201136811 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 [0001] 本發明係有關於一種用以存放半導體元件或光罩之存放 裝置，特別是有關於一種具有光罩薄膜（Pellicle f i 1 m)内氣體交換功能之光罩盒。 【先前技術】 [0002] 近代半導體科技發展迅速，其中光學微影技術（Optical Lithography )扮演重要的角色，只要是關於圖形 (pattern)定義，皆需仰賴光學微影技術。光學微影技 術在半導體的應用上，是將設計好的線路製作成具有特 定形狀可透光之光罩。利用曝光原理，則光源通過光罩 杈影至矽晶圓（slllcon wafer)可曝光顯示特定圖案。 然而，由於任何附著於光罩或半導體元件上的塵埃顆粒（ 如微粒、粉塵或有機物）都會造成投影成像的品質劣化， 用於產生圖形的光罩必須保持絕對潔淨，而被投射的石夕 晶圓或者其他半導體元件授亦必須保持絕對清靜， 因此在-般的晶圓製程中，都提供無塵室（仏如r〇〇m) 的環境以避免Μ中的顆粒污染。然而，目前的無塵室 也無法達到絕對無塵狀態。 L^uuoj 099112117 、《V卞守賤眾程皆 白仇心苯的光罩存放裝J 進行光罩的神與，以使光罩保持潔淨；也利 W的半導航件存放裝置進行半㈣元件的 輸，以使半導體元件保持潔淨。光罩存放装置伟在^ 體製程中祕麵群，㈣光罩在· 傳送，並㈣鮮與大氣_觸，避免光料雜質= 表單編號A0101 第4頁/共22頁 0992021479 201136811 而產生變化，而半導體元件存放裝置係在半導體製程中 用於存放半導體元件’以利半導體元件在機台之間的搬 運與傳送，並隔絕半導體元件與大氣的接觸，避免半導 體元件被雜質汙染而產生變化。因此，在先進的半導體 廠中，通常會要求該種用以存放半導體元件或光罩之存 放裝置的潔淨度要符合機械標準介面心士 anieal Interface ; SMIF)，也就是說保持潔淨度在 Class 1 以下。 [0004] Ο 習知的光罩存放盒，如第7圖所示，通常包括一殼罩&， 其上设有一供承托先革^之多個支撐元件c，支撐元件可 支持於光罩d下表面、且限制'光罩兩側邊緣，又支撐元件 c可供光罩貼靠，藉此來穩固光罩。一底座b，其可相對 殼罩a蓋合形成光罩d存放空間。在此同時會在光罩d之存 放裝置中充入氣體以保持潔淨度。 [0005] 然而，為了進一步提升產品的艮率及降低製造之成本， 除了達到潔淨度的標準要求之外’還要克服因為外來氣 G 體對於光罩的汗染。這樣的外來氣體除了大氣以外，還 有兩個來源’其一是源自於高分子材料所製成之放裝置 本身所釋出的氣體（outgasing)，其二是源自於殘留在 光罩或半導體元件表面的微量化學溶液所產生的揮發氣 體。這些非期望氣體會對光罩或半導體元件的表面產生 霧化作用’使得光罩或半導體元件無法再使用而必須報 廢的窘境’使得製造成本增加。因此，如何在習知的光 罩盒中’藉由充入氣體來解決光罩霧化的問題，是一個 重要的議題。有鑒於此，本發明所提供一種具有可以使 099112117 表單編號_ 第5頁，共找頁 咖衝479_〇 201136811 光罩薄膜（Pellicle film)内氣體交換之光罩盒。 【發明内容】 [0006] 依據上述之說明，本發明之一主要目的在提供一種配置 於光罩盒内之氣體交換裝置，利用氣體交換裝置之結構 設計來產生強烈的氣流，並依據白努利定律 (Bernoul 1 i’s Principle)之物理現象，使光罩薄膜詹 (Pellicle film)產生起起浮浮之運動，進而使光罩薄 膜層内部之空氣達成交換之作用。 [0007] 本發明之再一主要目的，係提供一種配置於光罩盒内之 氣體交換裝置，藉由控制光罩盒進行充氣與停止充氣的 過程，使得光罩上的薄膜層内部達成氣體交換之作用。 因此可將内部之雜質與揮發之化學氣體帶出，進而提高 存放裝置的潔淨度，提升產品的良率及降低光罩損壞之 成本。 [0008] 基於上述之目的，本發明首先提供一種配置有氣體交換 結構之光罩盒，光罩盒係由具有第一周壁之蓋板與具有 第二周壁之底板所組成，於蓋板與底板蓋合時，藉由第 一周壁與第二周壁所形成之容置空間來容置並固定一光 罩基板，且第二周壁上至少有一對向上凸起之貫穿孔， 此光罩盒之特徵在於底板之第二周壁上安裝一個氣體交 換結構，其中此氣體交換結構包括：一氣室底板，該氣 室底板四周往上延伸形成一第三周壁；至少一對向下凸 出之貫穿孔，配置於該氣室底板上並間隔相對，且該至 少一對向下凸出之貫穿孔之位置與該底板上之至少一對 向上凸起之貫穿孔相對應；第一隔板，係配置於氣室底 099112117 表單編號A0101 第6頁/共22頁 0992021479-0 201136811 板之第三周壁上並與氣室底板間形成一氣室，且於第一 隔板上形成一氣體通道；一第二隔板，配置於第一隔板 上，並與第一隔板間形成一氣流導引室，且第二隔板之 面積小於第一隔板，使得第二隔板與第三周壁之間形成 空隙。 [0009]
ο 本發明接著提供一種配置有氣體交換結構之光罩盒，光 罩盒係由具有第一周壁之蓋板與具有第二周壁之底板所 組成，於蓋板與底板蓋合時，藉由第一周壁與第二周壁 所形成之容置空間來容置並固定一光罩基板，且該第二 周壁上至少有一向上凸起之貫穿孔，此光罩盒之特徵在 於底板之第二周壁上安裝一個氣體交換結構，其中此氣 體交換結構包括：一氣室底板，該氣室底板四周往上延 伸形成一第三周壁；至少一對向下凸出之貫穿孔，配置 於該氣室底板上並間隔相對，且該至少一對向下凸出之 貫穿孔之位置與該底板上之至少一對向上凸起之貫穿孔 相對應；；第一隔板，係配置於氣室底板之第三周壁上 並與氣室底板間形成一氣室，且於第一隔板上形成一氣 體通道；一第二隔板，配置於第一隔板上，並與第一隔 板間形成一氣流導引室，且第二隔板之面積小於第一隔 板，使得第二隔板與第三周壁之間形成空隙；以及一個 光罩基板，此光罩基板之結構包括：一上表面與一下表 面；一個矩形框架，具有一厚度並形成於光罩基板之上 表面之上；一換氣孔，係配置於矩形框架之一側邊上； 一薄膜層，係形成於框架上，使得薄膜層藉由框架之厚 度與光罩基板之上表面之間形成一封閉空間。 099112117 表單編號Α0101 第7頁/共22頁 0992021479-0 201136811 [0010] 本發明接著在提供一種配置有氣體交換結構之光罩盒， 係由具有第一周壁之蓋板與具有第二周壁之底板所組成 ，於蓋板與底板蓋合時，藉由第一周壁與第二周壁所形 成之容置空間來容置並固定一光罩基板，且該第二周壁 上至少有一向上凸起之貫穿孔，此光罩盒之特徵在於底 板之第二周壁上安裝一氣體交換結構，其中氣體交換結 構包括：一氣室底板，該氣室底板四周往上延伸形成一 第三周壁；至少一對向下凸出之貫穿孔，配置於該氣室 底板上並間隔相對，且該至少一對向下凸出之貫穿孔之 位置與該底板上之至少一對向上凸起之貫穿孔相對應； 一第一隔板，係配置於氣室底板之第三周壁上並與氣室 底板間形成一氣室，且於第一隔板上形成一氣體通道； 一第二隔板，配置於第三周壁上並與第一隔板間形成一 氣流導引室，且第二隔板之四周邊上配置有複數個孔隙 〇 [0011] 經由本發明所提供之設計，可隨時隨地並快速的交換光 罩薄膜内部之空氣，進一步的防止内部沈積的雜質與作 業揮發之化學氣體損壞光罩内部之重要線路圖案。 【實施方式】 [0012] 由於本發明係揭露一種配置氣體交換結構之光罩盒，其 中所利用到的一些關於光罩、光罩盒，光罩盒中的支撐 件或是充氣口等之結構及配置，係利用現有技術來達成 ，故在下述說明中，並不作完整描述。此外，於下述内 文中之圖式，亦並未依據實際之相關尺寸完整繪製，其 作用僅在表達與本創作特徵有關之示意圖。 099112117 表單編號A0101 第8頁/共22頁 0992021479-0 201136811 [0013] Ο [0014] 首先，請參閱第1圖，係為本發明之具有氣體交換功能之 光罩盒剖視示意圖。如第1圖所示，光罩盒係由一上蓋板 10Α與一下蓋板10Β所形成，其中上蓋板10Α是由蓋板 10ΑΑ與相連接的第一周壁103所形成，而下蓋板10Β則由 與底板10ΒΒ連接之第二周壁105所形成，並藉由上蓋板 10Α與下蓋板10Β之第一周壁103與第二周壁105所形成之 容置空間來容置一光罩；其中於底板10ΒΒ之第二周壁105 上至少配置一對向上凸起之貫穿孔13，並在其上安裝一 氣體交換結構，用以將充入之氣體在光罩盒内部形成流 動的氣體流場（Gas Field)。
本發明之氣體交換結構包括係由一氣室底板100以及與氣 室底板100四周連接並往上延伸之第三周壁107所形成； 而氣室底板100上配置有至少一對向下凸出貫穿孔15，此 貫穿孔15配置之位置與第二周壁105上之向上凸起之貫穿 孔13相對應；在本實施例中，向下凸出貫穿孔15係大於 第二周壁105上之向上凸起之貫穿孔13 ;因此，氣體交換 結構即可藉由貫穿孔15與第二周壁105上之貫穿孔13接合 成一體；例如：將氣體交換結構安裝於第二周壁105上時 ，向上凸起之貫穿孔13會卡合入向下凸出之貫穿孔15， 且向下凸出之貫穿孔15會因卡合之故，其凸出之部位會 接觸於第二周壁105上，因此，使得氣體交換結構會與第 二周壁105保持一距離。當向上與向下貫穿孔13、15結合 成一體時，向上貫穿孔13與向下15會連接並形成一對氣 體通道，而此至少一對氣體通道包括至少一充氣口 101及 至少一排氣口 102;。接著，將一個第一隔板20間隔地配 099112117 表單編號A0101 第9頁/共22頁 0992021479-0 201136811 置於氣室底板100之第三周壁107上，並使氣室底板100 與第一隔板20之間形成一氣室11，其中，於第一隔板20 之接近中央部份形成有一氣體通道201。再接著，將一個 第二隔板30間隔地配置並固定於第一隔板20之上，並使 第一隔板20氣室底板100與第二隔板30之間形成一氣流導 引室21，如第1圖所示。 [0015] 一光罩基板40，其包括一上表面41與下表面42 ; —個矩 形框架43，其具有一厚度並形成於光罩基板40之上表面 41上，且該框架43與氣體交換結構之尺寸相同；一換氣 孔49置於矩形框架43之一侧；一個薄膜層45，再形成於 框架43上，使得薄膜層45藉由框架43之厚度與光罩基板 40之上表面41之間形成一封閉空間47。與先前技術相同 ，當光罩基板40放置於光罩盒之上蓋板10A與下蓋板10B 之中時，會被固定在第三隔板30之正上方，使得配置於 框架43上的薄膜層45與第三隔板30相隔一距離。 [0016] 接著，請參考第2圖、第3圖及第4圖，係為本發明之氣體 交換結構中的各隔板俯視示意圖。首先，如第2圖所示， 一個氣室底板100上配置至少一對向下凸出之貫穿孔15 ; 而在一較佳實施例中，氣室底板100上配置兩對向下凸出 之貫穿孔15，而在底板10BB上亦會配置兩對向上凸起之 貫穿孔13 ;該向下凸出之貫穿孔15會與向上凸起之貫穿 孔13結合形成一對充氣口 101與一對排氣口 102 ;當光罩 盒放置於一部裝載設備（未顯示於圖中）之上時，裝載 設備（Lord Port)上的充氣裝置與排氣裝置（未顯示 於圖中）會與充氣口 101及排氣口 102接觸，然後藉由充 099112117 表單編號A0101 第10頁/共22頁 0992021479-0 201136811 氣裝置注入乾燥及清潔之氣體至氣密的光罩盒中，並由 排氣裝置將光罩盒中的氣體抽出，因此，在光罩盒中會 形成一個氣體的流場。接著，請再參考第3圖，係於一第 一隔板20之接近中央處上配置一氣體通道201，其目的是 當注入氣體充滿於氣室底板100與第一隔板20之間的氣室 11時，用以提供注入氣體之流動路徑，很明顯地，當注 入氣體由氣體通道201流出時，其注入氣體的流速會增加 ，且當氣體通道201愈小時，注入氣體的流速會愈快；此 外，本實施例對氣體通道201之形狀並不加以限制，例如 Ο :也可以由複數個貫穿孔來形成。再接著，請再參考第4 圖，第二隔板30上係固定於第一隔板20上，並使得第二 隔板30與一隔板20之間形成一氣流導引室21，而其固定 之方式可以是由配置於第二隔板30四個角落上的柱狀物 來固定於第一隔板20上，對此固定方式本發明並不加以 限制。同時，第二隔板30與氣室底板100之第三周壁107 間均勻地保持空隙；當注入氣體由氣體通道201高速流出 後，第二隔板30會將此高速氣體阻隔並迫使高速氣體從 0 第二隔板30與第三周壁107間的空隙流出。因此，很明顯 地，本發明之第二隔板30的面積小於第一隔板20。 [0017] 此外，第二隔板30之另一實施方式，如第5A圖、第5B圖 所示。首先，請參考第5A圖，將第二隔板30上係配置並 固定於第一隔板20上使得第二隔板30與一隔板20之間形 成一氣流導引室21 ;由於，第二隔板30固定於底板10B之 第三周壁107以及第一隔板20之上，使得第二隔板30與第 一隔板20之間形成一氣流導引室21。當第二隔板30固定 099112117 表單編號A0101 第11頁/共22頁 0992021479-0 201136811 於第三周壁107時，其可以藉由配置於第二隔板30四周的 孔隙301，迫使高速氣體從第三隔板30之孔隙301流出； 同時，本實施例並不對孔隙301之形狀加以限制。 [0018] 接著要強調的是，本實施例之具有氣體交換結構可以使 用一體成形之方式製造，例如：使用射出成型或是射壓 成型之技術，而其材質可以是高分子材料；此外，本實 施例之具有氣體交換結構之也可以使用組裝之方式形成 ，例如：使用衝壓（stamping)製程來形成氣室底板 100、第一隔板20及第二隔板30等各個部份，而其材質可 f 以是高分子材料或是金屬材料。 [0019] 再接著，請參考第6A圖，係為本發明第一實施例之具有 氣體交換結構之光罩盒在充氣狀態之示意圖。當光罩盒 已被裝載至裝載設備（Lord Port)之上後，在充氣狀 態之時刻，裝載設備會控制充氣裝置由充氣口 101將氣體 注入氣室底板100與第一隔板20之間的氣室11 ;當注入之 氣體在氣室11中的壓力達到飽和時，會經由第一隔板20 之氣體通道201將氣體帶入第一隔板20與第二隔板30之間 、 的氣流導引室21 ;很明顯地，當氣體由一個或是多個充 氣口 101注入至氣室11時，初期會造成氣室11中的氣流混 亂，因此本發明於第一隔板20上形成一氣體通道201之目 的即在使注入氣體於氣室11中的壓力達到飽和時，氣體 能統一由氣體通道201讓進氣口體流出至氣流導引室21。 接著，在氣流導引室21内之氣體因受第一隔板20與第二 隔板30狹窄空間及氣體通道201推力之壓迫影響，氣流會 快速的往第二隔板30與氣室底板100之第三周壁107間的 099112117 表單編號A0101 第12頁/共22頁 0992021479-0 201136811 空隙加速流動；再者，此時裝載設備也會同時控制排氣 裝置會將氣體由排氣口 102抽出；藉由裝載設備控制充氣 裝置與排氣裝置對光罩盒進行注入氣體及抽出注入的氣 體的過程中，使得注入的氣體能夠在光罩盒中形成一個 氣體流場。接著，請參考第6A圖中的箭頭方向；當氣體 流場流經氣室底板100之氣體交換結構後，氣體經由氣室 底板100之第三周壁107間的空隙快速流動，由於光罩基 板40之框架43上的薄膜層45與第三隔板30相隔一距離， 故當氣體快速流過氣室底板100之第三周壁107間的空隙 〇 時，氣體流場也會同時將薄膜層45與第二隔板30之間的 氣體一起由A處帶走，而使得在B處的壓力變小於薄膜層 45與光罩基板40之上表面41之封閉空間47中的壓力，同 時，也會有部份氣體會經由框架43上的換氣孔49擴散進 入封閉空間47中，導致薄膜層45產生向下拉之拉力，並 向第二隔板30靠近，此即為一種白努力定律（ Bernoulli’s theorem )所形成之物理現象。很明顯 地，當本實施例之框架43的至少一上配置有多個換氣孔 〇 49時，其也可以形成白努力之物理現象，對此，本實施 例也不加以限制。 [0020] 在充氣過程中，氣體除了會由換氣孔49擴散進入封閉空 間47外，亦會由薄膜層45穿透進入。而薄膜層45在使用 初期時，因為穿透率較高，可藉由大量流體充氣以提高 氣體交換效率。但薄膜層45使用至末期時，氣體交換過 程會因為薄膜之低穿透率而增加氣體交換阻力，導致薄 膜形變增加，為避免充氣過程中薄膜層45變形量大於末 099112117 表單編號A0101 第13頁/共22頁 0992021479-0 201136811 期薄膜層45可承受之形變，因此需藉由適當地調低充氣 流量以延長薄膜使用壽命 [0021] 再接著，請參考第6B圖，係為本發明之具有氣體交換結 構之光罩盒在停止充氣狀態之示意圖。當裝載設備會控 制充氣裝置停止對充氣口 101充氣時，由於氣體所形成之 流場消失，此時.，再依據白努力定律（Bernou 11 i ’ s theorem )之現象，而光罩盒内部A處與B處壓力會恢復 平衡，故薄膜層4 5被往下之拉力量便會消失，因此，薄 膜層45會恢復原來之狀態，並藉此薄膜層45恢復原狀之 力量，可以將封閉空間47内部之氣體由換氣孔49排出。 然後，這些氣體會被排氣裝置由排氣口 102抽出並排出至 光罩盒外。很明顯地，本實施例之光罩盒可以在裝載設 備對充氣裝置之進行充氣與停止充氣的過程中，藉由氣 體流場所產生的白努力定律之現象，使得薄膜層45做運 動，而此運動狀態類似人類的呼吸狀態，故可以藉由控 制光罩基板40上薄膜層45與框架43之間的規律運動，進 而將封閉空間47中或是光罩基板40之上表面41上的雜質 或是揮發之化學氣體帶出，以達成清潔之功效。 [0022] 雖然本發明以前述之較佳實施例揭露如上，然其並非用 以限定本發明，任何熟習相像技藝者，在不脫離本發明 之精神和範圍内，當可作些許之更動與潤飾，因此本發 明之專利保護範圍須視本說明書所附之申請專利範圍所 界定者為準。 【圖式簡單說明】 [0023] 第1圖係本發明之剖視示意圖 099112117 表單編號A0101 第14頁/共22頁 0992021479-0 201136811 [0024] 第2圖係本發明第一實施例底板之俯視示意圖 [0026] [0027] [0028] [0029] [0030] [0031] 〇 [0025] 第3圖係本發明第一實施例第一隔板之俯視示意圖 第4圖係本發明第一實施例第二隔板之俯視示意圖 第5A圖係本發明第二隔板另一實施例之俯視示意圖 第5B圖係本發明第二隔板另一實施例之剖視示意圖 第6A圖係本發明第—實施例充氣狀態之剖視示意圖 第6B圖係本發明第一實施例停止充氣之狀態示意圖 第7圖係習知光罩存放盒示意圖 【主要元件符號說明】 Μ丨Η [0032] 10Α上蓋板 [〇〇33] 10ΑΑ 蓋板 [0034] 10Β下蓋板10ΒΒ底板 [〇〇35] 11 氣室 [0036] 13向上凸起之貫穿孔 [0037] 15向下凸出之貫穿孔
OOS003 η __I 板 底 口 室 氣 氣 充 ο 1 ο ο 11 [0040] 102 排氣口 [0041] 1 0 3 第一周壁 [0042] 105 第二周壁 099112117 表單編號Α0101 第15頁/共22頁 0992021479-0 201136811 [0043] 107第三周壁 [0044] 20 第一隔板 [0045] 21 氣流導引室 [0046] 201氣體通道 [0047] 30 第二隔板 [0048] 301孔隙 [0049] 40 光罩基板 [0050] 41 上表面 [0051] 42 下表面 [0052] 43 框架 [0053] 45 薄膜層 [0054] 47 封閉空間 [0055] 49 換氣孔 [0056] a 殼罩 [0057] b 底座 [0058] c 支撐元件 [0059] d 光罩 099112117 表單編號A0101 第16頁/共22頁 0992021479-0