專利名稱：復(fù)合基質(zhì)載體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及控制用于運(yùn)輸、存儲(chǔ)、處理的存儲(chǔ)盤，硅片以及類似元件的裝置。尤其是涉及一種復(fù)合基片或盤載體。
在處理基片之前，期間及之后，使用特定的載體來運(yùn)輸和存儲(chǔ)硅片或磁盤組?；环湃爰呻娐?，盤被放入計(jì)算機(jī)用磁存儲(chǔ)盤。當(dāng)在此使用時(shí)，基片指硅片，磁基質(zhì)及其類似元件。
將基盤放入集成電路塊的處理過程通常包括盤被重復(fù)地處理，存儲(chǔ)和運(yùn)輸?shù)膸讉€(gè)步驟。由于盤精密的特性及其最大值的限定，在整個(gè)處理過程中，正確地保護(hù)磁盤是重要的。基盤載體的一個(gè)目的是提供這種保護(hù)。此外，由于基盤的處理通常是自動(dòng)進(jìn)行的，因此盤必須相對(duì)于處理設(shè)備精確定位，以便盤的遙控移開和插入?；P載體的第二個(gè)目的是在運(yùn)輸期間可靠地支撐基盤。
載體被構(gòu)造成在凹槽中軸向布置基片或盤，并通過其周邊或接近周邊處支撐基片或盤。基片或盤通?？上蛏匣驒M向沿徑向離開載體。載體可以輔助蓋，底蓋，或覆蓋基片或盤的罩。
對(duì)于所討論的載體的類型及其特有的部分，多種材料的特性是有用且有益的。
在處理半導(dǎo)體基片或磁盤的過程中，粒子的存在和產(chǎn)生帶來非常嚴(yán)重的污染問題。污染被認(rèn)為是造成半導(dǎo)體工業(yè)回收率損失的一個(gè)最大的原因。由于集成電路系統(tǒng)的尺寸不斷減小，污染集成電路的粒子的尺寸也變小，使得污染物的極小化更加關(guān)鍵。粒子形式的污染物質(zhì)可以通過磨損產(chǎn)生，例如載體與基片或盤、載體蓋或罩、存儲(chǔ)支架、其它載體或處理設(shè)備的摩擦或刮削。載體的一個(gè)最期望的特性是在塑性成型材料的磨損、摩擦及刮削時(shí)阻止粒子的產(chǎn)生。公開號(hào)為5780127的美國(guó)專利披露了適合于基片載體的這種塑料制品的各種特性。該專利結(jié)合在此作為參考。
載體材料也應(yīng)該滿足易揮發(fā)部分的最小揮發(fā)，因?yàn)橐讚]發(fā)物質(zhì)可以離開載體而構(gòu)成一種能夠破壞基片和盤的污染物。
載體材料必須具有足夠的尺寸穩(wěn)定性，當(dāng)載體承載時(shí)，尺寸穩(wěn)定性是防止基片或盤損壞及使得基片或盤在載體中移動(dòng)量最小所必需的。支撐基片和盤的凹槽的配合公差通常很小，載體的任何變形能直接破壞極易損壞的擊破或者增大磨損，這樣一來，當(dāng)基片或盤移入、移出或在載體內(nèi)時(shí)，粒子產(chǎn)生。當(dāng)載體在一些方向承載，例如當(dāng)載體在運(yùn)輸期間堆積或當(dāng)其和處理設(shè)備結(jié)合時(shí)，尺寸穩(wěn)定性也相當(dāng)重要。載體材料在存儲(chǔ)和清理時(shí)可能遇到的高溫情況下也應(yīng)該保持其尺寸穩(wěn)定性。
用于半導(dǎo)體工業(yè)的傳統(tǒng)的載體可以形成并保持靜態(tài)充電。當(dāng)一個(gè)充電的塑性部分和電子裝置或處理設(shè)備接觸時(shí)，它可能以通常稱為靜電放電(ESD)的破壞現(xiàn)象放電。此外，被靜態(tài)充電的載體可以吸引并保留粒子，尤其是懸浮空氣粒子。同時(shí)載體上的靜電可使得半導(dǎo)體處理設(shè)備自動(dòng)關(guān)閉。因此，特別期望一種具有靜電耗散特性的載體，以消除ESD及避免吸引粒子。
在多種可能的基片載體材料中，痕量金屬是一種普通組合材料或剩余物。在進(jìn)行載體材料和裝配方法選擇時(shí)，金屬污染物必需被考慮。載體材料中的陰離子污染物可造成污染和腐蝕問題。
載體使用的材料也必需和任何它們可能遇到的化合物在化學(xué)性質(zhì)上一致。盡管運(yùn)輸和存儲(chǔ)基片載體不用于化學(xué)用途，但是它們必須耐清潔問題，并用通常用于諸如異丙基乙醇的溶劑。生產(chǎn)載體受超高純酸和其它化合物的限制。
封閉容器內(nèi)基片的可見度是強(qiáng)烈期望的和為終端用戶所需要的。適用于這種容器的諸如聚碳酸酯的透明塑料是所期望的，這種塑料成本低，但是不具有所期望的靜電耗散特性和耐磨性。
其它重要的特性包括載體利料的成本和材料壓制的容易。
載體通常用諸如聚碳酸酯(PC)，丙烯腈二乙烯丁二烯樹脂(ABS)，聚丙烯(PP)，聚乙烯(PE)，perfluoroalkoxy(PFA)及polyetheretherketone(PEEK)的注壓塑料成型。
填充至注壓塑料以便靜電耗散的填充物包括碳粉或纖維，金屬纖維，涂金屬石墨以及有機(jī)添加物。
用于運(yùn)輸和存儲(chǔ)的已有基片載體是一個(gè)單一的壓制元件，它包括一具有H型界面部分的前端，一具有一壁板的后端，以及具有凹槽和配合基片曲率的下部弧形或收斂部分的側(cè)壁，并具有一敞開的頂部和底部。H型載體經(jīng)常重復(fù)使用幾次后便被遺棄。使用時(shí)，載體通常在熱水及/或其它化學(xué)物質(zhì)中清洗，然后由熱空氣吹干。當(dāng)載體承受伴隨清洗，吹干，運(yùn)輸及處理載體而產(chǎn)生的高溫時(shí)，載體保持其形狀是非常重要的特性。
另外一種已有的載體是一個(gè)被構(gòu)成已支撐H型載體的盒子。這種盒子通常被成為工序(WIP)盒。
另外一種已有的載體是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)械接口(SMIF)容器，它包括一個(gè)密封地覆蓋與處理設(shè)備機(jī)械面接的H型載體的盒子。SMIF容器通常具有一個(gè)底部打開的門，用以接觸裝有基片的H型載體。盒子也已知具有接觸H型載體的前部打開的門。另一種已知的載體是一種運(yùn)輸組件，它是盒型罩，包括一個(gè)前部打開的門和支撐基片而不是單獨(dú)的H型載體的內(nèi)部架子。
應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，用于一載體一個(gè)部件的理想材料通常不是相同載體的另一部件的理想材料。例如，PEEK是一種具有耐磨性的用于基片接觸部分的材料，但是這種材料很難壓制，并且相對(duì)于其它塑料價(jià)格昂貴。因此，PEEK相對(duì)于其它塑料如用于結(jié)構(gòu)部分的聚碳酸酯而言不是一個(gè)好的選擇。
已知的磁盤載體的不同部分使用不同材料的唯一的例子是單獨(dú)壓制不同部分，然后將它們組裝在一載體中。這種裝配帶來了不同部件面與面接觸的缺點(diǎn)，這一缺點(diǎn)能導(dǎo)致很難清除的粒子和污染集留區(qū)域的生成。此外，裝配工序能產(chǎn)生粒子。另外，壓制不同部件并將其組裝在載體中需要?jiǎng)趧?dòng)和花費(fèi)。
一個(gè)基片載體由至少兩種不同的可熔化處理的塑性材料構(gòu)成，這兩種塑性材料被恰當(dāng)配置以獲得最優(yōu)性能，并且具有一個(gè)在過模壓工序期間產(chǎn)生的熱物理接合。本發(fā)明包括由不同的可熔化處理的塑性材料制成的載體，并且包括生產(chǎn)這種載體的工序。在一最優(yōu)實(shí)施例中，H型基片載體具有一個(gè)由聚碳酸酯在第一凹模中模壓而成的第一結(jié)構(gòu)部分，然后將由聚碳酸酯模壓的部分放入第二凹模，PEEK被注射模壓以在H型載體上形成基片接觸部分。生產(chǎn)溫度和模壓溫度被控制以在不同的材料之間提供最優(yōu)接合。這樣一來，一個(gè)一體的復(fù)合材料載體被形成。在另外一個(gè)實(shí)施例中，利用諸如支架或側(cè)壁的部件來支撐由兩種不同的塑料模壓的基片，所述部件裝配在一個(gè)諸如運(yùn)輸組件的盤罩(覆蓋物)中。
本發(fā)明的一個(gè)特征和優(yōu)點(diǎn)是以最少的材料和勞動(dòng)花費(fèi)而形成具有最優(yōu)的性能特性的載體。
本發(fā)明特定最優(yōu)實(shí)施例的另一特征和優(yōu)點(diǎn)是不需部件的裝配，同時(shí)保持使用兩種材料組合的優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明特定最優(yōu)實(shí)施例的另一特征和優(yōu)點(diǎn)是實(shí)際一體的載體或部件由兩種模壓在一起的塑性部分構(gòu)成。
本發(fā)明的另一特征和優(yōu)點(diǎn)是兩種不同材料的結(jié)合消除了污染物或化學(xué)物質(zhì)可能造成的集留。
本發(fā)明的另一目的和特征是生產(chǎn)工序能夠取消基片載體的后模壓調(diào)制，以往這一工序是必需的，如退火。


圖1是按照本發(fā)明的H型基片載體；圖2表示圖1所示載體的過模壓部分；圖3是已有工序(WIP)盒的透視圖；圖4是按照本發(fā)明的WIP盒和H型載體的透視圖；圖5是按照本發(fā)明的WIP盒的側(cè)視圖；圖6是已有盤運(yùn)輸裝置的透視圖；圖7是按照本發(fā)明的盤運(yùn)輸裝置；圖8是已有運(yùn)輸組件的視圖；圖9是和圖8所示相似的按照本發(fā)明的運(yùn)輸組件的部分分解圖；圖10是復(fù)合基片載體的透視圖；圖11是圖10所示載體的部分分解圖；圖12是按照本發(fā)明的增強(qiáng)型載體的透視圖；圖13是本發(fā)明方法的流程圖。
圖1所示為一H型載體，并以標(biāo)號(hào)20表示，這一載體和已有的H型載體一樣具有一前部22，一后部23，側(cè)壁24，26，接收基片的凹槽28，一敞開的頂部30，以及一形狀為H型的機(jī)器接合部分32，每一凹槽由一堆基片結(jié)合齒34確定。
傳統(tǒng)的H型基片載體除了H型機(jī)器接合部分，還包括一個(gè)底部機(jī)器接合面38，它通常具有在拐角40接合的四條腿。此外，還包括一個(gè)自動(dòng)拾取手柄42，和一個(gè)也起機(jī)器接合面作用的自動(dòng)凸緣44。復(fù)合H型載體通常具有一個(gè)第一基部44和一構(gòu)造成基片接合部46的第二過模壓部分46。在這一實(shí)施例中，基片載體20是一單一的整體部件20。
圖2所示的過模壓部分50沒有一體的基部，它包括基片接合部46以及附屬部分52，該附屬部分構(gòu)成模壓工序中熔化的過模壓材料的流動(dòng)通道。圖示的這一部分反應(yīng)了過模壓凹模的結(jié)構(gòu)。
在最優(yōu)實(shí)施例中，支撐部或基部44用便宜的、尺寸穩(wěn)定易模制的塑性材料模壓而成，如聚碳酸酯或具有碳纖維填充物的聚碳酸酯。而后過模壓部分由另外一種可熔化處理的晶體材料模壓而成，如PEEK或具有碳填充物的PEEK。這些材料的組織結(jié)構(gòu)和處理溫度是不同的。其它對(duì)組織結(jié)構(gòu)不相似，具有和上述這些材料相同的優(yōu)點(diǎn)的材料也可使用。當(dāng)非晶體材料和晶體材料在熔化狀態(tài)接觸時(shí)，非晶體材料聚碳酸酯和晶體材料PEEK形成一個(gè)熱物理接合。接合被認(rèn)為是通過接合面聚合玻璃表面能量的增加而形成的。因此，當(dāng)熱的非晶體熔化物質(zhì)和聚合玻璃接觸時(shí)，聚碳酸酯增大聚合玻璃的表面能量，隨著熱的熔化物質(zhì)被冷卻，聚碳酸酯在表面結(jié)晶。結(jié)晶過程被推理為造成兩種材料接合的原因。由于低比熱，熱量以很慢的速度耗散至聚合玻璃，因此熱的熔化的PEEK以增加接合面結(jié)晶度的較小的速度冷卻。當(dāng)這一工序在注塑模中使用時(shí)，由于鋼和聚合玻璃比熱的不同，形成的產(chǎn)品在聚合玻璃和晶體的接合面具有比聚合物晶體和模壓鋼的接合面高的結(jié)晶程度。
在最優(yōu)實(shí)施例中，聚碳酸酯，即聚合玻璃先被模壓，然后放回注塑模，以便在起上壓制PEEK。在這一過程中，模壓溫度被理想地控制在聚碳酸酯的玻璃臨界溫度以下，該臨界溫度大約為149°，以防止破壞聚碳酸酯的基部。基片接觸部分50被正確定位并且其結(jié)構(gòu)使得基片不與聚碳酸酯接觸。
具有合適的接合的另外一種非晶體材料是聚酰胺酯(PEI)，這種接合具有一化學(xué)接合成分。
基部過模壓部分的接合包括不同類型的接合成分?？梢哉J(rèn)為當(dāng)過模壓部分和非熔化基部接觸時(shí)，熱物理接合產(chǎn)生。
附圖3-5公開了一種工序盒，并以標(biāo)號(hào)60表示。該工序盒通常支撐一H型基片載體62，并包括頂蓋64，基部66以及和基部66接合并位于其上的三個(gè)基本組件。在這一實(shí)施例中，“載體”指外罩盒或具有H型載體的外罩盒。這些組件可利用工序和本發(fā)明固有的特征和優(yōu)點(diǎn)在過模壓過程中形成。例如，在圖5中，頂蓋可以由聚碳酸酯模壓而成，由PEEK過模壓而成的鉸鏈68固定在頂蓋64上。此外，參見圖4，聚碳酸酯窗70可先以希望的結(jié)構(gòu)和尺寸壓制，然后插入頂蓋部分64的模具中，以便在聚碳酸酯窗周圍模壓剩余的頂蓋部分。過模壓提供高度完整的接合點(diǎn)，而不需使用粘合劑或機(jī)械固定件。
參見圖6及7，磁盤運(yùn)送載體通常包括一基部76，頂蓋78以及按照本發(fā)明可容易成形的部分79，該部分79是這樣形成的首先壓制基部76的支撐部82，然后注塑壓制盤接合部84。支撐部82可由聚碳酸酯或類似材料形成，盤接觸部分可由PEEK或類似材料形成。
圖8及9為一個(gè)用于例如300毫米的大型半導(dǎo)體基片的運(yùn)輸組件。在這一特殊的結(jié)構(gòu)中，基片支撐部90包括一個(gè)具有機(jī)器接合部92的基座91，具有基片支架96的垂直支柱94，以及一個(gè)頂部98。基片接合支架可以具有一個(gè)與運(yùn)輸組件裝有的基片接觸的過模壓部分99。機(jī)器接合也可使用一個(gè)接觸設(shè)備的過模壓部分。
圖12示出了一個(gè)結(jié)構(gòu)為操作加強(qiáng)型載體的基片載體的另一實(shí)施例，該載體以標(biāo)號(hào)110表示。這種操作加強(qiáng)型載體包括基部支撐部分112、114以及在兩者之間延伸的臂116。每個(gè)臂具有多個(gè)構(gòu)成凹槽120以在處理過程中支撐基片的齒118。在這一特定的實(shí)施例中，臂116和齒的外部和壓制在基礎(chǔ)框架122上，以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。
圖10及圖11公開了一種由裝配的組件122構(gòu)成的復(fù)合基片載體。組件122包括側(cè)壁部分124以及載體框架126。側(cè)壁部分插入框架126內(nèi)并與其接合，從而構(gòu)成一個(gè)裝配的可靠基片載體。此外，一自動(dòng)凸緣或機(jī)器接合部132位于載體后端134。在這一實(shí)施例中，為了使由基片刮削產(chǎn)生的粒子最小化，每個(gè)側(cè)壁可具有過模壓基片接合部139。過模壓在比基部更嚴(yán)格的尺寸控制下進(jìn)行，以提供小的基片配合公差配置。
圖13示出了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的方法的框圖。首先用一個(gè)模具制造可以是載體框架或諸如圖示的側(cè)壁基部130的其它載體部分的基部或支撐部分?；繅褐坪蠓湃肓硪荒＞呋蛘吣＞卟迦胛锉灰崎_的同一模具中。而后模具關(guān)閉，諸如PEEK的另外一種過模壓材料注入將被過模壓的特定部分對(duì)應(yīng)的凹模。這之后，包括基部和過模壓部的整個(gè)部分被移開。如果這一基部是一組成部分，則該組成部分被裝配在載體136上。
在一特定的應(yīng)用中，使第一注塑部分即基部比第二過模壓部分容積相對(duì)小是合適的。在另一應(yīng)用中，第一種材料放置在一模具中的關(guān)鍵位置，如基片接觸部分，所述材料是固化的，一第二支撐部分模壓在第一種材料上，而不需換模。
在另一特定的應(yīng)用中，第二種材料不必是固化的，當(dāng)兩種材料熔化時(shí)，兩者可結(jié)合。這種共同注塑壓制不能提供精確的第一和第二部分之間的接合面的位置。但是它消除了對(duì)附加模具的需求和使得第一部分固化，從模具中移開部件以及將第一部分放置在第二模具的步驟。
在不脫離本發(fā)明的精神和實(shí)質(zhì)的情況下，本發(fā)明可采用其它特定的形式，因此，希望本實(shí)施例在各個(gè)方面均被認(rèn)為是示意性的，而不是限制；是權(quán)利要求的參考，而不表示本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種過模壓基片載體，具有多個(gè)軸向排列用于支撐基片的凹槽，所述基片載體包括a.由一種第一熱塑性材料形成的一個(gè)基部，以及b.多個(gè)基片接觸部分，該部分包括過模壓在所述基部的基片座位部分，所述基片接觸部分由一種第二熱塑性材料形成，所述接觸部分確定所述多個(gè)凹槽，所述基片接觸部分和基部結(jié)合。
2.如權(quán)利要求1所述的過模壓基片載體，其特征在于所述基片載體構(gòu)造成H型基片載體。
3.如權(quán)利要求1所述的過模壓基片載體，其特征在于還包括一個(gè)覆蓋所述基片的容器部分。
4.如權(quán)利要求1所述的過模壓基片載體，其特征在于所述基部包括聚碳酸酯，所述基片接觸部分包括polyetheretherketone.
5.一種過模壓基片載體，具有多個(gè)軸向排列用于支撐基片的凹槽，基片載體包括一個(gè)過模壓的低粒子生成結(jié)合部件，該部件具有一個(gè)用于接合和脫離與所述基片載體分開的一物件的接合面，所述接合部件包括一由一種第一可模壓塑料形成的第一基部以及和所述第一可模壓部分接合的一第二過模壓部分，所述第二過模壓部分由一種不同的第二可模壓塑料形成，該塑料具有比所述第一部分小的粒子生成特性。
6.如權(quán)利要求5所述的過模壓基片載體，其特征在于所述接合部件是用于和外部設(shè)備接合的設(shè)備接合部分。
7.如權(quán)利要求5所述的過模壓基片載體，其特征在于所述基片載體包括多個(gè)所述接合部件，并且每個(gè)所述接合部件構(gòu)造成基片支撐支架。
8.如權(quán)利要求7所述的過模壓基片載體，其特征在于還包括一個(gè)密封所述基片載體的門。
9.一種生產(chǎn)基片載體的方法，包括以下步驟a.在一個(gè)第模具部分注塑第一種塑料的一個(gè)基部；b.把模壓的所述基部放入第二模具部分，以及c.使用第二種塑料在所述基部過模壓一個(gè)接觸部分。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于還包括熔化一種聚碳酸酯樹脂作為所述第一種塑料的步驟。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于還包括熔化一種包括polyethererketone或聚酰胺酯之一的樹脂作為所述第二種塑料的步驟。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于還包括在polyethererketone或聚酰胺酯兩者之一添加碳纖維的步驟。
13.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于所述聚碳酸酯具有一個(gè)玻璃臨界溫度，并且還包括保持第二模具的溫度在所述聚碳酸酯的玻璃臨界溫度以下的步驟。
14.一個(gè)包括一組件的基片載體，所述組件包括由一種第一熱塑性材料壓制的一個(gè)第一部分以及由一種第二熱塑性材料在所述第一部分上注塑而成的一個(gè)第二部分，所述第一和第二部分通過一個(gè)熱物理接合而連接。
15.一種生產(chǎn)基片載體部分的方法，包括a.把一種第一熱塑性材料注入一個(gè)凹模的一預(yù)定位置以形成一個(gè)第一部分；以及b.注入一種接觸所述第一材料的第二熱塑性材料以形成一個(gè)和所述第一部分接合而形成一體復(fù)合基片的第二部分。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于還包括在注入所述第二熱塑性材料之前使所述第一部分固化的步驟。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于還包括在注入所述第二熱塑性材料之前移開所述第一部分，并將所述第一部分放置在一個(gè)第二凹模的步驟。
全文摘要
一種由至少兩種不同的可熔化處理的塑性材料形成的基片載體,其中兩種塑性材料被精確配置以獲得最優(yōu)性能,并且具有一個(gè)在過模壓工序期間產(chǎn)生的熱物理接合。本發(fā)明包括由不同的可熔化處理的塑性材料制成的載體,并且包括生產(chǎn)這種載體的工序。在一最優(yōu)實(shí)施例中,H型基片載體具有一個(gè)由聚碳酸酯在第一凹模中模壓而成的第一結(jié)構(gòu)部分,然后將由聚碳酸酯模壓的部分放入第二凹模,PEEK被注射模壓以在H型載體上形成基片接觸部分。生產(chǎn)溫度和模壓溫度被控制以在不同的材料之間提供最優(yōu)接合。這樣一來,一個(gè)一體的復(fù)合材料載體被形成。在另外一個(gè)實(shí)施例中,利用諸如支架或側(cè)壁的部件來支撐由兩種不同的塑料模壓的基片,所述部件裝配在一個(gè)諸如運(yùn)輸組件的盤罩(覆蓋物)中。
文檔編號(hào)G11B23/113GK1243313SQ9910766
公開日2000年2月2日 申請(qǐng)日期1999年5月28日 優(yōu)先權(quán)日1998年5月28日
發(fā)明者S·M·巴特, S·D·埃古姆 申請(qǐng)人:氟器皿有限公司