專利名稱：排氣裝置和相關(guān)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于在制造半導(dǎo)體和微電子部件(例如微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)或微光機(jī)電系統(tǒng)(MOEMS)部件)時(shí)在不同的臺(tái)之間移置半 導(dǎo)體襯底的傳送盒的排氣(drain)裝置。
背景技術(shù)：
在生產(chǎn)過程中，襯底(例如直徑200mm或300mm的掩?；蚬杵?在 傳送盒中進(jìn)行輸送，所述傳送盒保護(hù)晶片免受存在于清潔室中大氣中的污 染物污染。
傳送盒具有能夠在襯底周圍保持受控的環(huán)境氣體的優(yōu)點(diǎn)，在傳送盒中 可以盡可能地避免污染產(chǎn)品的存在。為了傳送晶片直徑300mm的襯底， 使用一種特定型的傳送盒，就是熟知的FOUP("前開式晶片盒")，其包括 密封的具有橫向的輸入-輸出開口的周壁，所述輸入-輸出開口可以通過裝 備有密封裝置的門閉塞。在傳送盒內(nèi)，晶片一個(gè)摞一個(gè)地層疊在一種架中， 這種架可被稱為匣或艙(basket)。包括多達(dá)25個(gè)晶片的艙通常被放置或 保持在構(gòu)成傳送盒的基部的壁上。
傳送盒可以連接到用于半導(dǎo)體部件加工設(shè)備的輸入-輸出界面。該界面 是一種允許對(duì)傳送盒進(jìn)行定位并且允許傳送盒的門被打開的系統(tǒng)。該界面 通常包括驅(qū)動(dòng)門以打開和閉合所述傳送盒的門的機(jī)器人裝置。這種界面 (有時(shí)也稱為微環(huán)境)，通常稱之為設(shè)備前端模塊，或EFEM。
在生產(chǎn)微電子芯片過程中控制污染是半導(dǎo)體工業(yè)的主要挑戰(zhàn)。污染可 能由顆?；驓怏w引起，這些顆?；驓怏w造成例如晶片上的腐蝕或在晶片上 形成結(jié)晶。污染物對(duì)于芯片制造可具有顯著的影響，因?yàn)樾酒男阅軐?huì) 由于這些缺陷嚴(yán)重地降低。通過在襯底傳送盒中安裝排氣系統(tǒng)，有益地，可以使用真空或惰性氣 體，可以提供限制污染的方案。然而，這些排氣系統(tǒng)僅可以在傳送盒從設(shè)
備上脫離時(shí)使用(US-2007-062,561; JP-2007-317 909)，換句話說，只有在 其閉合時(shí)使用。這帶來兩個(gè)問題。
第一問題與排氣操作的持續(xù)時(shí)間有關(guān)，也就是用清潔的惰性氣體(例 如氮?dú)?替換傳送盒內(nèi)的被污染的環(huán)境氣體的時(shí)間。因而，給一個(gè)閉合的 傳送盒排氣需要通過排氣端口注入清潔氣體，排氣端口具有不標(biāo)準(zhǔn)的缺點(diǎn) 并且效果有限。因而，要花費(fèi)多于10分鐘來不徹底地排放一個(gè)盒的氣體 (R. Bernard 禾口 A. Favre: "Using numerical simulation to optimize 300 mm FOUP purging", Solid State Techn.， 2003年10月，p.71 )。此外，真 空過程需要傳送盒放置在真空中并且將傳送盒逐步地返回到大氣壓力中 以便避免損壞盒的風(fēng)險(xiǎn)。
第二個(gè)問題在于包含襯底的傳送盒可能保持與設(shè)備連接幾個(gè)小時(shí)。即 使可以在已經(jīng)處理完包含在傳送盒內(nèi)的整批襯底后實(shí)施排氣操作，但是不 可撤消的缺點(diǎn)已經(jīng)出現(xiàn)了。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種用于有效地給一種包含襯底晶片的 FOUP傳送盒排氣的裝置，即使該傳送盒仍然與設(shè)備連接，該裝置也能實(shí) 現(xiàn)排氣。
本發(fā)明目的還在于提供一種排氣裝置，其能夠適于所有標(biāo)準(zhǔn)的FOUP 型傳送盒。
晶片大約每2到3分鐘被從傳送盒中取出或插入到傳送盒中。因而， 這是對(duì)于在處理一批襯底的過程中作為背景任務(wù)的排氣操作的時(shí)間限制。 因而，本發(fā)明目的還在于提供一種排氣方法，其可以用來在傳送盒與設(shè)備 連接的時(shí)候在3分鐘內(nèi)獲得有效的FOUP傳送盒的排氣。
本發(fā)明的目標(biāo)在于提供一種排氣裝置，其用于具有能夠由盒門閉塞的 輸入/輸出開口并且包含以平行平面層疊的襯底晶片的傳送盒，所述排氣裝 置包括
容積空間，由壁限定，所述容積空間至少被分成具有凈化氣體進(jìn)氣孔的上部和具有凈化氣體排氣孔的下部，所述兩個(gè)部分由密封的隔離板隔 開，禾口
主壁，用來與傳送盒的輸入/輸出開口協(xié)作，所述主壁大體上垂直于晶 片的平面并且包括一系列開口，所述主壁的中間平面平行于所述晶片的平 面，所述開口將所述排氣裝置的容積空間連接到所述傳送盒。
根據(jù)一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方法，開口相對(duì)于所述凈化氣體進(jìn)氣孔的尺寸使 得所述排氣裝置的所述上部處于過壓。應(yīng)該理解，排氣裝置的上部和傳送 盒之間的連接開口的總的表面積必須足夠小。
優(yōu)選地，開口的數(shù)量至少等于包含在所述傳送盒內(nèi)的晶片的數(shù)量，以 便分別將凈化氣體引導(dǎo)向每個(gè)晶片。傳送盒通?？梢园瑪?shù)量在1到25 個(gè)之間的晶片。
根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例，開口是矩形狹縫。有利地，開口具有與所 述襯底晶片的直徑相同量級(jí)的長(zhǎng)度。優(yōu)選地，矩形狹縫高度小于分開兩個(gè)
連續(xù)晶片的間距，或小于大約10mm，并且狹縫高度優(yōu)選小于3mm。
根據(jù)第二實(shí)施例，開口由排列的孔組成。有利地，這些孔以與所述襯 底晶片的直徑大致相同量級(jí)的間距排列。優(yōu)選地，這些孔是圓形的并且直 徑小于分開兩個(gè)連續(xù)晶片的間距，并且這些孔優(yōu)選地具有小于2mm的直 徑。
根據(jù)一個(gè)變體，排氣裝置在其它物體之間包括插入在開口之間的一系 列導(dǎo)向裝置。導(dǎo)向裝置的數(shù)量?jī)?yōu)選至少等于包含在傳送盒內(nèi)的晶片的數(shù) 量。這些導(dǎo)向裝置被用于引導(dǎo)氣體流盡可能地靠近晶片。
根據(jù)一種實(shí)施方法，導(dǎo)向裝置具有與襯底晶片的直徑相同量級(jí)的長(zhǎng)度。
根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方法，導(dǎo)向裝置布置在晶片的平面中。因而， 每個(gè)導(dǎo)向裝置與同其對(duì)應(yīng)的晶片設(shè)置在相同的平面中。有利地，每個(gè)導(dǎo)向 裝置的端部具有與對(duì)應(yīng)的圓形晶片的形狀匹配的凹形。
優(yōu)選地，排氣裝置還包括位于傳送盒的輸入/輸出開口處的密封的連接 裝置。
本發(fā)明的另一目標(biāo)在于提供一種用于使用前面所述的排氣裝置對(duì)具 有能夠由盒門閉塞的輸入/輸出開口并且包含襯底晶片的疊層的傳送盒進(jìn)行排氣的系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明，排氣系統(tǒng)包括具有與裝備有室門的傳送盒的 至少一個(gè)連接孔的室，并且包括驅(qū)動(dòng)所述盒門以打開和閉合所述傳送盒的 門的裝置和驅(qū)動(dòng)所述排氣裝置以將排氣裝置連接到所述傳送盒的裝置。
本發(fā)明在于添加形成門的排氣裝置，用于替代所述傳送盒的門，并且 使用所述排氣裝置將清潔氣體注入到傳送盒內(nèi)。
排氣系統(tǒng)還包括位于連接孔到傳送盒的輸入/輸出開口的連接區(qū)處的 密封裝置。
本發(fā)明另一目標(biāo)在于提供一種用于使用上面所述的排氣裝置對(duì)具有 能夠由盒門閉塞的輸入/輸出開口并且包含層疊在平行平面上的襯底晶片 的傳送盒進(jìn)行排氣的方法。根據(jù)本發(fā)明，該方法包括以下步驟-
將所述排氣裝置連接到所述傳送盒的輸入/輸出開口 ，
通過凈化氣體進(jìn)氣孔將凈化氣體注入到所述排氣裝置的容積空間的 上部，
通過開口將所述氣體注入到所述傳送盒，所述開口的中間平面平行于 晶片平面，并且所述開口與所述排氣裝置的容積空間的上部連接，
通過開口收集所述氣體，所述開口的中間平面平行于晶片平面，并且 所述開口與所述排氣裝置的容積空間的下部連接，
通過位于所述排氣裝置的容積空間的下部中的凈化氣體排氣孔排出 所述氣體。
有利地，凈化氣體以大于2巴的壓力注入到所述排氣裝置的上部。 使用根據(jù)本發(fā)明的排氣裝置的排氣方法通過襯底晶片之間的強(qiáng)制對(duì)
流起作用。排氣方法可以與現(xiàn)有的通過擴(kuò)散工作的排氣裝置結(jié)合使用以提
高效率。排氣操作更快用l分鐘代替幾分鐘。在以50slm的凈化氣體循
環(huán)1分鐘后，在傳送盒內(nèi)保持平均小于3.4%的分子氧。
排氣裝置和這種排氣方法能夠與目前應(yīng)用的所有FOUP型傳送盒一起使用。
對(duì)于相同的流量，相比使用布置在標(biāo)準(zhǔn)傳送盒的后壁上的排氣孔實(shí)施 排氣的情形，惰性氣體以小的多的速度進(jìn)入傳送盒?；谶@種原因，存在 更少的顆粒分離并被吹入到傳送盒的內(nèi)部。而且，這些顆粒不會(huì)被背散射， 因而可以防止晶片免受任何再沉積的風(fēng)險(xiǎn)。排氣操作可以用在再次閉合和斷開傳送盒之前的處理結(jié)束時(shí)，或作為
兩個(gè)晶片轉(zhuǎn)送步驟之間的處理過程中的背景任務(wù)。在30slm的凈化氣流的 情況下，達(dá)到大于90%的排氣效率所需的時(shí)間小于2分鐘。這個(gè)時(shí)間比兩 個(gè)晶片傳送之間的花費(fèi)的時(shí)間短。


本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將通過下面的一個(gè)實(shí)施例和附圖中的說明
變得清楚，該實(shí)施例以非限定的示例給出，在附圖中
圖1以圖示的方式示出與傳送盒連接的襯底處理裝置；
圖2a、 2b和2c以圖示的方式示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的FOUP
傳送盒連接到排氣系統(tǒng)的方式；
圖3a和3b分別示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的排氣裝置兩個(gè)面的立
體圖4示出根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的排氣裝置的其中一個(gè)面的立體和
圖5示出連接到圖3a和3b中的凈化裝置的傳送盒內(nèi)的不同平面之間 的凈化氣體的路徑。
具體實(shí)施例方式
圖1中示出了襯底處理裝簟。該裝置包括處理室1，所述處理室保持 真空狀態(tài)，在處理室1中實(shí)施對(duì)襯底(例如半導(dǎo)體晶片)的加工或處理操 作。處理室1連接到也處于真空狀態(tài)的轉(zhuǎn)送室2，在晶片于處理室1中處 理之前和之后將晶片立即放置在轉(zhuǎn)送室2內(nèi)。轉(zhuǎn)送室2連接到真空狀態(tài)和 返回到大氣壓狀態(tài)交替變換的加載御載過渡間(loading/unloading lock) 3。 所述過渡間3將轉(zhuǎn)送室2連接到用來在大氣壓下輸送襯底的EFEM模塊4。 例如， 一個(gè)或更多個(gè)可移除的晶片傳送盒(FOUP)型的傳送盒5可以通 過孔6連接到EFEM模塊4。這些盒5用于在大氣壓力下存儲(chǔ)或輸送襯底， 尤其是在兩個(gè)加工階段或兩個(gè)處理設(shè)備之間輸送襯底。這樣，層疊放在筐 7中的襯底晶片就可以一個(gè)接一個(gè)地經(jīng)過EFEM模塊4和過渡間3轉(zhuǎn)移到 轉(zhuǎn)送室2。圖2a、 2b和2c對(duì)應(yīng)于根據(jù)本發(fā)明的將FOUP型的傳送盒連接到排氣 裝置的連續(xù)步驟。
圖2a示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的排氣系統(tǒng)20，其包括具有密封 壁的室21 ，所述密封壁包括至少一個(gè)孔口 22用以允許與傳送盒23的連接。 包含水平地布置的襯底晶片的筐24放置在傳送盒23內(nèi)。傳送盒23包括 側(cè)壁23a、頂部壁23b和底部壁23c，筐24置于底部壁23c上。在側(cè)壁23a 中的一個(gè)中，具有一個(gè)由門25閉塞(block)的輸入/輸出開口。門25設(shè) 置在排氣系統(tǒng)20的孔口 22的對(duì)面。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的排氣裝置 26設(shè)置在室21的下部中。如果排氣系統(tǒng)20提供EFEM模塊的功能，則 其還包括能夠連接到用于襯底處理裝置的加載/卸載過渡間的第二孔口 27。
一旦傳送盒23位于排氣系統(tǒng)20的孔口 22的對(duì)面，則使用驅(qū)動(dòng)所述 盒門的裝置打開傳送盒門25，然后例如將傳送盒門移動(dòng)到所述室21的下 部，以便不會(huì)阻礙將晶片移置到加載/卸載過渡間，如圖2b所示。
通過機(jī)器人驅(qū)動(dòng)裝置將排氣裝置26替代傳送盒23的門25，以便給傳 送盒23和其包含的襯底晶片排氣，如圖2c所示。將排氣裝置26施加到 盒23以閉合地密封所述盒?？梢栽谡r底處理結(jié)束時(shí)和/或每次移置晶 片到所述方法室之間實(shí)施將排氣裝置26放置到適當(dāng)?shù)奈恢玫牟僮鳌?br> 圖3a和3b表示根據(jù)本發(fā)明的排氣裝置的具體實(shí)施例。排氣裝置30 包括由密封壁限定的容積空間，所述容積空間由密封的隔開的隔離板33 分成上部31和下部32。上部31包括用于凈化氣體的進(jìn)氣孔34。下部32 包括用于排出氣體的排氣孔35。排氣裝置的容積空間在排氣系統(tǒng)室側(cè)上通 過密封壁(未示出)閉合并且朝向傳送盒的內(nèi)側(cè)打開。排氣裝置30包括 限制開口 37的水平的導(dǎo)向裝置(guide) 36，所述導(dǎo)向裝置的數(shù)目必須等 于包含在所述筐中的晶片的數(shù)目。所述盒的輸入/輸出開口的尺寸稍微大于 襯底晶片的直徑，以便允許晶片通過。因而作為所述盒門的替代物閉塞所 述盒的排氣裝置30將具有相似的尺寸，并因此所述導(dǎo)向裝置36和開口 37 將具有與晶片相同量級(jí)的長(zhǎng)度。在這種情形中，開口 37是具有大約300mm 長(zhǎng)度和小于3mm高度的矩形的狹縫。每個(gè)導(dǎo)向裝置36的端部是凹形38， 與水平地布置在筐中圓形晶片的形狀相匹配，以便使凈化氣體盡可能靠近每個(gè)晶片以吹掃表面。接頭39確保傳送盒和排氣裝置30之間連接的密封。
圖4示出包含有氣體進(jìn)氣孔41的排氣裝置40的另一實(shí)施例的立體圖。 這里，開口 42由平行的孔43的行組成，每個(gè)水平的行對(duì)應(yīng)于晶片的水平 平面。排氣裝置40不包含導(dǎo)向裝置。
參照?qǐng)D5說明排氣方法。根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的排氣裝置50與傳 送盒51的輸入/輸出開口連接并密封，以便將排氣裝置50的容積空間連接 到傳送盒51的內(nèi)部。清潔的凈化氣體，優(yōu)選是惰性氣體，有利地以大于2 巴的壓力通過氣體進(jìn)氣孔52注入到排氣裝置容積空間50的上部53中。 然后凈化氣體通過開口 54由導(dǎo)向裝置55引導(dǎo)到筐56內(nèi)部的四周并朝向 框56內(nèi)部引導(dǎo)。凈化氣流并行地移動(dòng)到晶片57的平面，移動(dòng)到導(dǎo)向裝置 55的平面以及移動(dòng)到開口 54的中間平面，分別如箭頭58和59所示。
在沖洗位于筐56的頂部的晶片后，凈化氣體返回到排氣裝置容積空 間50的下部60，沖洗位于框56底部的晶片，如箭頭61和62所示。然后 凈化氣體通過排氣孔63排出。
開口 54相對(duì)于氣體進(jìn)氣孔52的尺寸使得排氣裝置50的上部53處于 輕微的過壓，以便惰性和清潔氣體可以均勻地進(jìn)入傳送盒51。開口54可 以采用具有小高度的狹縫的形式，或一系列具有小直徑(例如具有小于 2mm的直徑)的排列的孔的形式。這些開口 54的小橫截面允許在排氣裝 置50的上部53的整個(gè)表面上均勻分布的氣體輸入。
10
權(quán)利要求
1.一種用于具有能夠由盒門閉塞的輸入/輸出開口并且包含基于平行平面層疊的襯底晶片的傳送盒的排氣裝置，包括容積空間，由密封的壁限定，所述容積空間被至少分成具有凈化氣體進(jìn)氣孔的上部和具有凈化氣體排氣孔的下部，所述兩個(gè)部分由密封的隔離板隔開，和主壁，用來與傳送盒的輸入/輸出開口協(xié)作，所述主壁大體上垂直于晶片的平面并且包括一系列開口，所述主壁的中間平面平行于所述晶片的平面，所述開口將所述排氣裝置的容積空間連接到所述傳送盒。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的排氣裝置，其中所述開口相對(duì)于所述凈化氣 體進(jìn)氣孔的尺寸使得所述排氣裝置的所述上部處于過壓。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的排氣裝置，其中開口的數(shù)量至少等于包 含在所述傳送盒內(nèi)的晶片的數(shù)量。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的排氣裝置，其中所述開口是矩形的狹縫， 所述狹縫具有與所述襯底晶片的直徑相同量級(jí)的長(zhǎng)度。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的排氣裝置，其中所述開口由以與所述襯 底晶片的直徑大致相同量級(jí)的間距排列的孔組成。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的排氣裝置，還包括插入到所述開口之間的一 系列導(dǎo)向裝置。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的排氣裝置，其中導(dǎo)向裝置的數(shù)量至少等于包 含在所述傳送盒內(nèi)的晶片的數(shù)量，并且所述導(dǎo)向裝置布置在所述晶片的平 面中。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的排氣裝置，其中每個(gè)導(dǎo)向裝置和與所述導(dǎo)向 裝置對(duì)應(yīng)的晶片布置在相同的平面上，每個(gè)導(dǎo)向裝置的端部具有與對(duì)應(yīng)的 圓形晶片的形狀匹配的凹形。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的排氣裝置，還包括用于密封連接到所述傳送 盒的所述輸入/輸出開口的裝置。
10. —種傳送盒的排氣系統(tǒng)，所述傳送盒具有能夠由盒門閉塞的輸入 /輸出開口并且包含襯底晶片的疊層，所述排氣系統(tǒng)使用根據(jù)權(quán)利要求1 所述的排氣裝置，所述排氣系統(tǒng)包括具有與裝備有室門的傳送盒連接的至 少一個(gè)連接孔的室，并且包括用于驅(qū)動(dòng)所述盒門以打開和閉合所述傳送盒 的門的裝置和用于驅(qū)動(dòng)所述排氣裝置以將排氣裝置連接到所述傳送盒的 裝置。
11. 一種用于傳送盒的排氣方法，所述傳送盒具有能夠由盒門閉塞的輸 入/輸出開口并且包含依照平行平面層疊的襯底晶片，所述方法使用根據(jù)權(quán) 利要求1所述的排氣裝置進(jìn)行排氣，所述方法包括步驟將所述排氣裝置連接到所述傳送盒的輸入/輸出開口 ， 通過所述凈化氣體進(jìn)氣孔將凈化氣體注入到所述排氣裝置的容積空 間的上部，通過開口將所述氣體注入到所述傳送盒，所述開口的中間平面平行于 晶片平面并且所述開口與所述排氣裝置的容積空間的上部連接，通過開口收集所述氣體，所述開口的中間平面平行于晶片平面并且所 述開口與所述排氣裝置的容積空間的下部連接，通過位于所述排氣裝置的容積空間的下部中的凈化氣體排氣孔排出 所述氣體。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的排氣方法，其中所述凈化氣體以大于2巴 的壓力注入到所述排氣裝置的上部。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于一種用于具有能夠通過盒門閉塞的輸入/輸出開口并且包含依照平行平面層疊的襯底晶片的傳送盒的排氣裝置。該排氣裝置包括由密封的壁限定的容積空間，該容積空間至少被分成具有凈化氣體進(jìn)氣孔的上部和具有凈化氣體排氣孔的下部，所述兩個(gè)部分由密封的隔離板隔開；和一系列導(dǎo)向裝置，該導(dǎo)向裝置限定平行于這些晶片布置的開口并且與排氣裝置的容積空間相連以朝向傳送盒引導(dǎo)凈化氣體。
文檔編號(hào)H01L21/00GK101625962SQ20091014005
公開日2010年1月13日 申請(qǐng)日期2009年7月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月11日
發(fā)明者伯臣·貝雷特, 辛迪·汝德, 阿諾·佛瑞 申請(qǐng)人:阿爾卡特朗訊