TWM491030U - 晶圓收納盒及其氣密構件 - Google Patents

Description

晶圓收納盒及其氣密構件

本創作是關於一種晶圓收納盒及其氣密構件，更詳細來說， 本創作係是關於一種加速晶圓收納盒之開啟與充氣過程之晶圓收納盒及其氣密構件。

在目前的半導體製程中，多採用標準式介面(SMIF)系統，確保晶圓在儲存及運輸過程處於氣密狀態，使周圍環境中的微粒不致於附著於晶圓上造成品質劣化。在此儲存與運輸過程中，通常會將晶圓儲存在一密封的晶圓收納盒中，以隔絕外界環境。例如十二吋晶圓廠的標準配備「前開式晶圓盒」(Front Opening Unified Pod,FOUP)已被廣為使用。在如十二吋晶圓廠的奈米銅製程中，其晶圓更容易受到微粒影響而導致氧化、劣化，降低產品良率，所以不同於以往的class 1，需要至少class 1K以上等級的無塵室，才能具備所需的潔淨度。因此如何提高晶圓盒的潔淨度，減少潔淨步驟所需時間，降低晶圓氧化、劣化機會，並提昇晶圓盒的氣密效能，一直是本領域人士的努力方向。

臺灣專利公告號I341282提出了一種配置在門體之內表面四週的邊緣之密封裝置。該密封裝置具有充洩氣閥，藉由充氣使彈性的充氣 密封單元膨脹，來達成確實密封之功效。但是這種充氣密封單元需要複雜的結構與額外的氣密步驟，會導致製程增加，且多次對彈性氣密件的充洩氣也會導致氣密件劣化，產生額外的成本。

臺灣專利公告號I269400提出了一種晶圓容器，包括一具有門框之殼體以及一用於插入門框之門。藉由配置在門之凹槽與彈性密封構件，使殼體與彈性密封構件進入該凹槽，以避免密封構件脫落或滑落。但是隨著晶圓盒的氣密狀態越好，其打開晶圓盒時所遭遇的抵抗就越大。在當前十二吋晶圓製程中，由於需要以機械手臂打開氣密狀態下的晶圓盒的門以便進一步載出晶圓，此開門步驟會在晶圓盒內外產生短時間的內外壓力差，若在此短時間內晶圓盒因氣密而難以開啟，有時會導致系統判斷必須停止機械手臂運作而處於停機狀態，此停機狀態造成生產線的停頓，嚴重降低生產效率，成為亟待解決的新問題。

再者，在目前的技術中，對晶圓盒進行潔淨的製程中需要充入氮氣等潔淨氣體，並以濕度變化做為觀察晶圓盒內潔淨度的指標，而越是能快速降低盒內濕度完成潔淨步驟，則越能減少盒內晶圓暴露於粉塵微粒中並降低晶圓表面產生氧化物的機會，進而更能提高晶圓良率。但現有晶圓盒的充洩氣結構並沒有的額外設計可以加速此步驟的進行，因此如何減少製程所需時間加速充氣效率，成為亟待解決的另一問題。

本創作為了克服先前技術中的缺陷，提出一種晶圓收納盒及其氣密構件，藉由其特殊的早期調壓裝置，在晶圓收納盒面臨壓力變化的狀況時，迅速地進行盒內外壓力的調整，並且可以加速進行盒內氣體的潔 淨步驟，不需要額外步驟並能節省時間、降低成本，改善現有製程問題，增進生產效率。

根據上述構想，本創作提供一種晶圓收納盒之充氣方法，藉由在該晶圓收納盒之一門扉與一門框之間設置具有一早期調壓裝置之一氣密構件，在對該晶圓收納盒充氣時，經由該些早期調壓裝置使該晶圓收納盒內一氣體加速排出。

根據上述構想，本創作提供一種晶圓收納盒之開啟方法，藉由在該晶圓收納盒之一門扉與一門框之間設置具有一早期調壓裝置之一氣密構件，在打開處於一氣密狀態之該晶圓收納盒時，使該晶圓收納盒之內外壓力迅速一致。

1‧‧‧晶圓收納盒

10‧‧‧殼體

11‧‧‧空室

11a‧‧‧開口

12‧‧‧門框

12a‧‧‧角部

13‧‧‧充氣閥

14‧‧‧抽氣閥

15‧‧‧間隙

20‧‧‧門扉

20a‧‧‧內表面

20b‧‧‧外表面

20c‧‧‧周緣部

20c1‧‧‧孔

30‧‧‧氣密構件

30a‧‧‧突起

301‧‧‧第一延伸部

301a、302a‧‧‧凹部(早期調壓裝置)

302‧‧‧第二延伸部

303‧‧‧氣密構件本體

θ‧‧‧夾角

d、d1‧‧‧距離

第一圖表示關於本創作之實施形態之晶圓收納盒1於關閉狀態下之側剖面圖。

第二圖是關於本創作之實施形態之門扉20與氣密構件30之分解圖。

第三圖是第二圖之氣密構件30之A部分之放大圖。

第四圖是第二圖之氣密構件30之B部分之放大圖。

第五圖是第二圖之門扉20關閉狀態下之C部分之放大圖。

第六圖是第二圖之晶圓收納盒1於充氣狀態下之C部分之放大圖。

第七圖是關於本創作之實施形態之氣密構件與習用膠條之氣密效果比較圖。

第八圖是感測器A、B、C及D配置於本創作之門扉的位置圖。

第九圖是充氣氣體流量(LPM)與門扉移動距離(mm)之曲線圖。

本創作可由以下的實施例說明而得到充分瞭解，使得熟習本技藝之人士可以據以完成之，然而本案之實施並非可由下列實施例而被限制其實施型態，熟習本技藝之人士仍可依據除既揭露之實施例的精神推演出其他實施例，該等實施例皆當屬於本創作之範圍。

又，本創作是以「前開式晶圓盒」(FOUP)為例來說明，因此與本案關聯較小之結構，在圖式與說明書中予以省略，且本案不應受限於前開式晶圓盒，只要是具有氣密需求之晶圓收納容器皆屬於本創作之範圍。

請參閱第一圖，表示關於本創作之實施形態之晶圓收納盒1之側剖面圖。如第一圖所示，晶圓收納盒1包括：殼體10與門扉20。殼體10內形成空室11。空室11可用來收納複數個晶圓(圖未顯示)。當門扉20打開時，可看到晶圓收納盒1具有開口11a。晶圓收納盒1是藉由開口11a使晶圓進出。殼體10更具有門框12包圍開口11a，門框12可用來配置門扉20。門扉20是獨立於殼體10之部件，用來配置於門框12並與門框12結合，以關閉晶圓收納盒1之開口11a。

在第一圖中，晶圓收納盒1更包括至少一充氣閥13與抽氣閥14、充氣裝置以及抽氣裝置。充氣裝置(圖未顯示)用以將一充氣氣體充入晶圓收納盒1之空室11。充氣閥13配置於殼體10並連接於該充氣裝置，用以將來自該充氣裝置的該充氣氣體充入空室11。抽氣裝置(圖未顯示)用以從晶圓收納盒1之空室11抽氣。抽氣閥14，配置於殼體10並連接於該抽氣 裝置，用以對空室11抽氣。當上述充氣裝置對充氣閥13進行充氣時，可同時利用上述抽氣裝置經由抽氣閥14進行抽氣。上述關於充氣抽氣之結構，也可參照本案申請人之其他臺灣專利：公告號I341816「具門閂及氣密結構之前開式晶圓盒」以及公告號I379171「充氣設備」，以做為本申請案之補充說明於說明書中。又，該充氣氣體可選自氮氣、惰性氣體及除去水分之純淨氣體。

請參閱第二圖，其為關於本創作之實施形態之門扉20與氣密構件30之分解圖。如第二圖所示，門扉20具有內表面20a與外表面20b。內表面20a面對開口11a，具有周緣部20c。周緣部20c具有可用來安裝氣密構件30之結構。例如，周緣部20c可相對於內表面20a形成為一凹陷結構，並可形成複數個孔20c1。孔20c1可配合氣密構件30之突起30a，使氣密構件30固定於周緣部20c上。又，氣密構件30具有彈性，其材質可選自聚醯胺系、苯乙烯系、聚烯烴系、聚氨酯系等熱塑性彈性體以及橡膠材質。

請參閱第三圖，其為本創作之實施形態之氣密構件30之A部分之放大圖。在第三圖中，氣密構件30包括：第一延伸部301、第二延伸部302以及氣密構件本體303。第一延伸部301位於靠近該周緣之一最外側，第二延伸部302相對於第一延伸部301位於一較內側，其中第一延伸部301與第二延伸部302相隔一距離，且第一延伸部301與第二延伸部302皆從氣密構件本體303向內(即面對空室11之方向)延伸。第一延伸部301與第二延伸部302之延伸方向相對於氣密構件本體303形成有一夾角θ。夾角θ為90°~180°，較佳為120°~150°。又，於第一延伸部301上，更形成有做為第一早期調壓裝置之凹部301a。

請再參閱第四圖，其為本創作之實施形態之氣密構件30之B部分之放大圖。從第四圖可知，於第二延伸部302上，更形成有做為第二早期調壓裝置之凹部302a。需要特別注意，早期調壓裝置除了為凹部外，尚可選自穿孔、縫隙、通道以及槽，且可形成於氣密構件30上之任何部位，較佳為形成於第一延伸部301與第二延伸部302上緣。此外，在本創作之實施形態中，雖然氣密構件30具有兩個延伸部301、302，但也可以只有一個延伸部，或是具有複數個延伸部，原則上延伸部越多，所造成的氣密效果越好。

請參閱第五圖，其為本創作之實施形態之門扉20關閉狀態下C部分之放大圖。在第五圖中，門扉20處於關閉並鎖住狀態。氣密構件30配置於門框12與門扉20之間，即配置於間隙15。也就是說，若無氣密構件30配置於門框12與門扉20之間，空室11會透過間隙15與外界相通。在門扉20的關閉狀態下，由於門框12與門扉20之間有預留間隙15，因此是藉由氣密構件30來隔絕晶圓收納盒1之內外，完成氣密。從第五圖可知，在門扉20關閉時，氣密構件30受到擠壓而變形，因此延伸部301、302之上緣貼緊門框12，使形成於延伸部301、302上緣之凹部301a、302a貼緊門框12，此時，門扉20之內表面20a是相對於門框12之角部12a，更往空室11方向延伸一距離d。

請參閱第六圖，其為第二圖之晶圓收納盒1於充氣狀態下之C部分之放大圖。在第六圖中，當門扉20處於一關閉狀態下，起動充氣裝置以一固定流量來進行充氣至空室11時，由於此時空室1內充滿充氣氣體，使空室11之一內壓大於空室11外之一外壓，使空室11內之氣體推動門扉20向外 移動一距離d1。由於門扉20之位移，進一步導致氣密構件30之變形，延伸部301、302上緣之凹部301a、302a不再貼緊於門框12，充氣氣體除了經由抽氣閥14之外，更得以經由凹部301a、302a排出，如此，可加速晶圓收納盒1內部氣體之排出。

也就是說，從第五及六圖可知，即使門扉20處於關閉狀態，一旦晶圓收納盒1處於充氣狀態時，門扉20會被增大的內壓略往外推，氣密構件30不再緊靠門框12，使晶圓收納盒1內的氣體會從凹部301a、302a排出。請參閱第七圖，其為關於本創作之實施形態之氣密構件30與習用膠條之氣密效果比較圖。第七圖是以晶圓收納盒內的濕度變化為判斷氣密性的基準，從第七圖可知，本創作之氣密構件30在氣密後也具有優於習用膠條之氣密效果。

為了測試本創作之門扉20在充氣時被推動的狀況，申請人在門扉20設置複數個感測器(雷射位移計)來進行測試。請參閱第八圖，其為感測器A、B、C及D配置於本創作之門扉20的位置圖。藉由感測器A、B、C及D可以測量出門扉20各部的位移狀況，隨著充氣氣體的流量越大，門扉20的位移位置也越大，其結果如第九圖。第九圖為充氣氣體流量(LPM)與門扉移動距離(mm)之曲線圖。整理第九圖之相關數據如下表一。由表一可知，越靠近門扉20下方，移動距離(即距離d1)越大，但無論充氣流量多大，門扉移動距離不超過2mm，且即使充氣流量很小，也能使門扉移動至少0.5mm，而達到加速充氣淨化晶圓收納盒1內氣體的效果。

表一

綜合上述，本創作之晶圓收納盒及其氣密構件，是藉由在氣密構件上所形成的早期調壓裝置，在晶圓收納盒面臨壓力變化的狀況時，迅速地進行盒內外壓力的調整，並且可藉此加速進行盒內氣體的潔淨，不需要額外步驟並能節省時間、降低成本，而能改善現有製程問題，增進生產效率。

茲提供更多本創作之實施例如下。

實施例1：一種晶圓收納盒，包括：一殼體，其內形成一具有一開口之空室，並具有一門框包圍該開口；一門扉，用來配置於該門框，以關閉該開口，並具有一外表面與面對該開口且具有一周緣之一內表面；以及一氣密構件，配置於該門扉之一周緣，並位於該門扉與該門框之間，並具有向該空室延伸之一延伸部，其中該氣密延伸部具有一早期調壓裝置，當該門扉處於一關閉狀態下，藉由充氣至該空室，使該空室內氣體從該早期調壓裝置排出。

實施例2：如實施例1所述之晶圓收納盒，其中該早期調壓裝置是選自一凹部、一穿孔、一縫隙、一通道以及一槽所成群組中之一。

實施例3：如實施例1~2所述之晶圓收納盒，更包括：一充氣裝置，用以將一充氣氣體充入該晶圓收納盒之該空室；以及一充氣閥，配置於該殼體並連接於該充氣裝置，用以將來自該充氣裝置的該充氣氣體充入該空室。

實施例4：如實施例1~3所述之晶圓收納盒，更包括：一抽氣裝置，用以從該晶圓收納盒之該空室抽氣；以及一抽氣閥，配置於該殼體並連接於該抽氣裝置，用以對該空室抽氣。

實施例5：如實施例1~4所述之晶圓收納盒，其中該充氣氣體是選自氮氣、惰性氣體及除去水分之純淨氣體所成群組中之一。

實施例6：如實施例1~5所述之晶圓收納盒，其中該延伸部更包括：一第一延伸部，位於靠近該周緣之一最外側，具有至少一第一早期調壓裝置；以及一第二延伸部，相對於該第一延伸部位於一較內側，具有至少一第二早期調壓裝置。

實施例7：如實施例1~6所述之晶圓收納盒，其中該氣密構件之材質是選自聚醯胺系、苯乙烯系、聚烯烴系、聚氨酯系等熱塑性彈性體以及橡膠材質所成群組中之一。

實施例8：一種晶圓收納盒，包括：一殼體，具有一開口與包圍該開口之一門框，其中該開口是用以通過一晶圓；一門扉，用來配置於該門框，以關閉該開口；以及一氣密構件，配置於該門扉與該門框之間，該氣密構件具有至少一早期調壓裝置，當該門扉處於一關閉狀態下進行充 氣至該空室時，經由該至少一早期調壓裝置以加速該晶圓收納盒內一氣體之排出。

實施例9：如實施例8所述之晶圓收納盒，其中該殼體內更形成一具有該開口之空室，該門扉具有面對該開口且具有一周緣之一內表面，該氣密構件具有向該空室延伸之一延伸部。

實施例10：一種晶圓收納盒之充氣方法，藉由在該晶圓收納盒之一門扉與一門框之間設置具有一早期調壓裝置之一氣密構件，在對該晶圓收納盒充氣時，經由該些早期調壓裝置使該晶圓收納盒內一氣體加速排出。

實施例11：一種晶圓收納盒之開啟方法，藉由在該晶圓收納盒之一門扉與一門框之間設置具有一早期調壓裝置之一氣密構件，在打開處於一氣密狀態之該晶圓收納盒時，使該晶圓收納盒之內外壓力迅速一致。

實施例12：一種晶圓收納盒，包括：一門框；一門扉，用來與該門框結合；一氣密構件，設置於該門扉與該門框之間；以及一早期調壓裝置，設於該氣密構件上，用以早期調整該晶圓收納盒之一內外壓力條件。

實施例13：如實施例12所述之晶圓收納盒，其中該晶圓收納盒更包括一具有一開口之空室，該開口被該門扉關閉，該門扉具有面對該開口且具有一周緣之一內表面，該氣密構件具有向該空室延伸之一延伸部。

實施例14：一種晶圓收納盒之氣密構件，其中該晶圓收納盒具一門框與一門扉，該氣密構件包括：一氣密構件本體，用以設置於該門扉與該門框之間；以及一早期調壓裝置，設於該氣密構件上，用以早期調 整該晶圓收納盒之一內外壓力條件。

實施例15：如實施例14所述之晶圓收納盒之氣密構件，其中該晶圓收納盒更包括一具有一開口之空室，該開口被該門扉關閉，該門扉具有面對該開口且具有一周緣之一內表面，該氣密構件具有向該空室延伸之一延伸部。

本創作實屬難能的創新發明，深具產業價值，援依法提出申請。此外，本創作可以由本領域技術人員做任何修改，但不脫離如所附申請專利範圍所要保護的範圍。

30‧‧‧氣密構件

30a‧‧‧突起

301‧‧‧第一延伸部

301a、302a‧‧‧凹部

302‧‧‧第二延伸部

303‧‧‧氣密構件本體

θ‧‧‧夾角

Claims (19)

1. 一種晶圓收納盒，包括：一殼體，其內形成一具有一開口之空室，並具有一門框包圍該開口；一門扉，用來配置於該門框，以關閉該開口，並具有一外表面與面對該開口且具有一周緣之一內表面；以及一氣密構件，配置於該門扉之一周緣，並位於該門扉與該門框之間，並具有向該空室延伸之一延伸部，其中該延伸部具有一早期調壓裝置，當該門扉處於一關閉狀態下，藉由充氣至該空室，使該空室內氣體從該早期調壓裝置排出。
2. 如申請專利範圍第1項所述之晶圓收納盒，其中該早期調壓裝置是選自一凹部、一穿孔、一縫隙、一通道以及一槽所成群組中之一。
3. 如申請專利範圍第1項所述之晶圓收納盒，更包括：一充氣裝置，用以將一充氣氣體充入該晶圓收納盒之該空室；以及一充氣閥，配置於該殼體並連接於該充氣裝置，用以將來自該充氣裝置的該充氣氣體充入該空室。
4. 如申請專利範圍第3項所述之晶圓收納盒，更包括：一抽氣裝置，用以從該晶圓收納盒之該空室抽氣；以及一抽氣閥，配置於該殼體並連接於該抽氣裝置，用以對該空室抽氣。
5. 如申請專利範圍第3項所述之晶圓收納盒，其中該充氣氣體是選自氮氣、惰性氣體及除去水分之純淨氣體所成群組中之一。
6. 如申請專利範圍第1項所述之晶圓收納盒，其中該延伸部更包括：一第一延伸部，位於靠近該周緣之一最外側，具有至少一第一早期調壓裝 置；以及一第二延伸部，相對於該第一延伸部位於一較內側，具有至少一第二早期調壓裝置。
7. 如申請專利範圍第1項所述之晶圓收納盒，其中該氣密構件之材質是選自聚醯胺系、苯乙烯系、聚烯烴系、聚氨酯系等熱塑性彈性體以及橡膠材質所成群組中之一。
8. 一種晶圓收納盒，包括：一殼體，具有一開口與包圍該開口之一門框，其中該開口是用以通過一晶圓；一門扉，用來配置於該門框，以關閉該開口；以及一氣密構件，配置於該門扉與該門框之間，該氣密構件具有至少一早期調壓裝置，當該門扉處於一關閉狀態下進行充氣至該空室時，經由該至少一早期調壓裝置以加速該晶圓收納盒內一氣體之排出。
9. 如申請專利範圍第8項所述之晶圓收納盒，其中該殼體內更形成一具有該開口之空室，該門扉具有面對該開口且具有一周緣之一內表面，該氣密構件具有向該空室延伸之一延伸部。
10. 如申請專利範圍第9項所述之晶圓收納盒，其中該延伸部更包括：一第一延伸部，位於靠近該周緣之一最外側，具有至少一第一早期調壓裝置；以及一第二延伸部，相對於該第一延伸部位於一較內側，具有至少一第二早期調壓裝置。
11. 如申請專利範圍第8項所述之晶圓收納盒，其中該早期調壓裝置是選自一凹部、一穿孔、一縫隙、一通道以及一槽所成群組中之一。
12. 一種晶圓收納盒，包括： 一門框；一門扉，用來與該門框結合；一氣密構件，設置於該門扉與該門框之間；以及一早期調壓裝置，設於該氣密構件上，用以早期調整該晶圓收納盒之一內外壓力條件。
13. 如申請專利範圍第12項所述之晶圓收納盒，其中該晶圓收納盒更包括一具有一開口之空室，該開口被該門扉關閉，該門扉具有面對該開口且具有一周緣之一內表面，該氣密構件具有向該空室延伸之一延伸部。
14. 如申請專利範圍第13項所述之晶圓收納盒，其中該延伸部更包括：一第一延伸部，位於靠近該周緣之一最外側，具有至少一第一早期調壓裝置；以及一第二延伸部，相對於該第一延伸部位於一較內側，具有至少一第二早期調壓裝置。
15. 如申請專利範圍第12項所述之晶圓收納盒，其中該早期調壓裝置是選自一凹部、一穿孔、一縫隙、一通道以及一槽所成群組中之一。
16. 一種晶圓收納盒之氣密構件，其中該晶圓收納盒具一門框與一門扉，該氣密構件包括：一氣密構件本體，用以設置於該門扉與該門框之間；以及一早期調壓裝置，設於該氣密構件上，用以早期調整該晶圓收納盒之一內外壓力條件。
17. 如申請專利範圍第16項所述之晶圓收納盒之氣密構件，其中該晶圓收納盒更包括一具有一開口之空室，該開口被該門扉關閉，該門扉具有面對該開口且具有一周緣之一內表面，該氣密構件具有向該空室延伸之 一延伸部。
18. 如申請專利範圍第17項所述之晶圓收納盒之氣密構件，其中該延伸部更包括：一第一延伸部，位於靠近該周緣之一最外側，具有至少一第一早期調壓裝置；以及一第二延伸部，相對於該第一延伸部位於一較內側，具有至少一第二早期調壓裝置。
19. 如申請專利範圍第16項所述之晶圓收納盒之氣密構件，其中該早期調壓裝置是選自一凹部、一穿孔、一縫隙、一通道以及一槽所成群組中之一。