可更換晶片支撐托架的制作方法
【專利說明】可更換晶片支撐托架
[0001]本申請要求2012年5月4日申請的申請?zhí)枮镹0.61643091的美國臨時申請的優(yōu)先權(quán)。該申請及其包括的附錄通過引用的方式并入本文中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及用于例如半導(dǎo)體晶片的敏感基片的容器，并且特別涉及此等容器的晶片支撐結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0003]例如計算機(jī)芯片的集成電路由半導(dǎo)體晶片制成。這些晶片在制作集成電路的工藝中經(jīng)過諸多步驟。這通常需要將多個晶片從一個工作站運(yùn)送到另一個工作站，用于由專門設(shè)備進(jìn)行處理。作為處理工藝的一部分，晶片可能被暫時存儲在容器中或在容器中運(yùn)輸至其它工廠或最終使用者。這樣的內(nèi)部設(shè)施(intra-facility)和外部設(shè)施(extra-facility)的移動可能產(chǎn)生潛在的晶片破壞性污染物或?qū)⒕┞对跐撛诘木茐男晕廴疚镏?。為了降低污染物對晶片的有害影響，已開發(fā)出專門容器來最小化污染物的產(chǎn)生并且隔離晶片與容器外部的污染物。這樣的容器所共有的主要特征在于，這些容器在內(nèi)部設(shè)置有用于支撐晶片的支撐結(jié)構(gòu)。
[0004]塑料容器被用于在各個工藝步驟之間運(yùn)送和存儲晶片已達(dá)數(shù)十年。這樣的容器具有高度受控的公差，以接合加工設(shè)備以及用于運(yùn)送該容器的設(shè)備/機(jī)器人。而且，由于金屬緊固件可能在被插入及拆卸時導(dǎo)致產(chǎn)生顆粒，所以希望在這樣的塑料容器中使用可附接且可拆卸的部件而不使用例如螺釘?shù)慕饘倬o固件。
[0005]用于運(yùn)送和/或存儲半導(dǎo)體晶片的容器的附加特性、所需特性或希望特性包括輕量化、有剛度、清潔、有限的氣體排放以及低成本的可制造性。當(dāng)容器被封閉時，所述容器提供晶片的氣密性地隔離或接近氣密性地隔離。簡言之，這樣的容器需要保持晶片清潔、無污染且不受損壞。此外，載體需要在劇烈的自動處理中保持其性能，該自動處理包括借助定位在容器頂部處的機(jī)器人凸緣來提升載體。進(jìn)一步，載體在運(yùn)輸中以及當(dāng)在運(yùn)輸中經(jīng)受取向變化時可能經(jīng)受任何方向的振動。
[0006]正面開口式晶片容器已經(jīng)成為用于運(yùn)送及存儲大直徑的300mm晶片的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。在此類容器中，前門可栓鎖在容器部的前門框架內(nèi)，并且封閉正面接近開口，晶片經(jīng)過該正面接近開口被自動地插入以及移除。當(dāng)容器裝滿晶片時，該門被插入該容器部的門框架中并栓鎖至該門框架。殼體部一般地包括頂部、底壁、側(cè)壁、后壁以及門框架，該門框架限定正面開口。
[0007]如今半導(dǎo)體行業(yè)正趨于使用甚至比450mm直徑更大的晶片。雖然更大直徑的晶片提供低成本，但是也會提供增大的易碎性(fragility)、更大的重量，并具有與由塑料制成的容器中搬運(yùn)及存儲更大晶片相關(guān)聯(lián)的目前尚未發(fā)現(xiàn)的問題。與頂部、底部、側(cè)面、前面及后面的塑料膨脹相關(guān)聯(lián)的偏斜及相關(guān)問題加劇。當(dāng)載體門安放并接合載體殼體的容納框架時，門緩沖墊會將晶片推靠在位于載體殼體的后部附近的剛性表面或托架上。在用于FAB設(shè)施內(nèi)的晶片的運(yùn)送的例如FOUP的載體中，對于與托架對齊的原因中的一個是沿徑向精確地定位晶片。這會帶來若干問題。第一，在由門緩沖墊施加的晶片保持力大的情況下，晶片與托架之間的接觸應(yīng)力可以使托架表面永久變形。第二，隨著時間的推進(jìn)，晶片托架將因在載體運(yùn)送期間與晶片接觸而出現(xiàn)磨損。由于正常的運(yùn)送操作或處于過大運(yùn)送振動情況下，所以磨損可能發(fā)生。第三，為了最小化前兩個問題，可能需要使托架由與晶片支架不同的材料制成。盡管存在一種其中將托架組件附接至載體殼體的后部內(nèi)壁的可更換托架的設(shè)計，然而這種結(jié)構(gòu)往往會因晶片托架接觸面相對于晶片中心軸線的位置而導(dǎo)致晶片定位不準(zhǔn)確。
[0008]用于運(yùn)輸例如FOSB或MAC的晶片的晶片載體一般包含在晶片運(yùn)輸期間抬起晶片的晶片支架。如果想將晶片運(yùn)輸載體重新用于FAB中，那么不再期望將晶片存儲在抬起位置。
[0009]與這些問題相關(guān)的現(xiàn)有晶片處理裝置或容器存在若干缺點(diǎn)。在一種現(xiàn)有技術(shù)的方法中，將晶片托架整合到晶片支架內(nèi)。因此，托架是由與晶片支架相同的材料制成。晶片支架由一種低磨損性的剛性材料制成。盡管晶片支架被設(shè)計成耐受由保持晶片而產(chǎn)生的接觸應(yīng)力，但是托架仍將因在運(yùn)送期間正常產(chǎn)生的力而隨著時間受到磨損。
[0010]在另一種現(xiàn)有技術(shù)的方法中，將晶片托架包覆成型(overmolded)至晶片支架上，并且其材料不同于晶片支架。包覆成型的材料具有高的耐磨性并且是剛性的。在這種情況下，盡管晶片支架托架被設(shè)計成耐受由保持晶片而產(chǎn)生的接觸應(yīng)力，但是托架仍將因在運(yùn)送期間通常產(chǎn)生的力而隨著時間受到磨損。
[0011]因此，業(yè)內(nèi)需要提供一種晶片容器，該晶片容器解決這些問題中的一個或多個，當(dāng)這些問題出現(xiàn)于用于450_直徑及更大晶片的容器時尤其如此。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明的實(shí)施例滿足業(yè)內(nèi)對于晶片容器的需求，該晶片容器可減輕或緩解由晶片容器的運(yùn)送所導(dǎo)致的過度容器壁磨損及變形相關(guān)聯(lián)的一個或多個問題，尤其是當(dāng)用于450_直徑以及更大直徑的晶片的容器存在這些問題時。
[0013]一種晶片容器，包括殼體部，該殼體部包括頂壁、底壁、一對側(cè)壁、后壁、以及與后壁相對的門框架，該門框架限定正面開口，以及包括兩個側(cè)部晶片支架5的晶片支撐結(jié)構(gòu)，每一個側(cè)部晶片支架包括可拆卸的托架。本發(fā)明包括借助于更換該可拆卸的托架來維護(hù)晶片容器。本發(fā)明包括將用于垂直地運(yùn)輸大直徑晶片的運(yùn)輸容器轉(zhuǎn)換成用于在制造設(shè)施中水平地存儲晶片的容器，用于自動拾取晶片進(jìn)行處理。
[0014]在一個實(shí)施例中，一種適用于大直徑晶片的正面開口式晶片容器使用可更換的晶片托架，該晶片托架由與形成晶片支架殼體的材料具有不同模量的材料形成。該晶片托架由一種相對晶片支架的材料具有更大耐磨性的材料形成。本發(fā)明的托架是可更換的并且包括扣合式(snap fit style)彈簧構(gòu)件，以有利于拆卸、更換及組裝晶片容器殼體內(nèi)的托架。
[0015]在本發(fā)明的實(shí)施例中，可拆卸的托架在后部中心的左側(cè)及右側(cè)的每一個的大約40度至大約50度的位置處接合晶片。特征及優(yōu)點(diǎn)在于，其是使晶片居中以便自動拾取的理想位置。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，一種用于運(yùn)輸晶片的載體可被構(gòu)造成例如借助于對每一個側(cè)部晶片支架增設(shè)托架而用于在FAB內(nèi)運(yùn)送及存儲晶片。在一些實(shí)施例中，該構(gòu)造還可以包括拆卸容器內(nèi)旨在僅用于運(yùn)輸?shù)木彌_墊；例如，位于容器部后部的可拆卸緩沖墊、位于左側(cè)及右側(cè)晶片支架前面的左前區(qū)域及右前區(qū)域處的可拆卸緩沖墊。
[0017]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及特征在于，可在現(xiàn)場輕易地更換已磨損的托架。
[0018]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及特征在于，由于托架是可更換的，所以運(yùn)作成本降低。并非更換整體晶片支架或載體，而是僅需更換托架。目前，由于因整體式托架的磨損而更換更高晶片支架，需要重新確認(rèn)與載體相關(guān)聯(lián)的晶片平面。
[0019]本發(fā)明的另一優(yōu)點(diǎn)在于，通過更換根據(jù)本發(fā)明的托架，可將晶片的徑向位置移動到一新位置。
[0020]本發(fā)明的實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)及特征(尤其對于450mm的情形)在于，相較于居中定位的可更換后部托架，位于晶片支架上的本發(fā)明托架的位置使徑向方向上的晶片定位更精確。假定具有相等的組裝公差，那么幾何關(guān)系決定了:在后部托架的設(shè)置使得在y方向(前后方向)上的晶片位置精確的同時，將使在X方向(左右方向)上的晶片位置較不精確。根據(jù)本發(fā)明的晶片支撐托架的位置由于其位置在載體的后部及側(cè)面之間得到平衡，所以是最佳的。
[0021]本發(fā)明實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)及特征在于，當(dāng)施加晶片保持力時，晶片支架的晶片托架會永久變形。如果晶片托架是可更換的，那么還可以利用不同于晶片支架的材料制作晶片托架。例如，如果晶片支架由一低模量材料構(gòu)成，那么可更換的托架可以由具有一較高的模量且也具有較高屈服強(qiáng)度(yield strength)的材料形成。
[0022]本發(fā)明的實(shí)施例的特征及優(yōu)點(diǎn)在于，托架的晶片接觸面緊鄰多個定位止擋面及鎖定構(gòu)件，以在更換托架時提供晶片定位的可重復(fù)性。如此緊鄰會使例如因模具偏差或輕微錯位導(dǎo)致的誤差最小化。在一個實(shí)施例中，晶片接觸面處于定位止擋面的1.5cm以內(nèi)。在一些實(shí)施例中，處于Icm以內(nèi)。在一些實(shí)施例中，處于2cm以內(nèi)。
[0023]本發(fā)明的實(shí)施例的特征及優(yōu)點(diǎn)在于，托架的定位是相對于較小的部件即晶片支架，而不是現(xiàn)有技術(shù)中相對于較大范圍、較不精確的殼體部。由于自動晶片拾取的要求，側(cè)部晶片支架已被要求精確定位至一高精確度。殼體的后側(cè)(現(xiàn)有技術(shù)的晶片止擋件可能位于此處)則不具有精確定位要求，且在壁中存在大范圍的聚合物使得止擋件的定位較不精確。
[0024]假定與所施加的晶片保持相關(guān)聯(lián)的接觸應(yīng)力小于材料的屈服強(qiáng)度，那么本發(fā)明的托架中將不會發(fā)生永久變形。
【附圖說明】
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