TWI719031B - 具有具一單一本體構造之一門之晶圓載具 - Google Patents

Abstract

本發明揭示一種前開口晶圓載具，其包含：一容器部分，該容器部分包含一頂部壁、一底部壁、一對側壁、一後壁及相對於該後壁之一門框，該門框界定一前開口；及一門，其可移除地容納於該門框中用於封閉該前開口。該門具有一單一本體構造及包含具有一最小體積之一或多個自動化介面容納特徵之一實質上平滑外表面，當該晶圓載具在使用中時該實質上平滑外表面最小化可陷留於該晶圓載具門與一設備前端模組之間之氧之量。

Description

具有具一單一本體構造之一門之晶圓載具 [相關申請案之交叉參考]

本申請案主張2015年6月15日申請之美國臨時申請案第62/175,834號之權利及優先權，該申請案之全文為了全部目的以引用的方式併入本文中。

本發明大體上係關於晶圓載具且更特定言之係關於此等晶圓載具之門。

半導體晶圓在處理期間經受許多步驟。此通常需要在工作站或設施之間運送複數個晶圓以用於處理。半導體晶圓易碎且容易由實體接觸或震動且由靜電損害。進一步半導體製造程序對藉由顆粒或化學物質之污染極其敏感。因此，作為減小污染對晶圓之有害影響，已開發專門容器以最小化污染之產生且隔離晶圓與容器外部之污染。此等容器通常包含一可移除門，該可移除門具有墊片或用於提供門與容器本體之一緊密密封之其他構件。例示性容器包含前開口晶圓傳送盒(FOUP)、前開口裝運箱(FOSB)及多應用載具(MAC)，其中門封閉容器之一前開口。

隨著半導體之尺度變小，即，隨著每單位面積之電路之數目增加，因此呈顆粒之形式之污染變得更成問題。可毀壞一電路之顆粒之 大小減小且接近分子位準。因此，可期望在半導體晶圓之製造、處理、運送及儲存之全部階段期間之更佳顆粒控制。另外，隨著電路幾何形狀變小，在一低氧環境中處理晶圓變得重要。

可使用惰性沖洗在一晶圓載具(例如，諸如一FOUP)內且同樣地藉由維持一低氧環境而在一惰性設備前端模組(EFEM)內控制氧。然而，參考圖1，歸因於已知FOUP門之構造方法，氧可變得陷留於容置定位於FOUP門蓋10與基底12之間之閂鎖機構6之腔2中。因而，當一銜接FOUP之門由一裝載埠移除時，陷留氧可逸出，瞬時增加EFEM內之氧濃度且因此潛在損害電路幾何形狀。

本發明大體上係關於晶圓載具且更特定言之係關於此等晶圓載具之門。在一項闡釋性實施例中，一種前開口晶圓載具包含：一容器部分，其包含一頂部壁、一底部壁、一對側壁、一後壁及相對於該後壁之一門框，該門框界定一前開口；及一門，其可移除地容納於該門框中用於封閉該前開口。該門具有一單一本體構造及當該晶圓載具在使用中時可最小化可陷留於該晶圓載具與一設備前端模組之間之氧之量之一實質上平滑外表面。

在另一闡釋性實施例中，一種晶圓容器包含：一容器部分，其具有一前開口；及一門，其經構形以與該容器部分密封接合。該門具有一單一本體構造且包含一實質上平坦外表面及一內表面，該外表面包含一或多個凹入自動化介面特徵且該內表面包括形成於其中之一或多個凹槽。該晶圓容器進一步包含繞該門之一周邊延伸之一墊片，當該門容納於該容器部分之該前開口中時該墊片接合該容器部分以氣密密封該容器部分。

在又一闡釋性實施例中，一種最小化一晶圓載具與具有一門之一設備前端模組之間之陷留氧之方法包含：在鄰近該設備前端模組之 一開口之一裝載埠上銜接一晶圓載具；打開該設備前端介面模組之該門；及使該門與該晶圓載具之該容器部分脫離。該晶圓載具包含一容器部分及一門。該門具有一單一本體構造且包含一外表面及一內表面。該外表面實質上平坦且包含一或多個凹入自動化介面特徵。該內表面包含對該門提供結構支撐之一或多個肋。具有該等凹入自動化特徵之該實質上平坦外表面最小化可損害電子電路之陷留於該晶圓載具與該設備前端模組之間之氧及其他氣體。該門不需要一機械閂鎖機構。

提供前述總結以促進本發明獨有之一些創新特徵之一理解且不意欲係一完全描述。可藉由將整個說明書、申請專利範圍、圖式及摘要視為一整體而獲得本發明之一完全瞭解。

2‧‧‧腔

6‧‧‧閂鎖機構

10‧‧‧FOUP門蓋

12‧‧‧基底

20‧‧‧晶圓容器

22‧‧‧容器部分

24‧‧‧門

26‧‧‧頂部

28‧‧‧側把手

30‧‧‧機械凸緣

32‧‧‧底部

34‧‧‧左側

36‧‧‧右側

40‧‧‧門框

42‧‧‧門開口

44‧‧‧打開內部

46‧‧‧晶圓架

50‧‧‧外表面

54‧‧‧鎖孔

56‧‧‧門銷插口

60‧‧‧磁體/磁性元件

64‧‧‧門周邊

66‧‧‧凹穴/槽

72‧‧‧晶圓墊

74‧‧‧後側

78‧‧‧凹槽

82‧‧‧肋

83‧‧‧頂部

84‧‧‧晶圓接合部分

86‧‧‧中心

90‧‧‧左側

92‧‧‧右側

102‧‧‧密封件

106‧‧‧插頭

108‧‧‧通道/槽

110‧‧‧頂部

112‧‧‧底部

114‧‧‧左側

116‧‧‧右側

120‧‧‧晶圓載具

128‧‧‧設備前端模組

130‧‧‧晶圓載具門

132‧‧‧設備前端模組(EFEM)門

202‧‧‧方塊/程序步驟

206‧‧‧方塊/程序步驟

210‧‧‧方塊/程序步驟

當結合隨附圖式考量各項闡釋性實施例之以下描述時可更完全理解本發明，其中：圖1係具有包含一蓋及一基底之一門之一已知FOUP之一透視圖。

圖2係根據本發明之實施例之一FOUP之一透視圖。

圖3係根據本發明之一FOUP門之一正視圖。

圖4A及圖4B係根據本發明之實施例之圖3中展示之FOUP門之後視圖。

圖5係圖4B中展示之FOUP門之一分解後視圖。

圖6係與一設備前端模組互動之一晶圓載具之一示意圖。

圖7繪示根據本發明之實施例之用於最小化一晶圓載具與一EFEM之間之陷留氧之程序步驟。

雖然本發明服從各種修改及替代形式，但本發明之細節已在圖式中藉由實例展示且將詳細描述。然而，應理解，本發明不將本發明之態樣限於所描述之特定闡釋性實施例。相反地，意圖係涵蓋落於本 發明之精神及範疇內之全部修改、等效物及替代例。

如本說明書及隨附申請專利範圍中所使用，單數形式之「一(a/an)」及「該」包含複數指示物，除非本內容脈絡中清楚另外指明。如此說明書及隨附申請專利範圍中所使用，通常採用術語「或」在其意義上包含「及/或」，除非本內容脈絡中清楚另外指明。

應參考圖式閱讀以下詳細描述，其中不同圖式中之類似元件相同編號。不必須按比例之詳細描述及圖式描繪闡釋性實施例且不意欲限制本發明之範疇。所描繪之闡釋性實施例僅意欲為例示性。任何闡釋性實施例之選定特徵可併入一額外實施例中，除非明確相反地陳述。

圖2繪示一例示性晶圓容器20。圖2中展示之晶圓容器20係一FOUP。雖然在一FOUP之背景內容中描述本文中描述之實施例，但熟習此項技術者將通常理解，本文中揭示之許多概念可應用至其他晶圓容器且更特定言之其他前開口晶圓容器。

如圖2中展示，晶圓容器包含一容器部分22及一門24。容器部分包含具有一機械凸緣30之一頂部26、具有動態耦合板(未展示)之一底部32、一左側34、一右側36及界定一門開口42之一門框40，該門開口42引至具有用於支撐若干半導體晶圓之晶圓架46之一打開內部44。門24經構形以與容器部分22之門框40密封接合以當門24與容器部分22接合時維持晶圓容器20內之一氣密密封環境。一對側把手28可提供於容器部分22之左側34及右側36上使得容器20可由一人拾起且手動移動。

晶圓容器20可由各種熱塑性聚合物材料製成，且更特定言之，晶圓容器20可由經設計以最小化粒子脫落之熱塑性聚合物製成。在一些情況中，晶圓容器20可包含一電子障壁材料或靜電耗散材料。晶圓容器20之一部分(若非全部)可射出模製。

圖3提供一例示性門24之一放大正視圖。門24可射出模製或機械加工且可由與容器部分22相同或不同之材料形成。根據本發明之各項實施例，門24具有一單片單一本體構造，其包含經構形以當FOUP銜接於一裝載埠上時最小化可陷留於晶圓容器門24與EFEM之間之氧之量之一實質上平坦或平滑外表面50。門24之外表面50僅包含與自動化設備介接所需之彼等自動化設備介面特徵。例示性自動化介面設備特徵包含鎖孔54及一門銷插口56。形成鎖孔54使得其等能夠與SEMI標準鎖介接，且形成門銷插口56使得其能夠與SEMI標準門銷介接。一平坦表面包圍鎖孔54及插口56以容許門之外表面50與SEMI標準真空杯介接。

自動化設備介面特徵54、56形成於門24之外表面50中使得其等提供與自動化設備介接所需之最小體積。自動化設備介面特徵54、56可藉由透過機械加工或去芯自門移除材料而形成，或其等可在門24之射出模製期間形成。在一些情況中，將鎖孔54自門之後側去芯使得其等能夠允許SEMI標準鎖在孔中旋轉。鎖孔之後側可包含一罩或一插頭，如本文中將更詳細描述。提供一實質上平坦或平滑外表面50且最小化形成於門24之外表面50中之自動化設備特徵之體積可減小當晶圓容器20銜接於一裝載埠上時變得陷留於晶圓容器20之門24與EFEM之間之氧及其他氣體之體積。最小化陷留氧及其他氣體之量降低當自晶圓容器20移除門24時可釋放至EFEM中之氧及其他氣體之量。

再次參考圖3，在一些實施例中，如本文中將更詳細描述，門24可包含繞門周邊64分佈之複數個磁體60，該複數個磁體60形成可用於將門24固定至容器部分22之一磁性閂鎖系統之一部分。容器部分22可包含經構形以與繞門周邊64提供之磁體60互動之對應數目個磁體或含亞鐵特徵。在一些情況中，磁體60容納於提供於門周邊64中之個別凹穴或槽66中。

圖4A及圖4B展示各提供根據本發明之不同實施例之門24之後視圖。圖4A展示未包含一晶圓墊之門24之一實施例，而圖4B展示其中一晶圓墊72提供於門24之後側74上之門24之一實施例。如圖4A及圖4B之各者中展示，已除去門腔且複數個凹槽78形成於門之後側74中。在一些情況中，凹槽78可藉由(諸如藉由機械加工或去芯)自門之後側移除材料而形成。在其他情況中，凹槽78可在門之射出模製期間形成。凹槽78界定一或多個肋82。

肋82結構上支撐門24且最小化門之潛在變形。在一些實施例中，如圖4A及圖4B中展示，肋82由凹槽78界定使得其等自門24之一中心86徑向向外延伸且具有一輪輻或拖車輪(wagon wheel)構形。此僅係一實例。通常將理解，凹槽78及肋82可具有其他構形。舉例而言，複數個凹槽78及肋82可形成沿著門24之後側74之一格柵。在其他實例中，凹槽78及肋82可沿著門24之後側74水平或垂直延伸。在又其他實例中，凹槽78及肋82可形成同心環。在一些情況中，如展示，門亦不包含一機械閂鎖機構。

在一些實施例中，如圖4B中展示，包含複數個晶圓接合部分84之一晶圓墊72可提供於門24之後側74上。在一些情況中，晶圓墊72容納且保持於形成於門之後側74中之一凹槽中。晶圓墊72可藉由卡扣配合、壓接配合、干涉配合或其他保持構件而保持於門24之後側74上。如圖4B中展示，晶圓墊72自門24之頂部83延伸至門24之底部85且相對於門24之左側90及右側92中心定位。

圖5係圖4B中展示之門24之一分解圖。在圖5中可更容易見到門24之一些額外特徵。此包含繞門24之一周邊延伸之一密封件102及參考圖3先前介紹之複數個磁體60。亦可在圖5中更容易見到可用於密封、罩或另外封閉形成於門24之外表面中之一或多個自動化介面特徵(例如，54)之後側之一或多個插頭106或蓋，如本文中揭示。在一些 實施例中，如圖5中可見，門不包含一門腔且亦不包含一機械閂鎖機構。除去門腔亦可最小化變得陷留於門中之氧之量。門亦不包含一機械閂鎖機構。代替性地，使用複數個磁體60以將門24固定至容器本體。

如圖5中展示，門24可包含保持於鄰近門周邊向內延伸至門中之一密封件容納溝槽(未展示)中之一密封件102(有時亦稱為一墊片)。當門容納於門框中時密封件容納溝槽面對容器部分之內部。溝槽通常構形為一通道，其具有一底部座表面、兩個相對側表面及經構形以將密封件102保持於溝槽中之一上凸緣部分或肩。在許多情況中，密封件102由可具有40至80硬度之蕭氏A級硬度之熱塑性或熱固性彈性體形成。當門24與容器部分接合時，密封件102有助於維持晶圓載具內之氣密密封環境。

除了密封件102之外，門24可包含由繞門之一周邊分佈之複數個磁性元件60界定之一磁性閂鎖系統。各門側可包含一單一磁性元件或多個磁性元件60。磁性元件60可併入熟習此項技術者已知之各種磁性材料且可與提供於容器部分上之一對應磁性元件或亞鐵對應體互動以將門24固定於門框內，因此封閉且有效密封晶圓容器。另外，至少一些磁性元件60可包含繞磁性元件之至少一部分之亞鐵屏蔽以屏蔽阻止或屏蔽磁場在一非所要方向上突出且將磁能聚焦於另一方向上(例如，諸如朝向提供於容器部分上之一對應磁性元件)。在一些情況中，如展示，門24之頂部110、底部112、左側112及右側114之各者包含兩個或兩個以上磁性元件60。在一些情況中，磁性元件60可繞門24之周邊彼此間隔一相等距離，但此非必要。在其他情況中，舉例而言，磁性元件60可集合在一起使得其等沿著門24之各自頂部110及底部112居中且沿著門24之側114、116彼此間隔一相等距離，如展示。

磁性元件60可容納於經設定大小以容納且保持磁性元件60之複 數個對應通道或槽108中。磁性元件60可固定於具有一蓋(未展示)之槽108中。適合固定方法之實例可包含將蓋卡扣配合、雷射焊接或超音波焊接至磁性元件60上方之適當位置中。併入磁性元件60之門24可與一SEMI標準裝載埠一起打開。

圖6係展示銜接於鄰近一設備前端模組128之一裝載埠124上之一晶圓載具120之一示意圖。如本文中論述，晶圓載具可係(例如)諸如一FOUP、FOSB或MAC之任何前開口晶圓載具。當晶圓載具120銜接於裝載埠124上時，晶圓載具門130與EFEM門132之間可存在一小間隙。氧及/或其他氣體可陷留於此間隙中。為了最小化可陷留之氧及其他氣體之量，晶圓載具120之門124經構形使得其具有一單一本體構造及面對EFEM之實質上平坦或平滑外表面，如根據各項實施例在本文中描述。門130之單一本體構造連同具有包含具有一最小體積之凹入自動化特徵之一實質上平坦外表面可最小化陷留於晶圓載具與設備前端模組之間之氧，因此防止對EFEM內含有之電子電路之可能損害。

圖7概述根據本發明之實施例之包含用於最小化一晶圓載具與一EFEM之間之陷留氧之程序步驟202、206及210之一方法200。在使用中，在裝載埠上銜接晶圓載具(方塊202)，且打開EFEM之門(方塊206)。接著，藉由容許EFEM接取晶圓載具內含有之半導體晶圓以用於處理之SEMI標準自動化設備而使門與晶圓載具脫離(方塊210)。可最小化晶圓載具與EFEM之間可陷留之氧及其他氣體之量。最小氧陷留可歸因於具有在朝向EFEM之一方向上向外面對之一實質上平坦或平滑外表面之門及具有形成於門之外表面中之一最小體積之自動化設備特徵。最小化陷留氧及其他氣體之量降低當自晶圓容器移除門時可釋放至EFEM中之氧及其他氣體之量。

已因此描述本發明之若干闡釋性實施例，熟習此項技術者將容 易瞭解，可在隨附申請專利範圍之範疇內進行且使用又其他實施例。已在前述描述中闡述由本說明書涵蓋之本發明之許多優點。然而，應理解，本發明在許多方面僅係闡釋性。可詳細；特定言之，在零件之形狀、大小及配置方面進行改變而不超過本發明之範疇。當然，以表達隨附申請專利範圍之語言界定本發明之範疇。

24‧‧‧門

54‧‧‧鎖孔

60‧‧‧磁體/磁性元件

72‧‧‧晶圓墊

74‧‧‧後側

102‧‧‧密封件

106‧‧‧插頭

108‧‧‧通道/槽

110‧‧‧頂部

112‧‧‧底部

114‧‧‧左側

116‧‧‧右側

Claims (6)

1. 一種前開口晶圓載具，其包括：一容器部分，其包含一頂部壁、一底部壁、一對側壁、一後壁及相對於該後壁之一門框，該門框界定一前開口；及一門，其可移除地容納於該門框中用於封閉該前開口，該門具有一單一本體構造且包括在自該前開口表面向外之一方向上面對之一實質上平滑表面，該實質上平滑表面僅包含鎖孔及一門銷插口使得該門最小化陷留於該晶圓載具與一設備前端模組之間之空氣。
2. 如請求項1之晶圓載具，其進一步包括繞一門周邊分佈且經構形以與繞該門框之一內周邊提供之對應元件互動之複數個磁體。
3. 一種如請求項1或2之晶圓載具，其中該門不包含一機械閂鎖機構。
4. 一種晶圓容器，其包括：一容器部分，其具有一前開口；一門，其經構形以與該容器部分密封接合，該門具有一單一本體構造且包含在自該前開口向外之一方向上面對之一實質上平坦第一表面及一相對第二表面，該實質上平坦第一表面僅包含鎖孔及一門銷插口使得該門最小化陷留於該晶圓載具與一設備前端模組之間之空氣，且該第二表面包括形成於其中之一或多個凹槽；及一墊片，其繞該門之一周邊延伸，當該門容納於該容器部分之該前開口中時該墊片接合該容器部分以氣密密封該容器部分。
5. 如請求項4之晶圓容器，其中形成於該門之該第二表面中之該等 凹槽界定複數個肋。
6. 一種如請求項4或5之晶圓載具，其中該門不包含一機械閂鎖機構。

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