TWM456581U - 晶圓／光罩密封式載具之充氣淨化系統 - Google Patents

Description

晶圓/光罩密封式載具之充氣淨化系統

本創作係關於一種晶圓/光罩密封式載具之充氣技術領域，具體而言係一種可有效控制及管理充氣狀況的晶圓/晶圓/光罩密封式載具之充氣淨化系統，以達增加晶圓良率、提高生產量與降低成本之效。

按，電子產品不斷朝向輕薄短小、高頻、高效能等特性發展，而欲滿足這個產品發展的方向，用於電子產品中的核心晶片就需微小化與具有高效能，而欲使晶片微小化與具高效能，則需使晶片上的積體電路線徑微細化。受到積體電路微細化及製低成本的影響，晶圓的尺寸越來越大，但每一晶圓的晶片數越來越多，使晶圓價值不斷的提高，因此製程中晶圓上的任何問題都可能造成極大的損失。

但目前晶圓/光罩於製作、清洗、操作與儲存、運輸的過程中，不論係置於容置晶圓/光罩的移轉容器或無塵室的環境中，均存在有不少的微粒、水氣、氣體、化學溶劑分子等有害物質，這些有害物質會附著於晶圓或光罩表面，且在經長時間儲存或曝光製程的加熱後，會於晶圓或光罩表面產生微粒附著、結晶、又或霧化等現象，以光罩應用於黃光微影製程例，其會直接影響到光罩的透光率，進而使光罩上的圖形失真，其會造成晶圓良率降低的現象，且增加清理與改善的時間，造成生產量降低，相對上也會提高營運的成本； 因此，為了解決這個問題，而在半導體製程中，運用自動化物料搬運系統【Automated Material Handling System，AMHS】，與隔離進出料標準機械介面【Standard Mechanical Interface，SMIF】設備，來進行光罩於不使用期間的維護與運送，不但能取代傳統人工搬運、降低無塵室設備之建置與維護成本，還能提升光罩的潔淨度，達到超高生產良率，故近年來，AMHS與SMIF已被列為是國際間半導體廠的標準設備規範。

根據上述技術概念，除了在曝光使用時，晶圓與光罩在運送過程或保存期間，都必須將晶圓或光罩放置在一個高潔淨度、氣密性佳與低氣體逸出【Outgassing】的載具內，如晶圓傳送盒【FOUP】、晶圓運輸盒【FOSB】、光罩傳送盒【Reticle SMIF Pod，RSP】，例如美國專利第US 4,532,970號與美國專利第US 4,534,389號之晶圓、光置密閉移轉系統，有效防止晶圓與光罩受到污染，以確保周圓環境之微粒不致進入緊鄰光罩與晶圓的環境中。

根據上述技術概念，除了在曝光使用時，光罩在運送過程或保存期間，都必須放置在一個高潔淨度、氣密性佳、低氣體逸出【Outgassing】與抗靜電防護【ESD】的光罩傳送盒【Reticle SMIF Pod，RSP】內，以防止晶圓與光罩受到污染，確保光罩的高潔淨度與高生產良率。

而為了提高前述密封式載具的潔淨度，通常會在前述密封式載具內充填乾淨的惰性氣體【如氮氣(N2)】， 以減少有害氣體的為害，然受限於載具氣密性不足的問題，通常在一段時間後，即會因漏氣而失去效果，故近年來業界進一步開發有注入循環潔淨氣體的充氣系統。惟其無法有效的控制其充氣速率與效果，也無法有效保持其進、出氣的平衡，降低其潔淨效果，無法滿足長時間儲存的需求。再者，現有者為了工作方便，其充氣系統通常不具管理設計，造成其氣體不斷的連續性排出，造成不必要的惰性氣體浪費，不僅增加材料成本，同時大量的惰性氣體排入工作環境中，也會對工作人員的健康造成威脅。換言之，如何開發一種充氣速率佳、且可供管理控制的系統，是相當重要的課題。

有鑑於此，本創作即在於解決上述晶圓/光罩無法長時間保持潔淨的問題，而經由本創作人長期從事相關產業的研發與製作經驗，經不斷努力的改良，終於成功開發一種晶圓/光罩密封式載具之充氣淨化系統，藉以克服現有者無法長時間維持潔淨度的問題，進一步增加充氣管理的效能。

因此，本創作主要係在提供一種可長時間維持潔淨度的晶圓/光罩密封式載具之充氣淨化系統，使得晶圓/光罩在儲存過程中，可確保微粒、有害物質不接觸與附著於晶圓或光罩膜表面，進而提升製程良率。

又，本創作另在提供一種可控制的晶圓/光罩密封式載具之充氣淨化系統，藉以加速充氣速率，且維持進、出氣的平衡及穩定，且進一步可供遠端操控與管理， 增進整體製程管理的效能，並可減少氣材的浪費。

基於此，本創作主要係透過下列的技術手段來具體實現前述的目的與效能；其供用於對至少一容置晶圓或光罩之密封式載具進行循環充氣，於一實施態樣中，該系統包含有：一充氣模組、一供氣模組及一處理模組。

其中，充氣模組可氣體連接至該晶圓/光罩密封式載具。供氣模組係氣體連接至充氣模組，以提供一惰性氣體予該充氣模組。處理模組係電性連接至供氣模組，可控制流入該充氣模組之該惰性氣體之流量及/或壓力，藉此可控制地提供惰性氣體予該晶圓/光罩密封式載具。

於本創作之另一實施態樣中，該充氣淨化系統包含有：至少一充氣模組、一供氣模組、一排氣模組及一處理模組。

至少一充氣模組，該等充氣模組上分設有至少一進氣閥件，且該等充氣模組上另分設有至少一排氣閥件；一供氣模組，該供氣模組可提供潔淨之惰性氣體，且該供氣模組利用一進氣管路及至少一連接前述充氣模組之進氣歧管形成一進氣迴路，其中該等進氣歧管並連接充氣模組之進氣閥件，又該等對應各充氣模組之進氣歧管上分別串設有一控制流量之流量調整閥及一檢知流量氣壓之壓力流量計；一排氣模組，該排氣模組可供回收廢氣，且排氣模組利用一排氣導管及至少一連接前述充氣模組之排氣歧管形成一排氣迴路，其中該等進氣歧管並連接充氣模組 之進氣閥件；一處理模組，該處理模組分別與供氣模組之流量調整閥及壓力流量計連接，供接收其檢知訊號與資料，且處理模組連接有一可操控流量調整閥之人機介面，且處理模組並連接有一可顯示壓力流量計數據之顯示單元。

藉此，透過前述技術手段的展現，使得本創作之晶圓/光罩密封式載具之充氣淨化系統在應用時，當載具置於充氣模組上進行充氣時，可透過處理模組檢知及顯示充氣模組的供氣狀況，且依實際狀況調整其流量與壓力，而能迅速完成載具之充氣，並保持載具內部潔淨氣體的進、出穩定性，有效提高其內部潔淨度，可確保微粒、有害物質不接觸與附著於晶圓或光罩膜表面，進而提升製程良率，同時可減少氣體的浪費，避免影響到工作人員的健康，且可供遠端警示監控，使得晶圓/光罩在儲存過程中，能被有效的監控其儲存狀況，增進整體製程管理的效能。

為使 貴審查委員能進一步了解本創作的構成、特徵及其他目的，以下乃舉本創作之若干較佳實施例，並配合圖式詳細說明如后，同時讓熟悉該項技術領域者能夠具體實施。

本創作係一種晶圓/光罩密封式載具之充氣淨化系統，隨附圖例示之本創作具體實施例及其構件中，所有關於前與後、左與右、頂部與底面、上部與下部、以及水平與垂直的參考，僅用於方便進行描述，並非限制本 創作，亦非將其構件限制於任何位置或空間方向。圖式與說明書中所指定的尺寸，當可在不離開本創作之申請專利範圍內，根據本創作之具體實施例的設計與需求而進行變化。

本創作晶圓/光罩密封式載具之充氣淨化系統的詳細構成，則請參照第一、二圖所顯示者，其可供晶圓傳送盒【FOUP】、晶圓運輸盒【FOSB】、光罩傳送盒【Reticle SMIF Pod，RSP】等晶圓/光罩之密封式載具(60)應用，且載具(60)上設有至少一進氣閥件(65)及至少一出氣閥件(66)，該充氣淨化系統包含有至少一充氣模組(10)、一供氣模組(20)、一排氣模組(30)及一處理模組(40)。

該等充氣模組(10)上分設有至少一進氣閥件(11)，且該等充氣模組(10)上另外分設有至少一排氣閥件(12)，又充氣模組(10)表面設有複數定位感測件(13)，供檢知載具(60)是否就充氣位置，再者該等充氣模組(10)上進一步可分設有一資料傳輸元件，於本實施例中此資料傳輸元件可為例如一典型無線射頻識別系統之無線射頻讀取元件【圖中未示】，但並不以此為限。該無線射頻讀取元件可供傳輸與讀取載具(60)上無線射頻標籤的相關資訊。

又該供氣模組(20)可提供潔淨之惰性氣體【如氮氣(N2)】，且供氣模組(20)利用一進氣管路(21)及複數連接前述充氣模組(10)之進氣歧管(25)形成一進氣迴路，其中該等進氣歧管(25)並連接充氣模組(10)之進氣閥件(11)，又供氣模組(20)於進氣管路 (21)上設有一可控制流量與壓力之主流量控制閥(22)，再者對應各充氣模組(10)之進氣歧管(25)上分別串設有一控制流量之流量調整閥(26)及一檢知流量氣壓之壓力流量計(27)。

另排氣模組(30)可供回收廢氣，該排氣模組(30)利用一排氣導管(31)及複數連接前述充氣模組(10)之排氣歧管(32)形成一排氣迴路，其中該等排氣歧管(32)並連接充氣模組(10)之排氣閥件(12)，又排氣模組(30)於排氣歧管(32)上分別設有一檢知元件(35)，供檢知排氣之流量。

再者，該處理模組(40)分別與供氣模組(20)之主流量控制閥(22)、連接各充氣模組(10)之流量調整閥(26)與壓力流量計(27)、以及排氣模組(30)之檢知元件(35)連接，且處理模組(40)進一步連接充氣模組(10)之定位感測件(13)與無線射頻讀取器，供接收其檢知訊號與資料，且處理模組(40)連接有一人機介面(41)，以操控及調整主流量控制閥(22)與流量調整閥(26)的壓力大小與流量速率，且處理模組(40)並連接有一顯示單元(42)，供顯示壓力流量計(27)與檢知元件(35)所測知之數據，再者處理模組(40)進一步連接一遠端電腦(45)，供工作人員於遠端進行系統之監控。

藉此，使得充氣模組(10)可對設置於其上之載具(60)進行循環充氣，讓潔淨之惰性氣體於可受監控的條件下不斷注入載具(60)內，不但可以避免外部微粒與有害物質進入、帶走有害物質，並控制載具(60)內 環境，從而提高載具(60)內空間的潔淨度，更可於受監控的情形下開啟、關閉或調整供氣模組之流量與壓力，從而組構成一智慧型充氣淨化系統，克服習知充氣系統連續性供氣所造成的氣體浪費及惡化工作環境等問題。

至於本創作之實際應用，則係如第一、二圖所示，當以底部具光罩傳送盒作為載具(60)之主要實施例時，本創作之系統可架構於一光罩傳送盒之充氣座(50)，該充氣座(50)具有複數承載板(51)，且承載板(51)邊緣上設有複數供載具(60)定位之定位框(52)，又承載板(51)表面設有兩進氣閥件(11)及兩排氣閥件(12)，再者承載板(51)上進一步設有複數個定位感測件(13)，供檢知載具(60)是否平整設置，再者充氣座(50)之承載板(51)上分別設有一連通該等進氣閥件(11)之進氣接頭(53)及一連通該等排氣閥件(12)之排氣接頭(54)，其中進氣接頭(53)與排氣接頭(54)分別連接供氣模組(20)與排氣模組(30)； 而實際操作時，則係如第二、三及四圖所示，將各載具(60)依序置於對應之充氣座(50)上，使該載具(60)進氣閥件(65)對應該充氣座(50)充氣模組(10)之進氣閥件(11)，而載具(60)出氣閥件(66)則對應該充氣座(50)充氣模組(10)之排氣閥件(12)，當該充氣座(50)充氣模組(10)之定位感測件(13)檢知載具(60)就定位後，接著透過處理模組(40)啟動對應該充氣模組(10)之進氣歧管(25)上的流 量調整閥(26)，以提供潔淨之惰性氣體，且經排氣閥件(12)由排氣模組(30)排出，供進行循環充氣；使用過程中，可透過處理模組(40)取得各充氣模組(10)之壓力流量計(27)與檢知元件(35)的數據，並顯示於顯示單元(42)上，讓工作人員可依實際狀況透過人機介面(41)或遠端電腦(45)進行流量操作，以提高充氣速率，確保載具(60)內部氣體的循環穩定性，且可依各充氣座(50)上是否具有載具(60)透過對應之流量調整閥(26)控制啟閉，以達節省惰性氣體之效，進一步可控制載具(60)內部的環境條件，如溼度、溫度等。

再者，利用每個充氣模組(10)可以藉由壓力流量計(27)、檢知元件(35)，且透過處理模組(40)的人機介面(41)進行微調，並顯示在顯示單元(45)螢幕或是遠端電腦(45)監控，而做到異常警示之功能。

經由前述技術手段的實現，本創作除了前述之效能外，進一步更具有下列的效能與功效增進：

1、透過本創作的循環充氣設計，使載具(60)內部空間保持正壓狀態，因此外部的微粒、水分子等無法進入該載具(60)內，故應用於本創作之載具(60)可不具特殊氣密度之條件下，仍能有效地確保移轉容器內環境的潔淨度，如此可降低載具(60)的設計、製造與組裝成本。

2、由於本創作可將載具(60)內水分子、微粒與有害物質迅速帶出，並不斷注入乾淨的氣體，使該載具 (60)內部環境長時間維持潔淨，減少晶圓/光罩表面之微粒附著與霧化、結晶等現象，防止後續製程時晶圓/光罩發生不可預期的污損，能有效提升良率，且減少晶圓/光罩之清洗與重工的時間，可增加產量，並降低營運成本。

3、又本創作透過處理模組之監控條件下提供適當流量及壓力的循環乾淨氣體，可進一步加速載具(60)材質中硫化物與氨氣等有害物質的釋出，同時依不同製程的需要，預先透過注入的氣體控制其內部環境，如溼度、溫度、甚至特殊製程氣體或物質等，以減少後續製程的處理流程並節省潔淨氣體之耗用量，但仍可以提升良率與降低營運成本。

4、承前所述，因本創作可長時間維持與控制載具(60)內部環境的潔淨度與穩定度，故在儲存晶圓/光罩時不需特別限定某一原則，如早進早出等原則，且減少重新清洗的次數，故可增進晶圓/光罩管理的便利性，進一步降低管理與營運的成本。

藉此，可以理解到本創作為一創意極佳之新型創作，除了有效解決習式者所面臨的問題，更大幅增進功效，且在相同的技術領域中未見相同或近似的產品創作或公開使用，同時具有功效的增進，故本創作已符合新型專利有關「新穎性」與「進步性」的要件，乃依法提出申請新型專利。

(10)‧‧‧充氣模組

(11)‧‧‧進氣閥件

(12)‧‧‧排氣閥件

(13)‧‧‧定位感測件

(20)‧‧‧供氣模組

(21)‧‧‧進氣管路

(22)‧‧‧主流量控制閥

(25)‧‧‧進氣歧管

(26)‧‧‧流量調整閥

(27)‧‧‧壓力流量計

(30)‧‧‧排氣模組

(31)‧‧‧排氣導管

(32)‧‧‧排氣歧管

(35)‧‧‧檢知元件

(40)‧‧‧處理模組

(41)‧‧‧人機介面

(42)‧‧‧顯示單元

(45)‧‧‧遠端電腦

(50)‧‧‧充氣座

(51)‧‧‧承載板

(52)‧‧‧定位框

(53)‧‧‧進氣接頭

(54)‧‧‧排氣接頭

(60)‧‧‧載具

(65)‧‧‧進氣閥件

(66)‧‧‧出氣閥件

第一圖：為本創作之晶圓/光罩密封式載具之充氣淨化 系統的外觀示意圖，其說明各組件的態樣及其相對關係。

第二圖：為本創作之晶圓/光罩密封式載具之充氣淨化系統導壓組裝置的外觀示意圖。

第三圖：為本創作之晶圓/光罩密封式載具之充氣淨化系統於蓋合前的剖面示意圖。

第四圖：為本創作之晶圓/光罩密封式載具之充氣淨化系統於蓋合後的剖面示意圖。

(10)‧‧‧充氣模組

(11)‧‧‧進氣閥件

(12)‧‧‧排氣閥件

(13)‧‧‧定位感測件

(20)‧‧‧供氣模組

(21)‧‧‧進氣管路

(22)‧‧‧主流量控制閥

(25)‧‧‧進氣歧管

(26)‧‧‧流量調整閥

(27)‧‧‧壓力流量計

(30)‧‧‧排氣模組

(31)‧‧‧排氣導管

(32)‧‧‧排氣歧管

(35)‧‧‧檢知元件

(40)‧‧‧處理模組

(41)‧‧‧人機介面

(42)‧‧‧顯示單元

(45)‧‧‧遠端電腦

Claims (9)

1. 一種晶圓/光罩密封式載具之充氣淨化系統，其供用於對至少一容置晶圓或光罩之密封式載具進行循環充氣，該系統包含有：至少一充氣模組，該等充氣模組上分設有至少一進氣閥件，且該等充氣模組上另分設有至少一排氣閥件；一供氣模組，該供氣模組可提供潔淨之惰性氣體，且該供氣模組利用一進氣管路及至少一連接前述充氣模組之進氣歧管形成一進氣迴路，其中該等進氣歧管並連接充氣模組之進氣閥件，又該等對應各充氣模組之進氣歧管上分別串設有一控制流量之流量調整閥及一檢知流量氣壓之壓力流量計；一排氣模組，該排氣模組可供回收廢氣，且排氣模組利用一排氣導管及至少一連接前述充氣模組之排氣歧管形成一排氣迴路，其中該等進氣歧管並連接充氣模組之進氣閥件；一處理模組，該處理模組分別與供氣模組之流量調整閥及壓力流量計連接，供接收其檢知訊號與資料，且處理模組連接有一可操控流量調整閥之人機介面，且處理模組並連接有一可顯示壓力流量計數據之顯示單元；藉此，該載具具有對應充氣模組進氣閥件與排氣閥件之進氣閥件與出氣閥件，使得充氣模組可對設置 於其上之載具進行循環充氣，而組構成一晶圓/光罩密封式載具之充氣淨化系統者。
2. 依申請專利範圍第1項所述之晶圓/光罩密封式載具之充氣淨化系統，其中該等充氣模組表面設有複數定位感測件，且定位感測件並連接至處理模組，供檢知載具是否就充氣位置。
3. 依申請專利範圍第1項所述之晶圓/光罩密封式載具之充氣淨化系統，其中該等充氣模組上分設有一無線射頻識別系統之無線射頻讀取元件，且無線射頻讀取元件並連接至處理模組，而載具上設有對應之無線射頻標籤。
4. 依申請專利範圍第1項所述之晶圓/光罩密封式載具之充氣淨化系統，其中該供氣模組於進氣管路上設有一可控制流量與壓力之主流量控制閥，且主流量控制閥並連接至處理模組。
5. 依申請專利範圍第1項所述之晶圓/光罩密封式載具之充氣淨化系統，其中該排氣模組於排氣歧管上分別設有一檢知元件，且檢知元件並連接至處理模組，供檢知排氣之流量。
6. 依申請專利範圍第1項所述之晶圓/光罩密封式載具之充氣淨化系統，其中該處理模組連接一遠端電腦，供工作人員於遠端進行系統之監控。
7. 依申請專利範圍第1項所述之晶圓/光罩密封式載具之充氣淨化系統，其中該載具可選自晶圓傳送盒、晶圓運輸盒、光罩傳送盒。
8. 一種充氣淨化系統，可氣體連接至一晶圓/光罩密封式載具，該系統包含有：一充氣模組，可氣體連接至該晶圓/光罩密封式載具；一供氣模組，氣體連接至該充氣模組，以提供一惰性氣體予該充氣模組；及一處理模組，該處理模組電性連接至該供氣模組，可控制流入該充氣模組之該惰性氣體之流量及/或壓力，藉此可控制地提供惰性氣體予該晶圓/光罩密封式載具。
9. 依申請專利範圍第8項所述之充氣淨化系統，其中該供氣模組具有一控制流量之流量調整閥及一檢知流量氣壓之壓力流量計，分別電性連接至該處理模組。