TWI884667B - 擴散器、具有擴散器之前開式晶圓容器、及使用容器之方法 - Google Patents

Abstract

本發明描述經調適以在一潔淨環境中儲存或運輸半導體晶圓之晶圓容器，包含含有一洗淨氣體輸送裝置之容器，以及用於洗淨容器內之環境之方法。

Description

擴散器、具有擴散器之前開式晶圓容器、及使用容器之方法

本發明係關於可用於在一潔淨環境中儲存或運輸半導體晶圓之基板容器(「晶圓容器」)，且更特定言之係關於在容器之內部包含一擴散氣體輸送裝置之容器，以及用於洗淨容器內之環境之方法。

半導體晶圓及形成於其等表面處之微電子裝置係藉由一系列精確處理步驟製備，各精確處理步驟在非常潔淨的條件下執行。在彼等處理步驟之間，一晶圓可(例如)在一潔淨室內或在兩個不同潔淨室之間自一個處理位置移動至一不同處理位置，在移動期間對晶圓使用非常潔淨的條件。

在處理步驟之間移動晶圓期間，使用專門容器來以防止損壞晶圓並避免將粒子污染或環境污染(例如，水分)引入至晶圓表面之一方式保持及運輸程序中晶圓。此等專門容器(有時被稱為「晶圓容器」或「晶圓載體」)經設計以在防止對晶圓造成實體損壞且避免將粒子或環境污染引入至晶圓之一條件下安全地移動半導體晶圓。實例性晶圓容器可被稱為「SMIF晶圓傳送盒(pod)」(標準機械介面晶圓傳送盒)、「FOUP」(前開式統一晶圓傳送盒)或「FOSB」(前開式裝運箱)。在使用期間，此等容器圍封一空間以在可被抽空(即，在減壓下)或可含有不同於空氣之一氣體(例如，一惰性氣體)之一氣氛內容納多個半導體晶圓。

一晶圓容器通常包含界定一容器內部之一多側容器本體(例如，一「殼體」)、在該容器本體之一側上之內部之一開口、經調適以覆蓋該開口之一可移除門，及用於在該門與該容器本體之間產生一密封之一構件(諸如一墊圈)。一或多個氣體入口及氣體出口通常作為容器之部分而被包含，以容許一所要氣體被引入至內部中以控制容器內之氣態氣氛。

隨著微電子裝置變得更小且一晶圓之每面積微電子特徵之數目增加，裝置對粒子及環境污染物變得更加敏感。愈來愈小的污染物對一微電子電路之影響增加，甚至分子尺度之污染物有可能引起良率下降。因此，在製造、處理、運輸及儲存半導體晶圓之所有階段期間，需要不斷改良對粒子污染之控制。

當使用一晶圓容器運輸晶圓時，該等晶圓被放置於該晶圓容器內在一潔淨室中之一位置處。門放置於開口上方以密封開口且圍封內部。為控制載體內部之一氣氛，一載體通常將包含介於內部與外部之間的閥及氣流裝置以容許氣體自載體內部移除或添加至載體內部。因此，在內部具有晶圓的情況下閉合且密封一容器之後，載體內部之氣氛可視需要被抽空、減壓或用一所要氣氛(諸如一惰性氣體)替換。

愈來愈需要在處置期間控制晶圓容器內之一氣態環境以實現或維持一高潔淨度。

一晶圓容器(亦被稱為「基板容器」通常可包含將一氣體引入至一容器內部以控制容器內部之氣氛之氣流裝置。一氣流裝置可包含控制或減少出現於容器內部之污染物之量之設計及使用特徵。例如，在將晶圓插入至一晶圓容器或自一晶圓容器移除晶圓且閉合及敞開門期間，微量灰塵、氣態雜質或環境污染物(諸如濕度(水蒸氣))可自容器之一外部引入至晶圓容器之內部中。若此等雜質接觸一晶圓，則一潛在結果係降低駐留晶圓之產品良率。

晶圓容器通常包含氣流開口或閥(被稱為「埠」)，氣體可透過該等氣流開口或閥流動至容器內部中。作為一個目的，埠容許一氣體被施配至容器中以用一所要氣氛填充容器內部。可將一潔淨的惰性氣體(洗淨氣體)施配至容器內部以替換一先前氣氛。此等埠可包含用以將洗淨氣體注入至容器內部中之一入口埠及用以自容器排出洗淨氣體之一出口埠。

對於使用一晶圓容器之特定步驟，可自安裝於一入口埠處之一擴散器裝置將一洗淨氣體施配至容器內部中。對於一給定目的，來自擴散器裝置之氣體之一特定流量輪廓可為有利的。對於許多功能，沿著一擴散器裝置之一長度之一均勻分佈之氣流可為有用的。對於其他功能，來自一擴散器裝置之一不均勻氣流(即，一不均勻流量輪廓)可為期望的，(例如)以相較於一容器之一不同位置處之一較低量之氣體，在該容器之一特定位置(例如，容器之一上部分或下部分)處施配更大量之氣體。

在一些情況下，可期望針對一特定條件或在容器之使用期間發生之一變化條件或事件來設計自一擴散器裝置施配之一氣流。作為一實例，一擴散器可經設計以在敞開容器期間(即，在自一閉合容器移除一門期間)以一特定氣體流量輪廓施配氣體。

在一項態樣中，本發明係關於一種前開式晶圓容器。該容器包含：一容器內部，其由一底壁、一頂壁、側壁及一前開口定界；一門，其用以密封地閉合該前開口；及該內部處之一擴散器，其經調適以將氣體施配至該內部。該擴散器包含：一細長本體，其包括：一上端、一下端、一前壁、一後壁、側壁、介於該上端與該下端之間的一高度、介於該等側壁之間的一寬度，及一通道；一擴散器入口，其容許氣體流動至該通道中；一擴散器出口，其包括在該前壁、一側壁或兩者中之一或多個開口；及該通道內之流量控制結構，其引導氣體沿著該通道之一長度在該擴散器入口與該擴散器出口之間流動。

在另一態樣中，本發明係關於一種擴散器，其包括：一細長本體，其包括：一上端、一下端、一前壁、一後壁、側壁、介於該上端與該下端之間的一高度、介於該等側壁之間的一寬度，及一通道；一擴散器入口，其容許氣體流動至該通道中；一擴散器出口，其包括在該前壁或一側壁或兩者中之一或多個開口；無孔通道表面，其等包括一無孔後壁表面及無孔側壁表面；及該通道內之流量控制結構，其引導氣體沿著該通道之一長度在該擴散器入口與該擴散器出口之間流動。

下文描述晶圓容器，其包含具有一內部及用以接取該內部之一開口之一容器本體、用以覆蓋該開口之一門，及在該內部處之用以將氣體施配至該內部中之一或多個擴散器。擴散器係被稱為一「方向性」氣體擴散器之一擴散器類型，其係用以將一氣體(例如，一「洗淨氣體」)施配至相對於擴散器具有方向特定性之一晶圓容器之一內部中的一擴散器類型。擴散器包含一外殼、一擴散器入口、一擴散器出口、在該外殼內之一敞開內部「通道」，該敞開內部「通道」將該擴散器入口連接至該擴散器出口且容許自該入口通過該通道至該出口之流體連通。此外，擴散器包含在通道內的一或多個流量控制結構(諸如一擋板、一分流器、整流罩或類似者)，該一或多個流量控制結構影響一氣體通過通道且在入口與出口之間通過擴散器之流動，以提供通過出口之該氣體之一所要流量輪廓。

本發明亦係關於特定擴散器總成、包含擴散器總成之晶圓容器，及使用一擴散器作為包含該擴散器之一晶圓容器之部分之方法。

一晶圓容器包含一多側容器本體(有時被稱為一「殼體」)，該多側容器本體界定經調適以容納及支撐一或多個半導體晶圓之一容器內部。本體包含在容器本體之一側上之容許接取容器本體之一開口(「容器開口」)。容器亦包含一門，該門經調適以覆蓋開口且在容器之內部與外部之間的開口上方形成一密封。

一晶圓容器通常可包含用以將一氣體(例如，一「洗淨氣體」)注入至容器內部之至少一個入口埠，以及用以自容器排出氣體之至少一個出口埠。

根據本描述，一晶圓容器包含含有一擴散器裝置之一入口，或各包含一擴散器裝置之多個入口。一擴散器裝置或「擴散器」具有接收流動至該擴散器之一氣體之一擴散器入口，一擴散器出口，及一通道，該通道在外殼內在該擴散器入口與該擴散器出口之間延伸，以容許一氣態流體流動至擴散器中，接著通過通道且接著通過擴散器出口。一氣流進入擴散器入口，在來自通道內之流量控制結構之導引下流動通過通道，且接著以在氣體自擴散器出口施配且進入晶圓容器中時擴散(分散)氣體之一方式流動通過擴散器出口。

對於特定晶圓容器設計或對於使用一晶圓容器之特定步驟，一擴散器可經設計以在自擴散器出口施配之氣體具有一特定流量輪廓的情況下將一氣體施配至容器中。在特定境況下，一擴散器可經調適以將一氣流施配至一晶圓容器中，其中沿著該擴散器及擴散器出口之一長度施配之氣體具有一高度均勻性。在其他變動中，自一擴散器施配之一氣體可期望地以沿著擴散器出口之一長度變化之來自擴散器出口之一流量輪廓來輸送。例如，一擴散器可經設計以將更大流量之氣體輸送通過擴散器出口之一個部分(例如，一端部分)且將相對較低流量之氣體輸送通過擴散器出口之一不同部分(例如，一中間部分)。擴散器可將更大流量之氣體輸送至容器之一上部分且將相對較低流量之氣體輸送至容器之一下部分，或反之亦然，將較低流量之氣體輸送至容器之一上部分且將相對較大流量之氣體輸送至容器之一下部分。

在特定實例中，一擴散器可自一擴散器出口施配具有一流量輪廓之一氣流，該流量輪廓經設計以在使用晶圓容器的一步驟期間提供一所要效應，諸如回應於使用期間在容器中發生之一變化條件或流動事件。

引起一容器內之變化條件之一個事件係閉合或敞開該容器之一門的一步驟。當在使用期間移除一晶圓容器之一門時，引起該容器之內部處之氣體(容器「內部氣體」)及容器外部之氣體(容器「外部氣體」)在容器內部與容器外部之間流動，在門敞開時發生內部氣體與外部氣體之交換。相較於內部氣體，外部氣體可含有一更高位準之污染物。污染物可包含粒子、化學蒸氣(例如，有機化合物之分子，有時被稱為「揮發性有機化合物」)以及環境蒸氣(諸如水蒸氣(濕度))。

在自一容器開口移除一門時，在該開口處自然地發生氣體交換，其中內部氣體透過開口自容器流出，而外部氣體自外部流動至內部。自一擴散器施配之氣體之一有用流量輪廓之一實例可為在自一晶圓容器移除一門的一步驟期間減少自外部流動至容器內部中之外部氣體之量的一流量輪廓。流量可沿著擴散器之高度或寬度展現任何有用輪廓。流量可沿著高度為均勻的，在擴散器之上端、下端及中間部分施配實質上相等流量之氣體。替代性地，沿著擴散器之高度之一流量輪廓可為不均勻的，其中自擴散器之上端具有一較高氣體流速且自擴散器之下端具有一較低氣體流速，或自擴散器之上端具有一較低氣體流速且自擴散器之下端具有一較高氣體流速。

可基於基板容器內之一條件及經執行之程序(諸如門是否敞開或閉合，或透過擴散器引入之氣體之一類型)來選擇來自一擴散器之一特定流量輪廓。為了用一氣態氣氛填充容器內部之一目的，可依一有用輪廓透過擴散器引入氣體。替代性地，可依可用於洗淨來自內部之一氣氛之一流量輪廓透過擴散器引入氣體，此可在門敞開或門閉合的情況下發生。

如所描述之一擴散器包含一擴散器外殼(在本文中亦被稱為一「擴散器本體」)，該擴散器外殼包含一第一端(例如，一上端)、一第二端(例如，一下端)、一前壁(其可包含一擴散器出口)、一後壁、側壁及一擴散器入口。本體界定第一端與第二端之間的一長度(其係在本體垂直定向時，例如，在安裝於一容器中時之一高度)，及側壁之間的一寬度。一內部空間在外殼內部處，該內部空間可被稱為連接擴散器入口與擴散器出口之一「通道」 (亦被稱為一敞開內部「通路」或「開口」)，由前壁、後壁、側壁、端部之內表面及由流量控制結構界定，且引起且容許擴散器入口與擴散器出口之間的流體連通。

通道之實例可由相對於本體之前壁、側壁、後壁之內表面及流量控制裝置的不同內部空間(「腔室」)及結構構成。特定空間及結構包含一入口、一入口腔室、一流量控制裝置、一充氣腔室及一出口。

入口(被稱為一「擴散器入口」或一「通道入口」)容許氣體自擴散器本體外部之一位置進入通道中。在一些實例性擴散器裝置中，被稱為一入口腔室之一內部空間經連接至入口，該內部空間在入口與一流量控制裝置之間。流量控制裝置將通道分離成包含一入口腔室及一出口腔室(亦被稱為「充氣腔室」)之部分。充氣腔室係在一流量控制裝置之與入口腔室相對之一側上，且連接至一出口(「擴散器出口」或「通道出口」)，該出口容許氣體自通道傳遞至包含擴散器之一基板容器之一內部中。

入口可定位於沿著擴散器之一長度之任何位置處，諸如在一端處或在沿著第一端與第二端之間的長度之一位置處。根據某些實例，一入口可定位於擴散器之一端處或擴散器之長度之中間三分之一處(例如，近似第一端與第二端之間的半途)。

擴散器出口包含在外殼之一壁(前壁或側壁)或端結構中(諸如在外殼之前壁或一側壁中)之呈任何有用形式之一或多個開口。在一個實例中，一出口可包含沿著前壁之一長度均勻分佈之多個個別開口。替代性地，一擴散器出口可包含沿著前壁或一側壁之部分或全部長度(例如，均勻地)延伸之一長度方向狹槽。在此等實例中，一出口可為一組均勻(在大小及間距上)開口，或沿著擴散器之一長度通過一側壁或一前壁實質上均勻分佈之一單個均勻開口。

在其他實例中，一擴散器出口可包含沿著一擴散器本體之一長度不均勻地分佈於一前壁或一側壁上之一或多個開口，例如，其中基於沿著第一端與第二端之間的長度之位置，相較於該前壁或側壁之一不同位置，更多或更少或更大或更小開口定位於該前壁或側壁之一個部分處。例如，為引起一擴散器出口以一更高體積自擴散器之一端或兩端施配氣體，且在擴散器之長度之一中間部分處施配更少氣體，擴散器出口可包含靠近第一端或或靠近第二端之更多開口或更大開口，以及靠近前壁或側壁之長度之中間部分之更少或更小開口。在特定實例性擴散器中，一擴散器本體之一長度之一中間部分可不包含任何開口；例如，一擴散器本體之一長度之一中間1/5、中間1/4或中間1/3可不含有開口及一擴散器出口之任何部分，且擴散器出口可僅定位於該擴散器本體之剩餘端部分長度處。

此外或替代性地，一擴散器出口可包含在前壁中之沿著一前壁之一寬度均勻地或不均勻地分佈之開口。當垂直定位於一晶圓容器內時，一擴散器可被視為包含寬度之一前向部分(朝向一容器之一前開口)、寬度之一後向部分(朝向容器內部之一後部)及寬度之一中間部分(在該前向部分與該後向部分之間)。前向部分可為寬度之前1/2，或寬度之前1/3，或寬度之前1/4。後向部分可為寬度之後1/2，或寬度之後1/3，或寬度之後1/4。一前壁可視需要僅在此等部分之一者處(例如，在該前壁之寬度之一前1/2、一前1/3或一前1/4處)含有開口。

又視需要，一擴散器出口可包含在相對於擴散器本體之一表面不垂直的一方向上引導一流動之開口。該等開口可依一非垂直角度穿過前壁或側壁，以在朝向一容器之一前部或朝向一容器之一後部的一方向上引導流動通過前壁或側壁，其中擴散器在容器內垂直定向。

為了從一擴散器產生一所要流量輪廓，擴散器本體可包含呈各種大小之一或多個開口之形式的一擴散器出口，其中該等開口僅定位於一前向部分處、僅定位於一後向部分處，或僅定位於該前向部分與該後向部分之間的一中間部分處。作為一實例，在靠近一容器開口定位於一容器之一前部分處的一擴散器中，該擴散器之前壁可僅在擴散器寬度之一前向部分處包含擴散器出口開口。擴散器出口開口可經引導朝向容器開口或通過容器開口，其中來自擴散器之氣流經設計以在移除容器之一門的一步驟期間減少通過容器開口之外部氣體及內部氣體之交換。

此描述之一擴散器係被稱為一「方向性」擴散器之一擴散器類型，其係用於以一方向特定方式施配一氣體(例如，一「洗淨氣體」)之一擴散器類型。一方向性擴散器包含不同於其他一般類型之擴散器(諸如「蓮蓬頭」擴散器、「管」擴散器、「圓盤」擴散器及「板」擴散器)之特徵。一方向性擴散器具有包含一細長擴散器本體及一擴散器出口之一形式，該細長擴散器本體具有在兩端之間的一長度，該擴散器出口在擴散器本體之一側上而非在擴散器本體之所有側上沿著一第一端與一第二端之間的本體長度延伸。

擴散器出口可視需要包含作為一多孔實心本體之一擴散器隔膜，該多孔實心本體容許一氣態流體流動通過該多孔本體，同時對氣流具有半阻力，以容許中等壓力下的氣體作為僅自擴散器外殼之一側引導之一經分散或「經擴散」串流流動通過隔膜。氣體在入口處流動至擴散器外殼中，沿著外殼之長度流動通過通道，由通道內之一流量控制結構控制、影響或分流，且接著通過擴散器出口及選用的多孔擴散器隔膜自擴散器本體之一或多個側而非圍繞擴散器本體之圓周之所有側離開外殼。沿著外殼之長度圍封第一端與第二端之間的內部通道之無孔表面係在外殼之剩餘部分(不包含擴散器出口之側)上。

擴散器被描述為「方向性的」，此係因為當在擴散器長度之一方向上觀看擴散器時，氣體相對於擴散器之一外圓周方向性地施配。來自擴散器出口之氣流並不發生在圓周之所有方向上(即，在圓周之全部360度上)。代替性地，擴散器出口僅定位於圓周之一部分(有時被稱為外殼之一出口側)處。發生橫向流動之外殼之部分可小於整個圓周的一半，例如，流動可發生在圓周之高達180度內，例如，在自10度至170度，或自20度至150度，或自40度至120度之一範圍內。

自擴散器在小於整個圓周內之方向性流動之一益處係能夠控制進入一腔室內部中之氣流之方向及放置。可出於避免氣體直接流動至一腔室內部之可能存在粒子污染之一區域中的一目的來引導流動。氣體朝向已沉降於一腔室內部之區域處之粒子之直接流動可破壞及分散腔室內之粒子，此較佳地經避免。

方向性擴散器具有在第一端與第二端之間的一長度尺寸、橫向於該長度之一寬度，及橫向於該長度及該寬度之一深度。方向性擴散器係細長的，具有大於寬度且大於深度之一長度。實例性方向性擴散器可具有在外殼之外表面處量測之深度或寬度或兩者之量值的至少2倍、4倍、5倍、10倍、12倍、15倍、20倍或30倍的一長度。

根據本發明，擴散器包含外殼內的一通道及該通道之包含流量控制結構的一壁，該壁可為後壁、前壁或兩者。通道之一壁包含覆蓋大部分壁表面之一「基底表面」。後壁包含一後壁基底表面且可包含自該基底表面延伸至基底表面上方一定距離且進入通道中的一或多個流量控制結構。後壁之基底表面沿著擴散器之寬度且在第一端與第二端之間半連續地延伸，視需要由一流量控制結構及其他結構(諸如一後壁中之一入口開口)中斷。基底表面可為平坦的(實質上平面的)或沿著寬度尺寸或沿著長度尺寸稍微彎曲。

替代性地或除了一後壁之一內表面處之流量控制結構之外，一擴散器可包含作為一前壁之一內表面之部分之一流量控制結構。該前壁亦包含覆蓋大部分前壁內表面之一「基底表面」，且可包含自前壁基底表面朝向通道延伸至基底表面上方一定距離的一或多個流量控制結構。前壁之基底表面沿著擴散器之寬度且在第一端與第二端之間半連續地延伸，由任何選用流量控制結構及其他結構(諸如前壁中之一或多個出口開口)中斷。基底表面可為平坦的(實質上平面的)或沿著寬度尺寸或沿著長度尺寸稍微彎曲。

一流量控制結構可為自一前壁或一後壁之一基底表面在朝向通道的一方向上延伸至通道中且有效地接觸及破壞或分流沿著該基底表面引導通過通道之一氣流的任何結構。流量控制結構可為沿著基底表面引導一氣流之任何形狀或形式之一結構。流量控制結構之實例包含：一擋板、一分流器、一壁、一整流罩或類似者。流量控制結構影響基底表面處之氣體流量，該氣體流量影響通道內之氣體流量，此可影響通過通道及擴散器出口之不同部分之流量位準(體積、速率或兩者)，以提供通過擴散器出口之氣體之一所要流量輪廓。

流量控制結構可產生通過擴散器出口之氣體之一所要流量輪廓。一流量控制結構之一所要效應可為產生通過擴散器出口之沿著出口之長度為均勻之一流量輪廓。替代性地，一流量控制結構之一所要效應可為產生通過擴散器出口之沿著出口之長度或寬度為不均勻之一流量輪廓，諸如在擴散器出口之一端處較高且在擴散器出口之一第二端處較低，或在擴散器之寬度之一個部分(例如，一前向部分)處較高且在寬度之一不同部分(例如，一後向部分)處較低的一流量。

一流量控制結構可為任何形式、形狀、高度或長度，且可為固定的或可基於一彈簧移動(由一彈簧偏置) (相對於一基底表面、通道或兩者)，或可由一遠端控制裝置機械地且遠端地移動。

作為一實例，一流量控制結構類型係一固定的、垂直的(相對於水平保持之基底表面)「壁」結構，其自基底表面延伸至通道中。壁式流量控制表面可具有沿著壁及基底表面之一長度、在通道方向上之一高度及沿著基底表面之橫向於長度之寬度尺寸的一線性或彎曲形式。當沿著結構之長度觀看時，實例性壁結構可具有一實質上矩形橫截面。寬度可為最小的，例如，小於5毫米、3毫米或2毫米。

一壁式流量控制結構之一高度可視需要引起氣體沿著基底表面之一分流流動。一流量控制結構(壁式或其他)之一高度可足以自前壁之基底表面延伸至內表面以在流量控制表面與前壁之間留下最小的空間，以最大化流量控制表面之分流效應。通道可被視為具有作為自後壁基底表面至前壁之一內表面或基底之一距離之一深度。一流量控制結構之一高度可為通道之一深度之至少75%、80%或90%。

參考圖1A，繪示如所描述之一擴散器之一實例。擴散器100包含一前板102及一後板104。可藉由將該前板放置成與該後板接觸以形成界定前板與後板之間的一通道之一擴散器外殼來組裝前板及後板。前板102、後板104及由經組裝板形成之外殼之各者包含一第一端(例如，一上端) 110、一第二端112、一前壁114、一後壁116及側壁118。外殼界定第一端110與第二端112之間的一長度(「l」)，及側壁118之間的一寬度(「w」)。在前板102及後板104經組裝且在側壁及端部處彼此接觸的情況下，相對板在內部形成由前板、後板、側壁及端部之內表面界定之一通道120。

擴散器100包含容許氣體自擴散器本體外部之一位置進入通道120中之一入口(被稱為一「擴散器入口」或一「通道入口」) 130，以及包含如所繪示之多個出口開口132之一出口(「擴散器出口」或「通道出口」)，其中各出口開口容許氣體自通道120通向擴散器100之外部(參見箭頭)，例如，進入含有擴散器100之一晶圓容器內部中。如所繪示之入口130定位於近似端112與110之間的中途之一位置處。出口開口132沿著擴散器100之長度在第一端110與第二端112之間間歇性地定位且規則地間隔。

後壁116包含基底表面142，基底表面142係側壁118與後壁116之端部之間的一實質上平坦的平面表面。基底表面142係由入口130中斷且亦由流量控制結構140中斷。流量控制結構140係呈自基底表面142延伸至一定高度進入通道120中之彎曲、圓形壁或環之形式。進入入口130之氣體進入通道120且自入口130之位置朝向端部110及112流動。在氣體在通道120內朝向端部110及112流動時，氣體之方向係由流量控制結構140分流。氣體自通道120穿過出口開口且進入一晶圓容器之內部中。視需要，未繪示，前壁114之內表面亦可包含延伸至通道120中以控制或分流通過通道120之一流體流之流量控制表面。

接下來參考圖1B，繪示如所描述之一擴散器之另一實例。擴散器200包含一前板202及一後板204。可藉由將該前板放置成與該後板接觸以形成界定前板與後板之間的一通道220之一擴散器外殼來組裝前板及後板。前板202、後板204及由經組裝板形成之外殼之各者包含一第一端(例如，一上端) 210、一第二端212、一前壁214、一後壁216及側壁218。外殼界定第一端210與第二端212之間的一長度，及側壁218之間的一寬度。在前板202及後板204經組裝且在側壁及端部處彼此接觸的情況下，相對板在內部形成由前板、後板、側壁及端部之內表面界定之通道220。

擴散器200包含容許氣體自擴散器本體外部之一位置進入通道中之一入口230，以及一擴散器出口232。如所繪示，出口232形成在端部210與端部212之間延伸，容許氣體自通道220通向擴散器200之外部(參見箭頭)之一長度方向開口或狹槽。

後壁216包含基底表面242，基底表面242係側壁與後壁216之端部之間的一實質上平坦的平面表面。基底表面242係由入口230中斷且亦由流量控制結構240中斷。流量控制結構240係圍繞入口230之一環狀環。進入入口230之氣體進入通道220且自入口230之位置朝向端部210及212流動。在氣體在通道220內朝向端部210及212流動時，氣體可沿著出口232之長度通過出口232。

參考圖1C，繪示如所描述之一擴散器之另一實例。擴散器300包含前板302及後板304，可藉由將該前板放置成與該後板接觸以形成界定前板與後板之間的通道320之一擴散器外殼來組裝前板302及後板304。前板302、後板304及由經組裝板形成之外殼之各者包含一第一端(例如，一上端) 310、一第二端312、一前壁314、一後壁316及側壁318。外殼界定第一端310與第二端312之間的一長度，及側壁318之間的一寬度。在前板302及後板304經組裝且在側壁及端部處彼此接觸的情況下，相對板在內部形成由前板、後板、側壁及端部之內表面界定之一通道320。

擴散器300包含容許氣體自擴散器300外部之一位置進入通道320中之入口330。擴散器300包含作為前板302之部分之擴散器出口332。如所繪示，出口332包含沿著前板302之一長度方向部分在端部310與端部312之間延伸的一系列圓形開口。該等開口容許氣體自通道320通向擴散器300之外部(參見箭頭)。

後壁316包含基底表面342，基底表面342係側壁與後壁316之端部之間的一實質上平坦的平面表面。基底表面342係由入口330中斷且亦由鄰近於入口330之流量控制結構340中斷。流量控制結構340包含圍繞入口330之一環狀環，及安置於入口330之一側上在入口330與側壁318之間的一半圓形整流罩。通過入口330且進入通道320之氣體自入口330之位置朝向端部310及312流動。在氣體在通道320內朝向端部310及312流動時，氣體可沿著出口332之長度通過構成出口332之個別開口。出口332之開口定位於沿著前板302之長度之兩個區域處：沿著長度在端部310與前板302之一中間部分之間的區域I；及在端部312與前板302之一中間部分之間的區域II。前板302在前板302之一中間部分處之區域III處(包含在板314之與入口330相對之一部分處)不包含開口。

圖1D展示後板304之一俯視圖及藉由在側壁318處接合後板304及前板302以形成包含通道320之一內部來製成之一經組裝擴散器300之一側透視剖視圖。氣體流動至擴散器入口330中，進入通道320中，且沿著通道320朝向端部310及312流動，且通過擴散器出口332之個別開口。

圖1E及圖1F展示一擴散器之另一實例，該擴散器包含具有流量控制結構之一通道以引導流體自一入口通過該通道流動至一出口且通過一入口腔室及一出口腔室。參考圖1E，擴散器350包含一前板及後板(圖1E處未明確展示)，該等前板及後板可經組裝以形成界定通道370之一擴散器外殼，通道370包含入口腔室370a及出口腔室(或「充氣腔室」) 370b。擴散器350包含由經組裝板、一第一端(例如，一上端) 360、一第二端362、前壁、一後壁及側壁形成之外殼。外殼界定第一端360與第二端362之間的一長度，及側壁之間的一寬度。

擴散器350包含端部362處之入口380，入口380連接至通道370之入口腔室370a且容許氣體自擴散器350外部之一位置在入口腔室370a處進入通道370。擴散器出口382亦連接至通道370，明確地連接至出口腔室370b。如所繪示，出口382包含沿著擴散器350之一長度在端部360與362之間延伸的一系列圓形開口。出口382容許氣體自通道370之出口腔室370b傳遞至擴散器350之外部(參見箭頭)。

更詳細地，擴散器350包含引導氣體自入口380流動至通道370之入口腔室370a且通過入口腔室370a之流量控制結構，入口腔室370a在長度方向上自入口380延伸至擴散器350之中間部分(基於長度) 384。入口腔室370a係部分由壁(例如，側壁) 368及流量控制結構364a (即，壁364a)界定。

壁364a在通道370內在長度方向上自端部362延伸至中間部分384。一第二壁區段364b在通道370內在長度方向上自端部360延伸至中間部分384。壁區段364a及364b兩者延伸至中間部分384但兩個壁區段不連接，而是形成作為通道370之部分之將內腔室370a連接至外腔室370b之流動間隙390。

在使用時，氣體流動通過入口380以在擴散器350之端部362之一位置處進入入口腔室370a。氣體通過入口腔室370a流動至擴散器350之中間部分384。氣體自入口腔室370a，通過間隙390流動至外腔室370b中且最終流動通過出口382。

現參考圖2A至圖2D，此等圖展示包含底板404及一前板(亦被稱為頂板，未繪示)之擴散器400之實例。各圖之一頂部視窗展示底板404之一俯視圖。各圖之一下部視窗展示擴散器400之一側視圖，及在擴散器400上方基於如由運算流體動力學(「CFD」)技術量測之流量內之的一經偵測濕度位準流動通過擴散器400之一頂板之一擴散器出口的氣體之一流量輪廓的一指示。

各擴散器400包含在如所描述之一擴散器中找到之結構，包含端部410及412、形成一經組裝擴散器外殼之一前板及後板、一擴散器入口及一擴散器出口。外殼界定第一端410與第二端412之間的一長度、側壁之間的一寬度，及經組裝外殼內之一通道。後板具有一基底表面424、在一中心區域處(近似端部之間的半途及側壁之間的半途)之一入口430，及在該中心區域處之一流量控制結構440。

圖2A展示包含具有入口430之基底表面424之擴散器底板404。底板404係與一頂板(未展示)一起組裝，該頂板具有沿著頂板之部分I、II及III均勻地且連續地延伸之一狹槽式開口，例如，如圖1B處展示之頂板218一樣。基底表面424不包含一流量控制結構，且被視為一「控制件」實例，以用於與包含根據本描述之一流量控制結構之其他基底表面進行比較。

當氣體流動通過圖2A之擴散器400 (通過入口430，通過擴散器400之內部通道且接著通過擴散器出口)時，該氣體流動以由圖2A之底部視窗展示之一輪廓通過狹槽式擴散器出口。氣體藉由通過基底表面424之一中心部分處之一入口430而進入通道，且在頂板與底板之間的內部通道內建立背壓，接著離開沿著前壁在部分I、II及III處均勻地延伸之狹槽式出口。

圖2A處之流量輪廓(底部)展示基於沿著擴散器之長度之位置之來自擴散器出口之非均勻氣流。自擴散器400之長度之中間三分之一(部分III)，出現低流量或無流量之氣體。在端部分I及II (例如，在各端處之擴散器之長度之近似1/3)處，出現一較高位準之流量，其中來自擴散器400之實質上所有流量出現在擴散器之總長度之端部分I及II處，而很少流量來自長度之中間部分III。

圖2B展示包含具有入口430及流量控制結構440之基底表面424之擴散器底板404之一不同實例。與底板404一起組裝以形成一經組裝擴散器裝置之一頂板(未展示)具有呈一狹窄狹槽之形式之一出口，該出口沿著頂板之長度在兩端之間延伸，例如，如用圖1B之頂板218展示。流量控制結構440係部分圍繞入口430且自基底表面424延伸至通道420中，朝向前壁且視需要接觸或幾乎接觸前壁之一半圓形固定壁。流量控制表面440使來自入口430之氣體在通道420之一側的一方向上分流，且抑制或防止氣體直接自入口430流動至通道420之相對側。

在圖2B之下部視窗處展示流動通過圖2B之擴散器400之氣體之流量輪廓。當氣體流動通過擴散器400 (通過入口430，通過擴散器400之通道420，且接著通過擴散器出口)時，氣體係由流量控制結構440分流且同樣地經引導朝向擴散器400之端部分。流量輪廓展示基於沿著擴散器之長度之位置之來自狹槽式擴散器出口(未展示)之氣體之流量。擴散器之長度之中間部分III以及端部分I及II之各者具有通過一擴散器出口之略微不同的氣流。如藉由箭頭之長度展示，流量沿著長度略有變化，但流量可被視為沿著擴散器裝置之長度為實質上均勻的。

圖2C展示包含具有入口430及流量控制結構440之基底表面424之擴散器底板404之另一實例。與底板404一起組裝以形成一經組裝擴散器裝置之一頂板(未展示)具有呈一狹窄狹槽之形式之一出口，該出口沿著頂板之長度在兩端之間延伸，例如，如用圖1B之頂板218展示。

流量控制結構440包含部分圍繞入口430之一固定半圓形壁部分440a，及連接至半圓形壁部分440且延伸及連接至擴散器400之一側壁之筆直部分440b。壁部分440延伸朝向前壁且視需要接觸或幾乎接觸前壁。流量控制結構440使來自入口430之氣體在通道420之一側的一方向上及在朝向通道420之一端的一方向上分流，且抑制氣體直接自入口430流動至通道420之相對側或通道420之相對端。

流量控制結構440附接至底板404之一側壁且引起通道內之氣流以不同量移動朝向兩端，以產生在兩端與出口之中間部分之間顯著不均勻之一出口流量輪廓。一不均勻的出口流量輪廓可用於將一特定類型之氣體引導至一基板容器內之一特定位置，朝向一基板固持件中所包含之基板(晶圓)之一不同位置，例如，此取決於氣體是否比正被替換之一氣氛更緻密或更不緻密(一洗淨氣體可比一基板容器內之一空氣氣氛更輕或更重)。特徵440可為可移動的或可調整以即時重新引導氣體。

圖2C之下部視窗處展示流動通過圖2C之擴散器400之氣體之流量輪廓。當氣體流動通過擴散器400 (通過入口430，通過擴散器400之內部通道，且接著通過擴散器出口)時，氣體係由流量控制結構440分流且經引導朝向擴散器400之一個端部分(II)，且被防止直接流動至相對端部分(I)。流量輪廓展示基於沿著擴散器之長度之位置之來自擴散器出口之不均勻氣流。氣體以一最高量流動通過長度部分II朝向擴散器400之一端(端部410)。一較低流量出現在擴散器400之相對端處在長度部分I處。最低流量出現在端部II之側面上在中間部分III處。

圖2D展示具有與圖2C之擴散器400之結構相當的一結構之擴散器400。圖2C之擴散器400與圖2D之擴散器400之間的一差異係形成頂板(未展示)之出口的狹槽之寬度。出口狹槽之寬度可影響通過出口之洗淨氣體之速度。一較窄出口狹槽傾向於充當與一較寬出口狹槽相比以更高速率擴散氣體之一噴嘴。藉由圖2C及圖2D之擴散器之擴散器出口之狹槽開口之不同寬度，在氣體流動通過各自擴散器通道時，氣體之壓力係不同的，此產生如圖2C及圖2D之各者之底部視窗處展示之一不同流量輪廓。

參考圖3A及圖3B，繪示經調適以保持且運輸一或多個基板32之實例性晶圓容器30。基板容器30包含兩個相對側部分34、一頂部分36、一底部分38及一後部分(後壁) 42。前部分44包含界定一開口48之一門框架46。門52經調適以密封地覆蓋開口48。開口48位於實質上平行於一垂直方向54之一平面上。基板32可為各種不同的大致上平坦結構之任一者，該等結構通常被承載於一容器(諸如容器30)中以用於安全且潔淨的處置，以避免損壞或污染。實例性結構包含半導體晶圓結構、其等之前驅體、其等之衍生物，及此等之任一者之程序中版本，包含半導體晶圓、程序中微電子裝置、EUV (極紫外光)倍縮光罩晶圓傳送盒、面板或已知被承載或容納於如本文中所描述之一載體中之其他結構，其等之任一者可被統稱為一「晶圓」或一「基板」。

一對開槽側壁66安置於基板容器30內，各開槽側壁66靠近側部分34之一各自者。開槽側壁66經對準以使狹槽面向彼此以界定複數個狹槽位置68，且經間隔開以容許多個基板32被支撐於其等之間。

基板容器30進一步包含安置於基板容器30內且可操作地耦合至用於將一氣體施配至基板容器30中之一氣體源(未描繪)的至少一個擴散器總成70。

在圖3B處，一實例性晶圓容器30經展示為經調適以容納具有一300毫米直徑之晶圓32，且包含兩個擴散器總成70a及70b。擴散器70a靠近開口48定位於容器30之前三分之一處。擴散器70b靠近後部分42定位於容器30之後三分之一處。

擴散器可用於如所描述用於在一容器內部處保持且運輸一或多個半導體晶圓或任何其他基板之一晶圓容器中。容器內部(有時被稱為一「微環境」)可被抽空，或可填充有一所要氣態氣氛，例如，一惰性氣體(諸如氮氣)、潔淨乾燥空氣或另一所要氣體。

在使用時，將一或多個晶圓放置於容器內部處。晶圓及容器通常將在一潔淨室中，該潔淨室具有一受控氣氛及非常低位準的粒子及環境污染物。晶圓容器之門放置於晶圓容器之開口上方，其中在門與容器開口之間具有一密封封閉件，該密封封閉件抑制氣體在一容器內部與一容器外部之間流動。容器可(例如)在一潔淨室中之位置之間移動，或自一個潔淨室移動至一不同潔淨室。在實例性容器中，容器包含如本文中所描述之一擴散器，該擴散器定位於容器之一前部分處，例如，在內部之前一半處或前三分之一處(自開口框架朝向一後壁量測)。

在門被閉合之後，經圍封內部處之氣態環境可保持原樣，即，其處晶圓被裝載至容器中且容器被閉合之潔淨室位置之一環境。替代性地，內部氣態氣氛可自內部移除(即，由一不同氣體置換)，且容器內部可保持於部分真空之一減壓下。視需要，可藉由將一氣體(例如，一「洗淨氣體」)自本描述之一擴散器施配至內部中來用不同於原始內部氣體之一氣體填充內部。洗淨氣體可為一惰性氣體(例如，至少99%之濃縮氮氣、氦氣或類似者)或潔淨乾燥空氣(具有低於5%或低於1%之一相對濕度之空氣)。

在將容器移動至一目的地之後，可藉由首先自容器移除門來自容器移除容器內之基板(例如，半導體晶圓)。在自容器移除門的一步驟期間或之前，可透過如所描述之一擴散器將一洗淨氣體施配至容器內部中。可在移除門時且在門遠離容器開口之後的一段時間內施配氣體。在一敞開門洗淨方法中，敞開門且引起洗淨氣體流動至基板容器內部中以替換內部之氣氛。

在一閉合門洗淨方法中，在引起洗淨氣體流動至基板容器內部中時，門保持於適當位置，且敞開容器之一出口以容許氣態內部氣氛自容器內部被洗淨且用洗淨氣體替換。在將洗淨氣體添加至容器內部且實質上洗淨先前氣氛之後，敞開門。

30:晶圓容器/基板容器 32:基板/晶圓 34:側部分 36:頂部分 38:底部分 42:後部分(後壁) 44:前部分 46:門框架 48:開口 52:門 54:垂直方向 66:開槽側壁 68:狹槽位置 70:擴散器總成 70a:擴散器總成/擴散器 70b:擴散器總成/擴散器 100:擴散器 102:前板 104:後板 110:第一端/端部 112:第二端/端部 114:前壁 116:後壁 118:側壁 120:通道 130:入口 132:出口開口 140:流量控制結構 142:基底表面 200:擴散器 202:前板 204:後板 210:第一端/端部 212:第二端/端部 214:前壁 216:後壁 218:側壁/頂板 220:通道 230:入口 232:擴散器出口 240:流量控制結構 242:基底表面 300:擴散器 302:前板 304:後板 310:第一端/端部 312:第二端/端部 314:前壁 316:後壁 318:側壁 320:通道 330:擴散器入口 332:擴散器出口 340:流量控制結構 342:基底表面 350:擴散器 360:第一端/端部 362:第二端/端部 364a:流量控制結構/壁/壁區段 364b:第二壁區段 368:壁 370:通道 370a:入口腔室/內腔室 370b:出口腔室(或「充氣腔室」)/外腔室 380:入口 382:擴散器出口 384:中間部分 390:流動間隙 400:擴散器 404:擴散器底板/底板 410:端部/第一端 412:端部/第二端 420:通道 424:基底表面 430:入口 440:流量控制結構/流量控制表面/壁部分/特徵 440a:固定半圓形壁部分 440b:筆直部分 I:區域/端部分/長度部分 II:區域/端部分/長度部分 III:區域/中間部分 l:長度 w:寬度

圖1A至圖1F展示如所描述之各種實例性擴散器裝置之不同視圖。

圖2A至圖2D展示實例性擴散器裝置之後板之實例性俯視圖、實例性擴散器裝置之側視圖及實例性擴散器裝置之流量輪廓。

圖3A及圖3B展示如所描述之一實例性基板容器。

所有圖係示意性的而非按比例。

100:擴散器 102:前板 104:後板 110:第一端 112:第二端 114:前壁 116:後壁 118:側壁 120:通道 130:入口 132:出口開口 140:流量控制結構 142:基底表面 l:長度 w:寬度

Claims (22)

1. 一種前開式晶圓容器，其包括： 一容器內部，其由一底壁、一頂壁、側壁及一前開口定界， 一門，其用以密封地閉合該前開口， 該內部處之一擴散器，其經調適以將氣體施配至該內部，該擴散器包括： 一細長本體，其包括：一上端、一下端、一前壁、一後壁、側壁、介於該上端與該下端之間的一高度、介於該等側壁之間的一寬度，及一通道， 一擴散器入口，其容許氣體流動至該通道中， 一擴散器出口，其包括在該前壁、一側壁或兩者中之一或多個開口，及 該通道內之一流量控制結構，其引導氣體沿著該通道之一長度在該擴散器入口與該擴散器出口之間流動。
2. 如請求項1之容器，其中該容器內部包括鄰近於該前開口的一前部分及鄰近於一後側壁的一後部分，且該擴散器垂直地定向且定位於該前部分個。
3. 如請求項1或2之容器，其中： 該擴散器之該前壁包括包含一前向部分及一後向部分之一寬度，且該擴散器出口定位於該前向部分處。
4. 如請求項3之容器，其中該擴散器之該前向壁沿著該高度延伸且包括一上部分、一下部分及一中間部分，且該擴散器出口定位於該上部分及該下部分處，而非該中間部分處。
5. 如請求項1或2之容器，其中該擴散器入口定位於該高度之一中間三分之一處。
6. 如請求項1或2容器，該擴散器包括一後壁，該後壁包括一基底表面及自該基底表面延伸至該通道中的該流量控制結構。
7. 如請求項5之容器，其中該流量控制結構定位於該高度之該中間三分之一處。
8. 如請求項6之容器，其中該流量控制結構包括自該基底表面延伸朝向該前壁之一內表面的一壁。
9. 如請求項1或2之容器，其中該擴散器出口包括引導氣體在相對於該前向壁之一表面之一非垂直方向上流動通過該開口之一定向開口。
10. 一種使用一如請求項1至9中任一項之容器之方法，該方法包括： 將一或多個晶圓放置於該容器中， 閉合門以密封地閉合前開口， 透過擴散器將氣體施配至內部中。
11. 如請求項10之方法，其包括敞開該門且在該門敞開時透過該擴散器施配該氣體。
12. 如請求項10之方法，其包括在該門被密封時且在該容器中之一排氣口敞開時透過該擴散器施配該氣體。
13. 如請求項10至12中任一項之方法，其中該容器內部包括鄰近於該前開口的一前部分及鄰近於一後側壁的一後部分，且該擴散器定位於該容器之該前部分中，該方法包括： 在該門敞開時透過該擴散器施配該氣體，及 在該前開口之一方向上施配該氣體以引起該氣體流動通過該前開口且減少來自一容器外部之外部氣體流動至該容器內部中。
14. 一種擴散器，其包括： 一細長本體，其包括：一上端、一下端、一前壁、一後壁、側壁、介於該上端與該下端之間的一高度、介於該等側壁之間的一寬度，及一通道， 一擴散器入口，其容許氣體流動至該通道中， 一擴散器出口，其包括在該前壁、該等側壁或兩者中之一或多個開口， 無孔通道表面，其等包括一無孔後壁表面及無孔側壁表面，及 該通道內之一流量控制結構，其引導氣體沿著該通道之一長度在該擴散器入口與該擴散器出口之間流動。
15. 如請求項14之擴散器，其中： 該前壁包括包含一前向部分及一後向部分之一寬度，且該擴散器出口定位於該前向部分而非該後向部分處。
16. 如請求項14或15之擴散器，其中該擴散器之該前向壁沿著該高度延伸且包括一上部分、一下部分及一中間部分，且該擴散器出口定位於該上部分及該下部分處，而非該中間部分處。
17. 如請求項14或15之擴散器，其中該擴散器出口定位於該高度之一中間三分之一處。
18. 如請求項14或15之擴散器，該擴散器包括一後壁，該後壁包括一基底表面及自該基底表面延伸至該通道中的該流量控制結構。
19. 如請求項14或15之擴散器，其中該流量控制結構定位於該高度之該中間三分之一處。
20. 如請求項14或15之擴散器，其中該流量控制結構可相對於該通道移動。
21. 如請求項18之擴散器，其中該流量控制結構包括自該基底表面延伸朝向該前壁之一內表面的一壁。
22. 如請求項14或15之擴散器，其中該擴散器出口包括引導氣體在相對於該前向壁之一表面之一非垂直方向上流動通過該開口之一定向開口。