晶圆盒的制作方法

1.本发明涉及半导体领域，尤其涉及一种具有保压作用的晶圆盒。


背景技术：

2.在半导体芯片晶圆制造工厂中(fab)，晶圆需经历一个个站点的工艺处理，最终成为可以出货的产品。在工艺站点的衔接转换时，根据流程工艺的不同，晶圆到达下一站点的时间需要严格控制在一定时间范围内(此时间称为等待时间，q-time)，否则会使晶圆因滞留时间超出规定范围导致外部环境因素对晶圆造成不良影响，因此将不能进行下一站点的工艺处理必须重新处置乃至报废。
3.为解决这一问题，将在晶圆完成当前站点的工艺处理后，将晶圆盒内充满例如氮气(n2)或根据工艺其他等不会对晶圆造成不良影响的气体。在关闭晶圆盒门板后，晶圆盒内部将充满上述类型气体以代替环境空气，这样将大大延长q-time，对半导体芯片晶圆制造的生产管控带来极大的便利和灵活度。
4.现有的解决方案通过晶圆盒充气系统(充气吹扫装置)对晶圆盒内部注满n2等气体来实现。现有晶圆盒充气系统，主要是为一充气平台以一进气管路连接到单一的一气源，以将该气源的气体导入置放于该充气平台上的一晶圆盒之中，再以一出气管路连接到一厂务端抽气系统以供将晶圆盒中的气体排出。
5.但是现有的晶圆盒因密封性等原因，在晶圆盒离开充气吹扫装置后，n2在晶圆盒中的维持效果有限，使得q-time的延迟时间有限。


技术实现要素：

6.本发明所要解决的技术问题是提高保护气体在晶圆盒中的维持时间，从而延长q-time的时间。
7.本发明提供了一种晶圆盒，包括：
8.盒体、门体和气体保压装置，其中所述盒体的一侧具有开口，所述盒体内具有容纳空腔，所述容纳空腔中用于放置晶圆并容纳保护气体；
9.所述门体用于封闭所述盒体的开口；
10.所述气体保压装置位于所述盒体的外侧表面，用于在所述门体将所述盒体密封后，向所述盒体的容纳空腔中释放保护气体。
11.可选的，所述气体保压装置包括微型气罐，传输管路和控制阀，所述微型气罐中存储有保护气体，所述传输管路用于连通所述微型气罐和所述盒体内的容纳空腔，所述控制阀设置于传输管道上，所述控制阀用于控制所述微型气罐向容纳空腔中释放的保护气体的通断和流量。
12.可选的，所述控制阀为延时控制阀，所述延时控制阀包括阀体和位于阀体中的阀片，所述延时控制阀在容纳空腔的压力和阀片的弹力之和小于所述微型气罐中的保护气体压力时打开，使得微型气罐向所述盒体的容纳空腔中释放保护气体，所述延时控制阀在容
纳空腔的压力和阀片的弹力之和大于和等于所述微型气罐中的保护气体压力时关闭。
13.可选的，所述阀片在延时控制阀关闭时与所述阀体的内壁之间没有缝隙。
14.可选的，所述阀片在延时控制阀关闭时与所述阀体的内壁之间具有缝隙，使得微型气罐在延时控制阀关闭时能通过所述缝隙持续的向容纳空腔中释放保护气体。
15.可选的，所述控制阀为电信号控制阀，所述气体保压装置还包括控制单元，所述控制单元用于向所述电信号控制阀发送控制电信号，控制所述电信号控制阀打开或关闭。
16.可选的，所述控制单元每隔一段时间向所述电信号控制阀发送控制电信号，控制所述电信号控制阀每隔一段时间打开固定的时间，使得所述微型气罐在所述固定时间内向容纳空腔中释放的保护气体。
17.可选的，所述气体保压装置还包括压力检测单元，所述压力检测单元用于检测容纳空腔中气体的压力值，当所述压力值小于预设值时，所述控制单元向所述电信号控制阀发送控制电信号，控制所述电信号控制阀打开，使得所述微型气罐向容纳空腔中释放的保护气体，当所述压力值大于预设值时，所述控制单元向所述电信号控制阀发送控制电信号，控制所述电信号控制阀关闭，使得所述微型气罐停止向容纳空腔中释放的保护气体。
18.可选的，所述盒体上或者所述控制阀与容纳空腔之间的传输管道上还设置有单向泄压阀；所述保护气体为氮气或惰性气体。
19.可选的，在所述气体保压装置向所述盒体的容纳空腔中释放保护气体，以维持容纳空腔内的保护气体的压力之前，所述盒体的容纳空腔内已通过充气吹扫装置充满保护气体；所述气体保压装置与所述盒体之间为可拆卸连接。
20.与现有技术相比，本发明技术方案具有以下优点：
21.本发明的晶圆盒，包括：盒体、门体和气体保压装置，其中所述盒体的一侧具有开口，所述盒体内具有容纳空腔，所述容纳空腔中用于放置晶圆并容纳保护气体；所述门体用于封闭所述盒体的开口；所述气体保压装置位于所述盒体的外侧表面，用于在所述门体将所述盒体密封后，向所述盒体的容纳空腔中释放保护气体。通过在晶圆盒的盒体上设置气体保压装置，所述气体保压装置能在所述门体将所述盒体密封后，向所述盒体的容纳空腔中释放保护气体，以维持容纳空腔内的保护气体的压力，因而使得晶圆盒内的保护气体的存留的时间大幅的延长，从而极大的延长了q-time的时间，使得站点与站点之间的停留时间延长。
22.进一步，所述气体保压装置包括微型气罐，传输管路和控制阀，所述微型气罐中存储有保护气体，所述传输管路用于连通所述微型气罐和所述盒体内的容纳空腔，所述控制阀设置于传输管道上，所述控制阀用于控制所述微型气罐向容纳空腔中释放的保护气体的通断和流量。使得气体保压装置的体积和重量均较小，可以按照在晶圆盒的盒体上。
23.进一步，所述控制阀为延时控制阀，所述述延时控制阀包括阀体和位于阀体中的阀片，所述延时控制阀在容纳空腔的压力和阀片的弹力之和小于所述微型气罐中的保护气体压力时打开，使得微型气罐向所述盒体的容纳空腔中释放保护气体，所述延时控制阀在容纳空腔的压力和阀片的弹力之和大于和等于所述微型气罐中的保护气体压力时关闭，使得微型气罐不向所述盒体的容纳空腔中释放保护气体或者仅释放小流量的保护气体。所述延时控制阀通过压力差来控制打开和关闭，因而不需要额外设置控制电路对对控制阀的打开和关闭进行控制，进一步简化了气体保压装置的结构，减小了气体保压装置的体积，降低
了成本。
24.进一步，所述阀片在延时控制阀关闭时与所述阀体的内壁之间具有缝隙，使得微型气罐在延时控制阀关闭时能通过所述缝隙持续的向容纳空腔中释放保护气体。所述阀片与所述与阀体的内壁之间具有缝隙时，可以减少或者表面阀片与阀体的内壁接触，从而避免延时控制阀关闭时，所述阀片与阀体内壁摩擦产生颗粒污染晶圆盒。
25.进一步，所述控制阀为电信号控制阀，所述气体保压装置还包括控制单元，所述控制单元用于向所述电信号控制阀发送控制电信号，控制所述电信号控制阀打开或关闭。所述控制单元每隔一段时间向所述电信号控制阀发送控制电信号，控制所述电信号控制阀每隔一段时间打开固定的时间，使得所述微型气罐在所述固定时间内向容纳空腔中释放的保护气体。即通过气体保压装置可以定时的向容纳空腔中释放保护气体，以维持容纳空腔内的保护气体的压力。
26.进一步，所述气体保压装置还包括压力检测单元，所述压力检测单元用于检测容纳空腔中气体的压力值，所述压力检测单元将检测的压力值发送给控制单元，当所述压力值小于预设值时，所述控制单元向所述电信号控制阀发送控制电信号，控制所述电信号控制阀打开，使得所述微型气罐向容纳空腔中释放的保护气体，当所述压力值大于预设值时，所述控制单元向所述电信号控制阀发送控制电信号，控制所述电信号控制阀关闭，使得所述微型气罐停止向容纳空腔中释放的保护气体。因而可以实时对晶圆盒中的保护气体的压力大小进行调节，使得晶圆盒中保护气体的压力不会过大或过小，从而进一步增强气体保压装置对晶圆盒的保压时间，从而进一步延长q-time。
附图说明
27.图1-4为本发明实施例晶圆盒的结构示意图。
具体实施方式
28.本发明提供了一种晶圆盒，在晶圆盒的盒体的侧壁表面上设置气体保压装置，所述气体保压装置用于在所述门体将所述盒体密封后，向所述盒体的容纳空腔中释放保护气体，以维持容纳空腔内的保护气体的压力。通过在晶圆盒的盒体上设置气体保压装置，所述气体保压装置能在所述门体将所述盒体密封后，向所述盒体的容纳空腔中释放保护气体，以维持容纳空腔内的保护气体的压力，因而使得晶圆盒内的保护气体的存留的时间大幅的延长，从而极大的延长了q-time的时间，使得站点与站点之间的停留时间延长。
29.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在详述本发明实施例时，为便于说明，示意图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明的保护范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
30.本发明一实施例提供了一种晶圆盒，请参考图1，所述晶圆盒100包括
31.盒体101、门体102和气体保压装置104，其中所述盒体101的一侧具有开口，所述盒体101内具有容纳空腔103，所述容纳空腔103中用于放置晶圆并容纳保护气体；
32.所述门体102用于封闭所述盒体的开口；
33.所述气体保压装置104位于所述盒体101的外侧表面，用于在所述门体102将所述
盒体101密封后，向所述盒体101的容纳空腔103中释放保护气体。
34.所述晶圆盒100在半导体集成电路制作工艺中用于存储和放置待进行工艺处理和/或已工艺处理后的晶圆，用于保护晶圆不会被污染。在一实施例中，所述晶圆盒100为前开式晶圆盒(foup，front opening unified pod)，所述前开式晶圆盒100包括盒体101和门体102，所述盒体101为四方体，所述盒体101内具有容纳空腔103，所述盒体101的一个侧面具有开口，所述门体102能卡合在所述盒体101的开口位置处，封闭所述开口使得所述盒体101内的容纳空腔密闭。所述门体在相应的开门装置的控制下能打开和关闭。
35.所述晶圆盒100的盒体101的内侧壁上由下到上分布有若干平行的卡槽，若干待处理以及处理后的晶圆存放于相应的卡槽中。所述晶圆的材料可以为硅(si)、锗(ge)、或硅锗(gesi)、碳化硅(sic)；也可以是绝缘体上硅(soi)，绝缘体上锗(goi)；或者还可以为其它的材料，例如砷化镓等
ⅲ-ⅴ
族化合物。所述晶圆的尺寸(直径)可以为12寸或18寸或其他的尺寸(比如6寸，8寸)。
36.在其他实施例中，所述晶圆盒100可以为底部打开式晶圆盒，所述底部打开式晶圆盒包括盒体和门体，所述盒体，所述盒体内具有容纳空腔，所述盒体的底部具有开口，所述门体卡合在所述盒体底部的开口处封闭所述开口使得所述盒体内的容纳空腔密闭，所述容纳空腔内放置有晶圆框架盒，所述晶圆框架盒由下到上分布有若干平行的卡槽，若干待处理以及处理后的晶圆存放于相应的卡槽中。
37.在进行集成电路制作时，晶圆放置在晶圆盒中需要经历一个个站点的工艺处理，最终形成可以出货的产品。每一个产点均有相应的工艺处理设备，所述工艺加工设备可以为光刻设备、刻蚀设备、研磨设备、沉积设备、注入设备等，晶圆盒被运输到相应的工艺处理设备后，该工艺处理设备从该晶圆盒中取出晶圆进行相应的工艺处理。
38.晶圆盒在工厂中的运输或搬送一般通过物料搬运系统(amhs)进行或者也可以通过人工进行，所述物料搬运系统(amhs)用于晶圆盒在工厂里面的自动化搬送。而晶圆前端传送系统(efem)是连接物料搬运系统(amhs)和不同工艺加工设备之间的桥梁，能使晶圆(硅片)在不受污染的条件下被准确的传输，并具有高精度、高效率、高洁净度和高可靠性。所述晶圆前端传送系统(efem)位于工艺加工设备的前段，用于将物料搬运系统(amhs)上传送的晶圆盒中的晶圆不受污染、高精度和高可靠性的传送进入工艺加工设备中进行相应的工艺处理，在晶圆在工艺加工设备进行完相应的工艺处理后，再将晶圆不受污染、高精度和高可靠性的传送回晶圆盒中，晶圆盒再通过物料搬运系统(amhs)被传送到下一个站点。所述晶圆前端传送系统包括装载台和开门装置，所述装载台用于装载晶圆盒，所述开门装置用于打开和关闭所述晶圆盒的门体。
39.在集成电路的制作过程中，在工艺站点的衔接转换时，根据流程工艺的不同，晶圆到达下一站点的时间需要严格控制在一定时间范围内(此时间称为等待时间，q-time)，否则会使晶圆因滞留时间超出规定范围导致外部环境因素对晶圆造成不良影响，因此将不能进行下一站点的工艺处理必须重新处置乃至报废。因而在晶圆完成当前站点的工艺处理后，需要在晶圆盒内充满保护气体，例如氮气(n2)或根据工艺其他等不会对晶圆造成不良影响的气体(比如惰性气体)。现有在关闭晶圆盒门体后，晶圆盒内部将充满前述所述的保护气体以代替环境空气，以延长q-time，但是现有的晶圆盒由于密封性等原因对于q-time的延长时间有限，为此本发明中对晶圆盒进行了改进，通过在晶圆盒的盒体上设置气体保
压装置104，所述气体保压装置能在所述门体102将所述盒体101密封(以及在所述容纳空腔103中预先充满保护气体)后，向所述盒体101的容纳空腔103中释放保护气体，以维持容纳空腔103内的保护气体的压力，因而使得晶圆盒内的保护气体的存留的时间大幅的延长，从而极大的延长了q-time的时间，使得站点与站点之间的停留时间延长。
40.在一实施例中，所述气体保压装置104可以固定于所述晶圆盒100的盒体101的一个侧壁上，所述盒体101的该侧壁上至少具有一个穿透侧壁厚度的一个通孔，所述气体保压装置104具有用于输出气体的气体输出口，所述气体输出口与所述通孔连通，气体保压装置104通过所述气体输出口和通孔向容纳空间103中释放保护气体。在一实施例中，所述气体保压装置104通过可拆卸的方式安装固定在所述晶圆盒100的盒体上，当某一个晶圆盒需要用到气体保压装置10进行q-time的延长时，将气体保压装置104安装在所述晶圆盒的侧壁上，当不需要时，则可以将气体保压装置104从晶圆盒上拆下来，可以使得一个气体保压装置104在另外一个晶圆盒上使用，提高气体保压装置104的利用率，拆下气体保压装置104的晶圆盒的通孔可以通过密封垫密封，直接运送到进行相应的站点进行工艺处理。
41.下面集合附图前述所述的气体保压装置104进行详细的描述。
42.在一实施例中，请参考图2，所述气体保压装置104包括微型气罐105，传输管路106和控制阀107，所述微型气罐105中存储有保护气体，所述传输管路106用于连通所述微型气罐105和所述盒体101内的容纳空腔103，所述控制阀107设置于传输管道106上，所述控制阀107用于控制所述微型气罐105向容纳空腔103中释放的保护气体的通断和流量。
43.所述微型气罐105中存储的保护气体可以为压缩气体。所述微型气罐105的数量至少为1个，可以为1个，2个，每一个微型气罐105都与传输管道106连接。在一实施例中，每一个微型气罐105的开口处均可以设置一个阀门，所述阀门能将所述微型气罐105打开和关闭，所述阀门打开是所述微型气罐105中存储的保护气体向传输管道106中释放，当阀门关闭时，所述微型气罐停止向传输管道106中释放保护气体。所述阀门在需要对晶圆盒进行保压时通过人工打开或关闭，以防止微型气罐105中保护气体在不使用时泄露，并提高气体保压装置104的安全性能，并且使得微型气罐105可以与所述传输管道106进行可拆卸的连接，当气体保压装置104中安装的微型气罐105中的气体压力不够时，将气体压力不够的微型气罐105拆下来，重新换上气体压力够的微型气罐105，能进一步增强气体保压装置104对晶圆盒100的保压时间，从而进一步延长q-time。
44.本实施例中，所述控制阀107为延时控制阀，所述延时控制阀包括阀体和位于阀体中的阀片，所述延时控制阀在容纳空腔103的压力和阀片的弹力之和小于所述微型气罐105中的保护气体压力时打开，使得微型气罐105向所述盒体的容纳空腔103中释放保护气体，所述延时控制阀在容纳空腔的压力和阀片的弹力之和大于和等于所述微型气罐中的保护气体压力时关闭，使得微型气罐105不向所述盒体的容纳空腔103中释放保护气体或者仅释放小流量的保护气体。所述延时控制阀通过压力差来控制打开和关闭，因而不需要额外设置控制电路对对控制阀的打开和关闭进行控制，进一步简化了气体保压装置104的结构，减小了气体保压装置104的体积，降低了成本。
45.在一实施例中，所述阀片在延时控制阀关闭时与所述阀体的内壁之间没有缝隙。即所述延时控制阀为全封闭式阀。
46.在另一实施例中，所述阀片在延时控制阀关闭时与所述阀体的内壁之间具有缝
隙，使得微型气罐在延时控制阀关闭时能通过所述缝隙持续的向容纳空腔中释放保护气体。即所述延时控制阀为微漏阀。在一具体的实施例中，在所述延时控制阀关闭时，所述阀门与阀体的内壁一周具有缝隙，即与阀体的内壁没有接触，从而避免延时控制阀关闭时，所述阀片与阀体内壁摩擦产生颗粒污染晶圆盒。
47.在另一实施例中，请参考图3，所述控制阀107为电信号控制阀，所述气体保压装置104还包括控制单元108，所述控制单元108用于向所述电信号控制阀107发送控制电信号，控制所述电信号控制阀107打开或关闭。所述控制单元108每隔一段时间t1(t1可以为5分钟，10分钟，20分钟，30分钟，50分钟，1小时、2小时)向所述电信号控制阀发送控制电信号，控制所述电信号控制阀每隔一段时间t1打开固定的时间t2(t2可以为2秒，5秒，10秒，20秒，30秒，50秒，1分钟)，使得所述微型气罐在所述固定时间t2内向容纳空腔103中释放的保护气体。即通过气体保压装置104可以定时的向容纳空腔103中释放保护气体，以维持容纳空腔103内的保护气体的压力。
48.在另一实施例中，请参考4，所述气体保压装置104还包括压力检测单元109，所述压力检测单元109用于检测容纳空腔103中气体的压力值，所述压力检测单元109将检测的压力值发送给控制单元108，当所述压力值小于预设值时，所述控制单元108向所述电信号控制阀107发送控制电信号，控制所述电信号控制阀107打开，使得所述微型气罐105向容纳空腔103中释放的保护气体，当所述压力值大于预设值时，所述控制单元108向所述电信号控制阀发送控制电信号，控制所述电信号控制阀107关闭，使得所述微型气罐105停止向容纳空腔中释放的保护气体。因而可以实时对晶圆盒中的保护气体的压力大小进行调节，使得晶圆盒中保护气体的压力不会过大或过小，从而进一步增强气体保压装置104对晶圆盒100的保压时间，从而进一步延长q-time。
49.在一实施例中，为了进一步提高晶圆盒的安全性能，所述盒体101上或者所述控制阀107与容纳空腔103之间的传输管道106上还设置有单向泄压阀110，所述单向泄压阀用于在晶圆盒中的保护气体压力大于泄压压力值时从单向泄压阀110的泄压口自动释放晶圆盒中的部分保护气体，在晶圆盒中保护气体压力小于或等于泄压压力值时，停止释放所述晶圆盒中的保护气体。
50.采用本技术中的前述所述的气体保压装置向所述盒体的容纳空腔中释放保护气体，以维持容纳空腔内的保护气体的压力之前，所述盒体的容纳空腔内已通过充气吹扫装置冲满保护气体。
51.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。