CN1313329C - 晶片承载器与插入件以及支承薄晶片的方法 - Google Patents

Abstract

一塑料插入件(20)，被构造成给晶片承载器(45)中的薄晶片(49)提供支承，而该晶片承载器(45)所被构造成支承晶片的周边。本发明包括插入件、插入件与晶片承载器的结合、利用所述插入件与晶片承载器提供支承薄晶片的方法。插入件(20)在优选实施形式中应用接片(80，82)，接片(80，82)配合到侧壁凹沟(53)中，且在所述凹沟中形成干涉配合以使插入件固定。

Description

晶片承载器与插入件以及支承薄晶片的方法

本申请根据U.S.C.119(e)要求2001年4月1日提交的美国临时申请No.60/280774的权益。这里将该申请通过引用包括进来。

技术领域

本发明涉及晶片承载器，特别涉及用于薄晶片的相关设备与方法。

背景技术

集成电路是由晶片通常是由硅晶片制造的。这类晶片要在严格控制的环境条件下经过众多的加工步骤处理。晶片极其脆弱而易受损坏与污染，一般呈圆形，以各种类型的晶片承载器运送、存储与处理。晶片承载器通常由塑料形成，一般具有机器接口以使晶片承载器精确地定位于有关设备上。半导体制造设备中所用的一种普通晶片承载器是H型条式晶片承载器。这种晶片承载器具有敞口前端或顶端(根据取向)、一对侧壁以及一对端壁。端壁之一具有H型条式机器接口。晶片通过此敞口前端从晶片承载器侧壁内侧上的凹沟界定出的许多槽中插入与撤出。这些凹沟是由一般延伸向相对侧壁的突起限定出的。这样的突起可取齿状构型。对于通常的晶片，上述晶片承载器一般是于晶片的周边处支承与约束晶片的。

常规的晶片厚0.030英寸。由于工业界努力于制造更小的电子器件，集成电路已变得更致密，更小和更薄。当前，集成电路已由厚仅0.007英寸的薄晶片制造。

机械手装置已被普遍用于将单个硅晶片处理和加工成集成电路片。包括相对于晶片承载器插入和取出晶片。在中间的加工步骤中，晶片一般是支承于H型条式晶片承载器中，用带机械臂的输送设备取出和插入单个晶片。输送设备的组装至关重要，以便使晶片能在任何这种输送过程中合适地保持住而且不受损伤。在可能的范围内，出于经济上的考虑，当所用的晶片不是常规的晶片时，也最好是能利用相同的加工设备和相同的输送设备组装方式。

一般地说，当前已建造成有用于200或300mm晶片的半导体制造设备。由于薄的晶片与常规的晶片相比要脆弱得多和远低的刚性，当把这种晶片沿周边支承于常规的晶片承载器中时，这种晶片因自重会于中部弯垂。这样就要求改进晶片输送设备以调节这种弯垂而防损伤晶片。最好是在加工薄晶片时能利用通常的晶片承载器如H型条式晶片承载器而不必重新构造输送设备。

发明内容

一种塑料插入件，被构造成对形成为给晶片周边提供支承的晶片承载器中的薄晶片提供支承。本发明包括插入件、插入件与晶片承载器相结合体以及由所提供的插入件与晶片承载器支承薄晶片的方法。这种插入件在优选实施形式中利用了可配合于晶片承载器侧边中形成的凹沟内且于这种凹沟内作摩擦配合以将插入件固定就位的接片。在优选实施形式中，这些插入件具有带有多个晶片支座的上表面，这些支座从晶片周边向内定位，以最小的接触来支承晶片。在优选实施形式中，这些插入件的下表面带有给插入件提供刚性的增强结构。最好是平行于晶片插入和取出方向设置上表面肋，使其向上延伸而让所支承的晶片定位于接片所在之凹沟限定出的槽的紧邻上方的槽中。这样，上述插入件可以插入晶片承载器的交错的槽中。在优选实施形式中，这种插入件可以具有h形，能最佳地结合对各晶片的支承与精确地定位，同时将插入件的塑料量减至最少相应地也减少了插入件的重量。

这样，本发明的特征可以体现为其中支承有至少一片薄晶片的晶片承载器与插入件。此晶片承载器包括：载片部，它具有至少一个顶部、底部、一对相对的侧边与一敞口前端。这对相对的侧边有界定出多个槽的多个相对的肋；所述插入件可配合到这些槽中之一且包括一块板。此板有一对各带有多个突出接片结构的相对的侧边缘，这些接片结构适合与形成槽的凹沟内的表面作摩擦结合。此板有多个向上突出晶片支座，可将薄晶片支承于插入件的上方，而使晶片的部分周边在插入件所在之槽紧邻上方的槽内。晶片支座可以构造成使晶片机器人处理件插入所述插入件与晶片之间。插入件可以有底面，底面中形成有增强肋。每个接片结构可弹簧偏置向与接片接合的表面，而偏置的方向可在相邻的接片间交替。此外，晶片支座可以突入到槽中，其中晶片被支承至少是所述槽高度一半的距离，使得在载片器定向成令其敞口前端冲上时，使晶片于槽内的来回运动减至最少。

本发明的特征也可体现为这样的晶片承载器与插入件，它们用来在其中支承至少一片薄晶片，且其中的插入件是一块具有与此晶片承载器的相对侧接合的装置的板，使得该板支承在所述两个相对侧的中间。这块板具有用于将薄晶片支持于板的顶面上方的装置，这样可以让晶片机器人处理件插在插入件与位于晶片支座上的薄晶片之间。

本发明的特征也可体现为用于将薄晶片支承于载片器中的插入件。所述晶片承载器具有沿插入与取出之间的敞口前端、一对侧壁、顶部与底部。这对侧壁有界定出多个槽的多个凹沟，而此底部用于晶片承载器相对于相应接收器的精确定位，具有干涉配合。此插入件有一对凹沟接合部，凹沟接合部被构造成可接合晶片承载器的凹沟对。此外，插入件的上表面有多个向上延伸的突起以与晶片接触。

本发明的特征还体现为一种用于在晶片承载器中支承至少一片薄晶片的方法。此方法包括下述步骤：提供具有至少一顶部、底部、一对相对的侧边与敞口前端的晶片承载器，这对侧边则有多个相对的凹沟而界定出多个槽；形成具有上表面的平面型插入件，此插入件可配合到所述多个槽中之一且具有可将薄晶片支承于所述上表面上方面以此晶片周边的一部分位于所述多个槽中另一个槽内的晶片支座；将所述插入件置入所述多个槽中之一，将一薄晶片置放到所述插入件的晶片支座上。

本发明的具体实施形式的特点与优点在于，所述插入件可以通过利用接片作为整体式的扣紧簧而牢靠地附着于晶片承载器中。这些接片可以交替地以其一个抵靠相应的上突起而以下一个抵靠相应的下突起。此成排的接片最好基本上延伸到各个凹沟的全长。沿各个相应凹沟长度交替的接片与接片的伸出部为插入件相对于晶片承载器定位提供于精密的定位装置，从而能让支承的晶片精确地定位。

本发明的特点与优点是能在常规的晶片承载器中支承厚度约0.007英寸厚的薄晶片。

本发明的其他目的、优点与新颖特点部分地说明于以下的描述中，而部分对本领域技术人员来说在研究下文或通过实践本发明后是显而易见的。本发明的目的与优点可以通过后附权利要求书中具体指出的装置及其组合形式来实现与达到。

附图说明

图1是本发明的晶片承载器与插入件的透视图。

图2是本发明的插入件当前最佳实施形式的顶部透视图。

图3是本发明的插入件的底部透视图。

图4是本发明的插入件的另一实施形式的顶部透视图。

图5是图2与3所示插入件的顶视平面图。

图6是图2、3与5所示插入件的正视剖面图，此插入件已插入晶片承载器中。

图7是图2、3、5与6所示插入件的一部分且是沿图5中的线6-6取的横剖面图。

图8是图2、3、5与6所示插入件另一实施形式且是沿图5中的线6-6取的横剖图。

图9是本发明的晶片承载器与插入件置于自动加工设备上且具有晶片处理机械手组件时的透视图。

具体实施方式

上面的附图表明了本发明的晶片承载器的实施形式及其零部件，任何涉及到前后、左右、顶部与底部、上下以及水平与竖直的描述都是为了便于说明，而不是将本发明或其部件限制到任何一种位置或空间的取向上。附图以及本说明书中载明的各种尺寸可随本发明实施形式可能有的设计与使用目的而变化，而这并不脱离本发明的范围。

下面参看图1，其中示明的本发明的H型条式晶片承载器45和插入件20支承着薄晶片49。此晶片承载器有许多肋50界定出凹沟53的凹沟对52，这凹沟对中之一的凹沟在左侧56上而相应的另一凹沟则在右侧58上。此H型条式晶片承载器还有一对端部62与64，它们在晶片承载器取图1所示定向时组成了顶部66和底部68。顶部66、底部68、左侧56和右侧68确定出敞口前端72，用以沿双箭头75所示插入和撤出晶片。各凹沟对限定出一晶片槽76且取能从敞口前端接纳晶片的构型。底部68是干涉配合的。

在图2与3中示明了本发明的插入件的当前最佳实施形式。插入件20一般是平面型的，具有顶面24、底面26和一对构成为凹沟接合部30与32的周边缘。此插入件大致成H形，于其底侧具有增强结构38，此底侧形成为增强肋40的形式，增强肋大致依循插入件的轮廓且沿径向和以同心弧延伸。这种增强结构使插入件加强。顶面24具有晶片支座120、122、124与126，它们各从肋44上突出。肋44也增强了插入件20并可用作晶片机器人处理工具(未图示)的导向件。晶片支座120、122、124与126设置成可使晶片支承于晶片周边内的多个点上。当前最为优选的是，使晶片支座120、122、124与126的接触区如所示作最小化，以在晶片插入和撤出晶片承载器时使晶片表面的摩擦力与阻力最小。但如图4所示的具有较大接触区的其他实施形式也是可以采用的。所示的插入件最好是由经注射模塑成形的刚硬和弹性的塑料如聚碳酸酯，但也可由任何适当的兼容材料形成。

在图2与3所示实施例中，凹沟配合部30与32位于边缘或板21上同时具有在高接片80和低接片82之间交替的接片结构。安装于晶片承载器中时，高、低接片80与82分别与凹沟53的顶面86与底面88的摩擦接触，这可以从图6与7中清晰看到。高接片80与低接片82设置成可基本延伸各个凹沟53的全长。端部接片90在顶与底上都有摩擦面。此外，高接片80与低接片82具有这样的构型，使得当插入件20安装到晶片承载器的凹沟53中时，高接片80和低接片82稍微受压而对与之接触的凹沟53内的表面施加偏置力以使它们接触。这种簧片偏置用于增大高接片20和低接片82与凹沟53表面间的摩擦力，有助于插入件20更牢靠地保持于晶片承载器内而仍可允许取出插入件进行清洗。在相邻接片之间偏动力的交替变动方向可用来使插入件更精确地于凹沟内定中。

再来参看图1、2、6与7，本领域技术人员可知插入件20的构型，特别是晶片支座120、122、124与126的布设与构型，提供了某些优异的特征与优点。晶片支座120、122、124与126的高度可以选择成能让晶片机器人处理工具200(如图9所示)，插入插入件20的顶面与晶片49之间。最好将晶片支座的高度选择成使得安置于支座上的晶片49的位于槽76内的一部分周边紧靠设有插入件20的槽并位于其上方。同时，最好还要使晶片支座120、122、124与126突入到紧邻的槽中至少是该槽高度的一半，这里各个槽的高度定义为肋50相邻端部112与114之间的垂直距离。上述的突入最好能使得当晶片承载器45定向成以敞口前端72面向上时，可允许位于插入件紧邻插入件的槽中的薄晶片49在此槽内以最小的间隙量作往复运动。本领域技术人员自然可认识到，当晶片支座120、122、124与126的高度选择如上时，设计成载盛25标准尺寸晶片的晶片承载器，在以最大个数插入件位于其他各个槽中时，具有12片薄晶片的容量。此外，本领域技术人员还应认识到，将晶片支座120、122、124与126设置在如图所示的位置，而肋44沿插入件前后定向，则可允许插入件应用各种各样的晶片机器人处理工具构型，例如可将图9所示的叉形工具200，插入使得此叉装置的一支204配合在晶片支座120与122之间，而以此叉的另一支202在晶片支座124与126之间。也可选择，将具有单一接触件的晶片机器人处理工具插入晶片支座122与126之间。

本发明的插入件的另一实施例示明了图8中。其中采用了略有不同的插入件接合装置，其中将接片置换为径向突出的双叉件92，它将肋52接合于分叉之间。还提供有向上延伸的晶片支座结构124，它可以是供点接触的小块也可以是用于线接触的肋。这些插入件可以连接到顺序的肋对上，以将晶片支承于晶片承载器的各个槽中，或支承于交替的槽中以留出较大的间隙便于晶片机器人处理工具达到晶片。

本领域技术人员会知道，尽管在上面已对H型条式晶片承载器用作接收插入件的情形进行了描述，但其他晶片承载器例如美国专利No.5915562与5944194所述的输送组件也可用于此目的并且是在本发明的范围之内的。这两件专利的内容已通过引用包括进来。

在以上的说明中虽然包含了众多的具体内容，但这些都不应理解为对本发明范围的限制而仅仅是用来对本发明当前某些最佳实施形式的阐明。因此，本发明的范围只是由后附权利要求书及其法定的等效内容确定，而不是由所给的实例确定。

Claims (21)

1.用于在其中支承至少一片薄晶片的晶片承载器与插入件，包括：

承载部，它具有至少一个顶部、一个底部、一对相对的侧边与一敞口前端，而所述一对相对侧边具有界定出多个槽的多个相对的肋；

插入件，该插入件适于可插入地和可去除地配合到所述多个槽之一内且包括一板，所述板有一对相对的侧边缘，每个侧边缘有多个接片结构，适合与所述多个槽中之一摩擦接合，该板还具有多个向上突出的晶片支座，该晶片支座适于将薄晶片支承在所述插入件上方，使该晶片的部分周边在所述多个槽的一个单独槽内，所述晶片支座被设置成使晶片机器人处理件可插入所述插入件与晶片之间。

2.如权利要求1所述的晶片承载器与插入件，其中所述插入件具有底面，所述底面中形成有多个增强肋。

3.如权利要求1所述的晶片承载器与插入件，其中所述多个接片结构中的每一个都偏置在所述相对的肋之一的表面，各接片结构的偏置方向与紧邻的接片结构的偏置方向相反。

4.如权利要求1所述的晶片承载器与插入件，其中所述薄晶片支承于所述多个槽中紧邻由所述插入件接合的槽内，而所述多个向上突出的晶片支座的每一个突入所述紧邻的槽中至少是所述紧邻槽的高度一半的距离。

5.用于在其中支承至少一片薄晶片的晶片承载器与插入件，包括：承载部，它具有至少一个顶部、一个底部、一对相对的侧边与一敞口前端，所述一对相对侧边具有多个相对的肋，所述肋界定出多个相对的凹沟，从而形成多个槽；

大致平的具有顶面的插入件，所述插入件包括一板，该板具有成对的相对边缘，每个边缘具有多个用于摩擦接合所述这对相对侧边之一的结构，使得所述板支承于所述一对相对侧边中间，所述板还具有用以将薄晶片支承于所述顶面上方的装置，该装置用于支承薄晶片，从而适于让晶片机器人处理件插入上述插入件与薄晶片之间。

6.如权利要求5所述的晶片承载器与插入件，其中所述插入件可配合到所述多个槽之一内，而所述多个结构中的每个包括多个接片结构，所述接片结构可接合到所述相对凹沟中。

7.如权利要求6所述的晶片承载器与插入件，其中所述多个接片结构中每个的每个接片结构对所述相对凹沟对内的表面偏置，各个接片结构偏置方向与紧邻的接片结构的偏置方向相反。

8.如权利要求5所述的晶片承载器与插入件，其中所述多个结构中的每个包括多个沿径向突出的双叉件，所述双叉件中的每一个适于与每个双叉件各叉之间的所述多个相对肋之一接合。

9.如权利要求5所述的晶片承载器与插入件，其中用于将薄晶片支承到所述插入件顶面之上的装置包括多个从所述顶面向上突出的晶片支座。

10.如权利要求5所述的晶片承载器与插入件，其中所述插入件具有底面，而该底面中形成有多个增强肋。

11.如权利要求6所述的晶片承载器与插入件，其中由所述插入件支承的薄晶片被支承在所述多个槽中紧邻该插入件所在槽的槽中，用来将薄晶片支承到所述插入件顶面上方的所述装置包括多个从所述顶面向上突出的晶片支座，每个槽具有一定高度，所述多个向上突出的晶片支座的每个突入所述紧邻槽内至少是该紧邻槽的高度一半的距离。

12.将至少一片薄晶片支承于晶片承载器中的方法，包括下述步骤：

提供具有至少一顶部、一底部、一对相对的侧边和敞口前端的晶片承载器，这对相对侧边具有界定出多个槽的多个相对的凹沟；

形成具有上表面和一对相对边缘的大致平的插入件，所述插入件适于配合到所述多个槽之一内，每个边缘具有多个用于摩擦接合所述相对凹沟之一的结构，所述插入件具有用于以最小接触面积将薄晶片支承于所述上表面上方而使晶片周边的一部分位于所述多个槽中单独一个槽内的晶片支座；

将所述插入件置入所述多个槽之一内；以及

将一薄晶片置放到所述插入件的晶片支座上。

13.用于将薄晶片支承于晶片承载器中的插入件，所述晶片承载器具有一带有插入与撤出方向的敞口前端、一对侧壁、一顶部及一底部，所述侧壁具有界定出多个槽的多个凹沟，所述插入件包括：

一对凹沟接合部，每个凹沟接合部具有构造成摩擦接合所述晶片承载器的凹沟对的多个结构，所述插入件具有上表面，该上表面带有多个向上延伸的晶片支座，以给晶片提供接触点。

14.如权利要求13所述的插入件，其中所述插入件具有底面，而所述底面中形成有多个增强肋。

15.如权利要求13所述的插入件，其中所述多个结构包括多个接片结构。

16.如权利要求15所述的插入件，其中所述多个接片结构中的每一个对所述凹沟对内的表面偏置，每个接片结构的偏置方向与紧邻的接片结构的偏置方向相反。

17.如权利要求13所述的插入件，其中所述多个结构包括多个沿径向突出的双叉件，每个双叉件具有一顶分支和一底分支，所述每个双叉件的顶分支与所述凹沟对中之一接合。

18.用于在其中支承至少一片薄晶片的晶片承载器与插入件，包括：

具有至少一顶部、一底部、一对相对侧边与一敞口前端的承载部，而所述一相对侧边具有界定出多个槽的多个相对凹沟；以及

具有上表面的大致平的插入件，所述插入件适于配合到所述一对相对侧边的中间，并具有多个用于与所述多个槽之一摩擦接合的结构，使得所述插入件被所述侧边支承，所述插入件还具有用于支承薄晶片的多个向上延伸的晶片支座，所述晶片支座被设置成允许晶片机器人处理件插入所述插入件与薄晶片之间。

19.如权利要求18所述的晶片承载器与插入件，其中所述插入件具有底面，而所述底面中形成有多个增强肋。

20.如权利要求18所述的晶片承载器与插入件，其中所述多个结构包括多个接片结构。

21.如权利要求20所述的晶片承载器，其中所述多个接片结构中的每一个对所述多个相对凹沟中之一内的表面偏置，而每个接片结构的偏置方向与紧邻的接片结构的偏置方向相反。

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