 I:主進氣口 L0,L1,L2,L3,L4,L5:資料折線 O:主出氣口 S:容置空間 W:晶圓

當與隨附圖示一起閱讀時，可由後文實施方式最佳地理解本揭露內容的態樣。注意到根據此行業中之標準實務，各種特徵並未按比例繪製。實際上，為論述的清楚性，可任意增加或減少各種特徵的尺寸。 第1圖繪示根據本揭露一實施方式之半導體烘烤箱的上視圖。 第2圖繪示第1圖之半導體烘烤箱使用時的氣流示意圖。 第3圖繪示第1圖之導流元件的擋板開啟時的立體圖。 第4圖繪示第3圖之導流元件的擋板關閉時的立體圖。 第5圖繪示第2圖之半導體烘烤箱使用時的局部立體圖。 第6圖繪示根據本揭露另一實施方式之半導體烘烤箱的上視圖。 第7圖繪示第6圖之半導體烘烤箱使用時的氣流示意圖。 第8圖繪示第6圖之半導體烘烤箱與無導流元件的半導體烘烤箱的固化度-晶圓位置關係圖。

100a:半導體烘烤箱

110:殼體

111:氣體流道

112:外壁

114:內壁

115:第一側

116:第二側

117:第三側

120:過濾元件

130:鼓風機

140:導流元件

142:進氣口

144:出氣口

146:擋板

150:加熱器

160:進氣管

170,170a:排氣管

190:傳送門

G:閘門

I:主進氣口

O:主出氣口

S:容置空間

W:晶圓

Claims (10)

1. 一種半導體烘烤箱，包括： 一殼體，具有一外壁與一內壁，其中該外壁與該內壁之間定義出一氣體流道，該內壁圍繞出一容置空間，該容置空間配置以容納一晶圓； 一過濾元件，位於該內壁的一第一側，其中該氣體流道經由該過濾元件與該容置空間連通； 一鼓風機，位於該氣體流道中；以及 一導流元件，位於該內壁的一第二側，且具有一進氣口與一出氣口，其中該進氣口鄰近且朝向該過濾元件，該出氣口鄰近該內壁的一第三側且朝向該容置空間，當該鼓風機運作時，在該氣體流道中形成一氣流通過該過濾元件進入該容置空間及該導流元件的該進氣口。
2. 如請求項1所述之半導體烘烤箱，其中該導流元件的進氣口的方向與該出氣口的方向垂直。
3. 如請求項1所述之半導體烘烤箱，其中該導流元件更包括： 一擋板，可移動地位於該導流元件的該出氣口。
4. 如請求項1所述之半導體烘烤箱，其中該鼓風機的位置對應該內壁的該第二側的位置。
5. 如請求項1所述之半導體烘烤箱，其中該內壁的該第三側具有一主出氣口，該氣體流道經由該第三側的該主出氣口與該容置空間連通。
6. 如請求項5所述之半導體烘烤箱，更包括： 一加熱器，位於該氣體流道中，且在該第三側的該主出氣口的下游處與該鼓風機的上游處。
7. 如請求項6所述之半導體烘烤箱，更包括： 一排氣管，穿過該外壁以連通該氣體流道，且該排氣管位於該加熱器的下游處與該鼓風機的上游處。
8. 如請求項7所述之半導體烘烤箱，更包括： 一進氣管，穿過該外壁以連通該氣體流道，且該進氣管位於該排氣管的下游處與該鼓風機的上游處。
9. 如請求項7所述之半導體烘烤箱，更包括： 一閘門，設置於該殼體外的該排氣管上。
10. 如請求項1所述之半導體烘烤箱，更包括： 一傳送門，位於該殼體上，且與該內壁的該第二側相對。

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