TWM532451U - 導流管及其晶圓盒 - Google Patents

Description

導流管及其晶圓盒

本創作係關於一種改良式的晶圓盒氣體填充裝置，特別是指一種為去除晶圓盒內氧氣、水氣、氣態分子汙染物等的裝置，其可有效提升去除能力及效率。

晶圓廠內部需要維持相當高的潔淨度，以避免空氣中的粉塵等污染物影響到晶圓製程的正常運作、與維持一定的產品良率。但是，要維持整個晶圓廠內部的空氣潔淨，所需的資本支出與營運成本都相當高。因而美商惠普公司早在1983年就提出名為Standard Mechanical Interface(SMIF)的裝置，此項裝置技術的最大效益在於大幅度降低晶圓廠對於潔淨室面積的要求，可以大幅度降低晶圓廠在潔淨室與潔淨室方面的設備投資。但進一步考慮要能夠讓機械手臂能夠順利搬運大量的晶圓，一種命名為晶圓盒FOUP，(Front Opening Unified Pod，FOUP)的SMIF裝置目前正大量的為半導體製造業者所採用。

晶圓盒(FOUP)為運用於半導體製程間運輸及儲存晶圓(Wafer)的裝置，為防止在搬運過程中對晶圓造成的污染，因此對於晶圓盒內部的潔淨程度要求嚴格。隨著半導體之製造線徑有越來越微小化之趨勢，污染防治重點也從粉塵微粒(Particle)擴展到氣狀分子污染物(Airborne Molecular Contamination，AMC)上。倘若晶圓盒有微小粒子及水氣的存在，將造成晶圓污染與產品良率的降低，因此一般以惰性氣體填充在晶圓盒內，並在晶圓輸送的過程中將污染物排出晶圓盒外。

傳統的晶圓盒如第1圖所示，其為習用晶圓盒示意圖，為方便說明晶圓盒10的內部構造，將晶圓盒10以剖開的方式表示，晶圓盒10具有用於放置晶圓的晶圓架5、填充氣體出口2和填充氣體入口6，惰性氣體由填充氣體入口6注入，自填充氣體出口2輸出晶圓盒10。然而，由於填充氣體入口6和填充氣體出口2的配置位置設計不完美，惰性氣體自填充氣體入口6注入後，常有氣體擴散不均或氣體流速不均的現象，使得較多的氧氣及水氣殘存於晶圓盒10內。

由此可見，傳統的晶圓盒或惰性氣體填充裝置，仍有諸多缺失，實非一良善之設計，亟待加以改良。

創作人鑑於上述習知技術所衍生的各項缺點及不足，乃亟思加以改良創新，並經多年苦心孤詣潛心研究後，終於成功研發完成本創作。

本創作之目的在於提供一種改良式的氣體填充裝置，以及應用氣體填充裝置的晶圓盒，係可有效將汙染物排出晶圓盒，尤其是針對氣態分子汙染物，並使晶圓盒內之氣體壓力均勻，達成氣體擴散和流速一致化的效果。

本創作所謂改良式的氣體填充裝置，其實是一種導流管，此種導流管具有一外壁、一內壁；以及複數個導孔，且並排設置於該外壁，作為惰性氣體注入晶圓盒內部的通道。

其中，外壁和內壁之間的距離為漸進式改變，使形成具有一漸擴端口和一漸縮端口的導流管。這種具有漸擴端口和漸縮端口的導流管，可以提高氣體填充量的穩定度，並減少晶圓盒內的汙染物殘留量。

進而，本創作提出一種配置有前述導流管的晶圓盒，可以配置有單個或至少二個導流管，若是配置單個導流管，則可將填充氣體出口和導流管設置在該晶圓盒的對角線兩端之相對位置上，使得導流管能夠發揮其最大效益。

1、10‧‧‧晶圓盒

2‧‧‧填充氣體出口

3‧‧‧導孔

32‧‧‧外壁

34‧‧‧內壁

4‧‧‧導流管

42‧‧‧導流管中心位置

44‧‧‧漸擴端口

46‧‧‧漸縮端口

5‧‧‧晶圓架

6‧‧‧填充氣體入口

7‧‧‧導流管填充氣體入口

8‧‧‧導流管氣體封口

9‧‧‧中壁

92‧‧‧內層

94‧‧‧外層

A‧‧‧導孔夾角

D‧‧‧距離

L‧‧‧對角線

第1圖為習用晶圓盒示意圖；第2圖為本創作晶圓盒示意圖；第3圖為本創作導流管示意圖；第4圖為本創作導孔設置方式示意圖；第5圖為本創作導流管另一實施方式俯示圖；第6圖為本創作導流管另一實施方式示意圖；第7圖為本創作晶圓盒與導流管配置關係示意圖；第8圖為本創作另一晶圓盒與導流管配置關係示意圖。

關於本創作之導流管和晶圓盒，首先請參考第2圖，其為本創作晶圓盒示意圖，為方便說明晶圓盒1的內部構造，將晶圓盒1以剖開的方式表示。在本實施例中，晶圓盒1底部接近開口的位置設置有填充氣體出口2，晶圓盒1底部遠離開口一側的位置設置有導流管4，晶圓架5設置在晶 圓盒1中間的位置。

其中，導流管4上具備有複數個導孔3，並且導流管4靠近晶圓盒1頂端的一側作為導流管氣體封口8，而導流管4靠近晶圓盒1底端的一側與導流管填充氣體入口7相連接，亦即欲通入晶圓盒1內部的惰性氣體，將由導流管填充氣體入口7處注入導流管4，再自導流管4的複數個導孔3進入晶圓盒1內部。

接著，說明應用於晶圓傳送設備的導流管4的結構，請參考第3圖，其為本創作導流管示意圖，導流管4包含：一外壁32、一內壁34，以及複數個導孔3，又複數個導孔3可以連通於外壁32與內壁34之間。

其中，外壁32和內壁34之間具有一距離D，而且在整個導流管4的外壁32和內壁34之間，其距離D並不一致，而是形成一種漸進式的長度改變，使形成具有一漸擴端口44和一漸縮端口46的導流管4。

例如，當導流管4的漸擴端口44設置於靠近晶圓盒1底部的一側，則由漸擴端口44與導流管氣體填充入口7連接，漸縮端口46設置於靠近晶圓盒1頂部的一側，則由漸縮端口46作為導流管氣體封口8，此時，則表示外壁32和內壁34間的距離D，是沿著導流管4，自晶圓盒1頂部的一側向晶圓盒1底部的一側，逐漸變短。

若是其他一般管壁均勻化的導流管，當氣體自導流管氣體填充入口7進入導流管時，氣體首先向整隻導流管擴散，若導流管靠晶圓盒1頂部的一側沒有漸縮端口46的設置，則會導致氣壓積累於頂端，大量氣體自晶圓盒1頂部一側排出，氣流不均。

本創作的導流管4則可以在注入氣體後，由晶圓盒1頂部一側 的漸縮端口46處產生氣體壓阻，降低氣體自晶圓盒1頂部一側流出的量，而使得注入晶圓盒1的氣流均勻。

此外，關於導流管4上的複數個導孔3，請參考第4圖，其為本創作導孔設置方式示意圖，當中，定義以導流管4的外壁32作為圓周，使在導流管4內部產生虛擬的中心線，並以此中心線做為導流管中心位置42，在複數個導孔3中，每一個平行且相鄰的兩個導孔3，與導流管中心位置42形成呈60至90度的導孔夾角A。此角度可以廣泛地將氮氯氣噴灑經過晶圓之間的空隙，使惰性氣體(例如是氮氣)藉著慣性力可到達整個晶圓盒各個角落。

更進一步，導流管4還可以具備雙層構造，請參考第5圖，其為本創作導流管另一實施方式俯示圖。在導流管4的外壁32和內壁34之間還具有一中壁9，中壁9使得在導流管4的內壁34與中壁9之間形成一內層92，在外壁32與中壁9之間形成一外層94。

又導流管4的內層92為多孔性材質，能夠更進一步加強氣流在導流管4內均勻化積累，爾後排出的效果。

而當導流管4為雙層構造時，複數個導孔3係連通於外壁32和中壁9之間，如第6圖，本創作導流管另一實施方式示意圖所示，複數個導孔3位由外壁32和中壁9所形成之外層94內。

請參考第7圖，其為本創作晶圓盒與導流管配置關係示意圖，晶圓盒1內部設置一晶圓架5，並可以配置至少二個導流管4在遠離晶圓盒1開口的一端，由於設置複數個導流管4可以使得惰性氣體在晶圓盒1內能與空氣充份的混合，不會產生氣流死角，而排除氣體分子汙染物。

請參考第8圖，其為本創作另一晶圓盒與導流管配置關係示意圖，為節省成本，當晶圓盒1中僅配置單個導流管4時，為使導流管除汙的增益效果最大化，可以將晶圓盒1中的填充氣體出口2和導流管4設置在晶圓盒1的一對角線L兩端之相對位置上。晶圓盒1內部亦設置一晶圓架5，並且使晶圓架5的設置位置通過對角線L，此時，由於導流管4與填充氣體出口2之間相對位置在對角線L兩端的方式，將使得惰性氣體在晶圓盒1內移動時具有較長的路徑，惰性氣體與空氣混合時間較久，降低氣流死角發生機率，因此也較易排除氣體分子汙染物。

本創作所提供之改良式晶圓盒氣體填充裝置，與其他習用技術相互比較時，更具有下列之優點：

1.本創作之導流管與及其晶圓盒，可有效將雜質氣體排出晶圓盒，達成維持晶圓盒內之壓力。

2.本創作之導流管與及其晶圓盒，使用具有複數個導孔的導流管，故氣體填充效率好，有助於氣體分子汙染物排除效率之提升。

3.本創作之導流管與及其晶圓盒，具有特定導孔夾角與內壁由下而上漸縮的導流管，甚至是具備雙層結構的導流管，可以有效的提高氣體填充之穩定度，降低雜質氣體排除所需時間，可降低填充氣體的需求量。

上列詳細說明係針對本創作之一可行實施例之具體說明，惟該實施例並非用以限制本創作之專利範園，凡未脫離本創作技藝精神所為之等效實施或變更，均應包含於本案之專利範圍之中。

綜上所述，本案不但在空間型態上確屬創新，並能較習用物 品增進上述多項功效，應已充分符合新穎性及進步性之法定新型專利要件，表依法提出申請，懇請貴局核准本件新型專利申請案，以勵創作，至感德便。

3‧‧‧導孔

32‧‧‧外壁

34‧‧‧內壁

4‧‧‧導流管

44‧‧‧漸擴端口

46‧‧‧漸縮端口

D‧‧‧距離

Claims (10)

1. 一種導流管，應用於晶圓傳送設備，該導流管包含：一外壁；一內壁；以及複數個導孔，並排設置於該外壁，其中，該外壁和該內壁之間的距離為漸進式改變，使形成具有一漸擴端口和一漸縮端口的該導流管。
2. 如請求項1所述之導流管，其中在該複數個導孔中，每一平行且相鄰的兩個導孔，與導流管中心位置呈60至90度的導孔夾角。
3. 如請求項2所述之導流管，其中該複數個導孔係連通於該外壁和該內壁之間。
4. 如請求項2所述之導流管，其中該外壁和該內壁之間還具有一中壁，該中壁使得在該導流管的該內壁與該中壁之間形成一內層，在該外壁與該中壁之間形成一外層。
5. 如請求項4所述的導流管，其中該內層為多孔性材質。
6. 如請求項4所述的導流管，其中該複數個導孔係連通於該外壁和該中壁之間。
7. 一種晶圓盒，其包含一填充氣體出口以及如請求項1至6任一項所述之導流管，且該填充氣體出口和該導流管設置在該晶圓盒的一對角線兩端之相對位置上。
8. 如請求項7所述之晶圓盒，其中該漸縮端口設置於該晶圓盒頂部位置，且該漸擴端口設置於該晶圓盒底部位置。
9. 一種晶圓盒，其包含一填充氣體出口，設置在晶圓盒底部接近開口的位置，以及至少二個如請求項1至6任一項所述之導流管，設置在晶圓盒底部遠離開口一側的位置。
10. 如請求項9所述之晶圓盒，其中該漸縮端口設置於該晶圓盒頂部位置，且該漸擴端口設置於該晶圓盒底部位置。