CN1332392C - 复合基质载体 - Google Patents

Abstract

一种由至少两种不同的可熔化处理的塑性材料形成的基片载体，其中两种塑性材料被精确配置以获得最优性能，并且具有一个在过模压工序期间产生的热物理接合。本发明包括由不同的可熔化处理的塑性材料制成的载体，并且包括生产这种载体的工序。在一最优实施例中，H型基片载体具有一个由聚碳酸酯在第一凹模中模压而成的第一结构部分，然后将由聚碳酸酯模压的部分放入第二凹模，PEEK被注射模压以在H型载体上形成基片接触部分。生产温度和模压温度被控制以在不同的材料之间提供最优接合。这样一来，一个一体的复合材料载体被形成。在另外一个实施例中，利用诸如支架或侧壁的部件来支撑由两种不同的塑料模压的基片，所述部件装配在一个诸如运输组件的盘罩(覆盖物)中。

Description

复合基质载体

技术领域

本发明涉及控制用于运输、存储、处理的存储盘，硅片以及类似元件的装置。尤其是涉及一种复合基片或盘载体。

背景技术

在处理基片之前，期间及之后，使用特定的载体来运输和存储硅片或磁盘组。基片被放入集成电路，盘被放入计算机用磁存储盘。当在此使用时，基片指硅片，磁基质及其类似元件。

将基盘放入集成电路块的处理过程通常包括盘被重复地处理，存储和运输的几个步骤。由于盘精密的特性及其最大值的限定，在整个处理过程中，正确地保护磁盘是重要的。基盘载体的一个目的是提供这种保护。此外，由于基盘的处理通常是自动进行的，因此盘必须相对于处理设备精确定位，以便盘的遥控移开和插入。基盘载体的第二个目的是在运输期间可靠地支撑基盘。

载体被构造成在凹槽中轴向布置基片或盘，并通过其周边或接近周边处支撑基片或盘。基片或盘通常可向上或横向沿径向离开载体。载体可以辅助盖，底盖，或覆盖基片或盘的罩。

对于所讨论的载体的类型及其特有的部分，多种材料的特性是有用且有益的。

在处理半导体基片或磁盘的过程中，粒子的存在和产生带来非常严重的污染问题。污染被认为是造成半导体工业回收率损失的一个最大的原因。由于集成电路系统的尺寸不断减小，污染集成电路的粒子的尺寸也变小，使得污染物的极小化更加关键。粒子形式的污染物质可以通过磨损产生，例如载体与基片或盘、载体盖或罩、存储支架、其它载体或处理设备的摩擦或刮削。载体的一个最期望的特性是在塑性成型材料的磨损、摩擦及刮削时阻止粒子的产生。公开号为5780127的美国专利披露了适合于基片载体的这种塑料制品的各种特性。该专利结合在此作为参考。

载体材料也应该满足易挥发部分的最小挥发，因为易挥发物质可以离开载体而构成一种能够破坏基片和盘的污染物。

载体材料必须具有足够的尺寸稳定性，当载体承载时，尺寸稳定性是防止基片或盘损坏及使得基片或盘在载体中移动量最小所必需的。支撑基片和盘的凹槽的配合公差通常很小，载体的任何变形能直接破坏极易损坏的击破或者增大磨损，这样一来，当基片或盘移入、移出或在载体内时，粒子产生。当载体在一些方向承载，例如当载体在运输期间堆积或当其和处理设备结合时，尺寸稳定性也相当重要。载体材料在存储和清理时可能遇到的高温情况下也应该保持其尺寸稳定性。

用于半导体工业的传统的载体可以形成并保持静态充电。当一个充电的塑性部分和电子装置或处理设备接触时，它可能以通常称为静电放电(ESD)的破坏现象放电。此外，被静态充电的载体可以吸引并保留粒子，尤其是悬浮空气粒子。同时载体上的静电可使得半导体处理设备自动关闭。因此，特别期望一种具有静电耗散特性的载体，以消除ESD及避免吸引粒子。

在多种可能的基片载体材料中，痕量金属是一种普通组合材料或剩余物。在进行载体材料和装配方法选择时，金属污染物必需被考虑。载体材料中的阴离子污染物可造成污染和腐蚀问题。

载体使用的材料也必需和任何它们可能遇到的化合物在化学性质上一致。尽管运输和存储基片载体不用于化学用途，但是它们必须耐清洁问题，并且通常用于诸如异丙基乙醇的溶剂。生产载体受超高纯酸和其它化合物的限制。

封闭容器内基片的可见度是强烈期望的和为终端用户所需要的。适用于这种容器的诸如聚碳酸酯的透明塑料是所期望的，这种塑料成本低，但是不具有所期望的静电耗散特性和耐磨性。

其它重要的特性包括载体材料的成本和材料压制的容易。

载体通常用诸如聚碳酸酯(PC)，丙烯腈二乙烯丁二烯树脂(ABS)，聚丙烯(PP)，聚乙烯(PE)，perfluoroalkoxy(PFA)及polyetheretherketone(PEEK)的注压塑料成型。

填充至注压塑料以便静电耗散的填充物包括碳粉或纤维，金属纤维，涂金属石墨以及有机添加物。

用于运输和存储的已有基片载体是一个单一的压制元件，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敛部分的侧壁，并具有一敞开的顶部和底部。H型载体经常重复使用几次后便被遗弃。使用时，载体通常在热水及/或其它化学物质中清洗，然后由热空气吹干。当载体承受伴随清洗，吹干，运输及处理载体而产生的高温时，载体保持其形状是非常重要的特性。

另外一种已有的载体是一个被构成已支撑H型载体的盒子。这种盒子通常被成为工序(WIP)盒。

另外一种已有的载体是一个标准的机械接口(SMIF)容器，它包括一个密封地覆盖与处理设备机械面接的H型载体的盒子。SMIF容器通常具有一个底部打开的门，用以接触装有基片的H型载体。盒子也已知具有接触H型载体的前部打开的门。另一种已知的载体是一种运输组件，它是盒型罩，包括一个前部打开的门和支撑基片而不是单独的H型载体的内部架子。

应该认识到，用于一载体一个部件的理想材料通常不是相同载体的另一部件的理想材料。例如，PEEK是一种具有耐磨性的用于基片接触部分的材料，但是这种材料很难压制，并且相对于其它塑料价格昂贵。因此，PEEK相对于其它塑料如用于结构部分的聚碳酸酯而言不是一个好的选择。

已知的磁盘载体的不同部分使用不同材料的唯一的例子是单独压制不同部分，然后将它们组装在一载体中。这种装配带来了不同部件面与面接触的缺点，这一缺点能导致很难清除的粒子和污染集留区域的生成。此外，装配工序能产生粒子。另外，压制不同部件并将其组装在载体中需要劳动和花费。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够克服上述现有技术缺点的基片载体和生产这种基片载体的方法。

根据本发明的一个方面，一种过模压基片载体，所述基片载体包括：a.一个基部，由一种第一注压塑料形成，所述基部包括侧壁；b.多个基片接触部分，所述基片接触部分由一种第二注压塑料形成，所述基片接触部分具有支承板，所述支承板具有多个轴向对正排列用于支撑基片的凹槽，所述基片接触部分靠过模压和基部的至少一部分侧壁结合。

根据本发明的另一个方面，一种过模压基片载体，所述基片载体包括一个带有基片支承板的容器，所述支承板具有多个轴向对正排列用于支撑基片的凹槽，所述基片载体还包括一个低粒子生成结合部件，该部件做成一个设备结合部分，具有一个用于接合和脱离与所述基片载体分开的设备的接合面，所述接合部件包括一第一注压塑料所述容器包括一种不同的第二注压塑料，所述第二注压塑料具有比所述结合部件高的粒子生成特性，所述容器靠过模压和设备结合部分结合。

根据本发明的又一方面，一种生产基片载体的方法，包括以下步骤：a.在一个第一模具注塑第一注压塑料的一个基部；b.把模压的所述基部放入第二模具，以及c.使用第二注压塑料在所述基部过模压一个基片接触部分，所述基片接触部分具有支承板，所述支承板具有多个轴向对正排列用于支撑基片的凹槽。

根据本发明的再一个方面，一个包括一盒子的基片载体，所述盒子包括由一种第一注压塑料压制的一个窗户以及由一种第二注压塑料在所述窗户上注塑而成的一个窗户支承部分，所述支承部分包括一包围所述窗户的盒子部分。

根据本发明的还有一个方面，一种生产基片载体部分的方法，包括：a.把一种第一注压塑料注入一个凹模的一预定位置以形成一个基片接触部分，所述基片接触部分具有支承板，所述支承板具有多个轴向对正排列用于支撑基片的凹槽；以及b.过模压一种接触所述第一注压塑料的第二注压塑料以形成一个基部，该基部和所述基片接触部分接合。

一个基片载体由至少两种不同的可熔化处理的塑性材料构成，这两种塑性材料被恰当配置以获得最优性能，并且具有一个在过模压工序期间产生的热物理接合。本发明包括由不同的可熔化处理的塑性材料制成的载体，并且包括生产这种载体的工序。在一最优实施例中，H型基片载体具有一个由聚碳酸酯在第一凹模中模压而成的第一结构部分，然后将由聚碳酸酯模压的部分放入第二凹模，PEEK被注射模压以在H型载体上形成基片接触部分。生产温度和模压温度被控制以在不同的材料之间提供最优接合。这样一来，一个一体的复合材料载体被形成。在另外一个实施例中，利用诸如支架或侧壁的部件来支撑由两种不同的塑料模压的基片，所述部件装配在一个诸如运输组件的盘罩(覆盖物)中。

本发明的一个特征和优点是以最少的材料和劳动花费而形成具有最优的性能特性的载体。

本发明特定最优实施例的另一特征和优点是不需部件的装配，同时保持使用两种材料组合的优点。

本发明特定最优实施例的另一特征和优点是实际一体的载体或部件由两种模压在一起的塑性部分构成。

本发明的另一特征和优点是两种不同材料的结合消除了污染物或化学物质可能造成的集留。

本发明的另一目的和特征是生产工序能够取消基片载体的后模压调制，以往这一工序是必需的，如退火。

附图说明

图1是按照本发明的H型基片载体；

图2表示图1所示载体的过模压部分；

图3是已有工序(WIP)盒的透视图；

图4是按照本发明的WIP盒和H型载体的透视图；

图5是按照本发明的WIP盒的侧视图；

图6是已有盘运输装置的透视图；

图7是按照本发明的盘运输装置；

图8是已有运输组件的视图；

图9是和图8所示相似的按照本发明的运输组件的部分分解图；

图10是复合基片载体的透视图；

图11是图10所示载体的部分分解图；

图12是按照本发明的增强型载体的透视图；

图13是本发明方法的流程图。

具体实施方式

图1所示为一H型载体，并以标号20表示，这一载体和已有的H型载体一样具有一前部22，一后部23，侧壁24，26，接收基片的凹槽28，一敞开的顶部30，以及一形状为H型的机器接合部分32，每一凹槽由一堆基片结合齿34确定。

传统的H型基片载体除了H型机器接合部分，还包括一个底部机器接合面38，它通常具有在拐角40接合的四条腿。此外，还包括一个自动拾取手柄42，和一个也起机器接合面作用的自动凸缘44。复合H型载体通常具有一个第一基部44和一构造成基片接合部46的第二过模压部分46。在这一实施例中，基片载体20是一单一的整体部件20。

图2所示的过模压部分50没有一体的基部，它包括基片接合部46以及附属部分52，该附属部分构成模压工序中熔化的过模压材料的流动通道。图示的这一部分反应了过模压凹模的结构。

在最优实施例中，支撑部或基部44用便宜的、尺寸稳定易模制的塑性材料模压而成，如聚碳酸酯或具有碳纤维填充物的聚碳酸酯。而后过模压部分由另外一种可熔化处理的晶体材料模压而成，如PEEK或具有碳填充物的PEEK。这些材料的组织结构和处理温度是不同的。其它对组织结构不相似，具有和上述这些材料相同的优点的材料也可使用。当非晶体材料和晶体材料在熔化状态接触时，非晶体材料聚碳酸酯和晶体材料PEEK形成一个热物理接合。接合被认为是通过接合面聚合玻璃表面能量的增加而形成的。因此，当热的非晶体熔化物质和聚合玻璃接触时，聚碳酸酯增大聚合玻璃的表面能量，随着热的熔化物质被冷却，聚碳酸酯在表面结晶。结晶过程被推理为造成两种材料接合的原因。由于低比热，热量以很慢的速度耗散至聚合玻璃，因此热的熔化的PEEK以增加接合面结晶度的较小的速度冷却。当这一工序在注塑模中使用时，由于钢和聚合玻璃比热的不同，形成的产品在聚合玻璃和晶体的接合面具有比聚合物晶体和模压钢的接合面高的结晶程度。

在最优实施例中，聚碳酸酯，即聚合玻璃先被模压，然后放回注塑模，以便在起上压制PEEK。在这一过程中，模压温度被理想地控制在聚碳酸酯的玻璃临界温度以下，该临界温度大约为149°，以防止破坏聚碳酸酯的基部。基片接触部分50被正确定位并且其结构使得基片不与聚碳酸酯接触。

具有合适的接合的另外一种非晶体材料是聚酰胺酯(PEI)，这种接合具有一化学接合成分。

基部过模压部分的接合包括不同类型的接合成分。可以认为当过模压部分和非熔化基部接触时，热物理接合产生。

附图3-5公开了一种工序盒，并以标号60表示。该工序盒通常支撑一H型基片载体62，并包括顶盖64，基部66以及和基部66接合并位于其上的三个基本组件。在这一实施例中，“载体”指外罩盒或具有H型载体的外罩盒。这些组件可利用工序和本发明固有的特征和优点在过模压过程中形成。例如，在图5中，顶盖可以由聚碳酸酯模压而成，由PEEK过模压而成的铰链68固定在顶盖64上。此外，参见图4，聚碳酸酯窗70可先以希望的结构和尺寸压制，然后插入顶盖部分64的模具中，以便在聚碳酸酯窗周围模压剩余的顶盖部分。过模压提供高度完整的接合点，而不需使用粘合剂或机械固定件。

参见图6及7，磁盘运送载体通常包括一基部76，顶盖78以及按照本发明可容易成形的部分79，该部分79是这样形成的：首先压制基部76的支撑部82，然后注塑压制盘接合部84。支撑部82可由聚碳酸酯或类似材料形成，盘接触部分可由PEEK或类似材料形成。

图8及9为一个用于例如300毫米的大型半导体基片的运输组件。在这一特殊的结构中，基片支撑部90包括一个具有机器接合部92的基座91，具有基片支架96的垂直支柱94，以及一个顶部98。基片接合支架可以具有一个与运输组件装有的基片接触的过模压部分99。机器接合也可使用一个接触设备的过模压部分。

图12示出了一个结构为操作加强型载体的基片载体的另一实施例，该载体以标号110表示。这种操作加强型载体包括基部支撑部分112、114以及在两者之间延伸的臂116。每个臂具有多个构成凹槽120以在处理过程中支撑基片的齿118。在这一特定的实施例中，臂116和齿的外部和压制在基础框架122上，以实现本发明的优点。

图10及图11公开了一种由装配的组件122构成的复合基片载体。组件122包括侧壁部分124以及载体框架126。侧壁部分插入框架126内并与其接合，从而构成一个装配的可靠基片载体。此外，一自动凸缘或机器接合部132位于载体后端134。在这一实施例中，为了使由基片刮削产生的粒子最小化，每个侧壁可具有过模压基片接合部139。过模压在比基部更严格的尺寸控制下进行，以提供小的基片配合公差配置。

图13示出了实现本发明的方法的框图。首先用一个模具制造可以是载体框架或诸如图示的侧壁基部130的其它载体部分的基部或支撑部分。基部压制后放入另一模具或者模具插入物被移开的同一模具中。而后模具关闭，诸如PEK的另外一种过模压材料注入将被过模压的特定部分对应的凹模。这之后，包括基部和过模压部的整个部分被移开。如果这一基部是一组成部分，则该组成部分被装配在载体136上。

在一特定的应用中，使第一注塑部分即基部比第二过模压部分容积相对小是合适的。在另一应用中，第一种材料放置在一模具中的关键位置，如基片接触部分，所述材料是固化的，一第二支撑部分模压在第一种材料上，而不需换模。

在另一特定的应用中，第二种材料不必是固化的，当两种材料熔化时，两者可结合。这种共同注塑压制不能提供精确的第一和第二部分之间的接合面的位置。但是它消除了对附加模具的需求和使得第一部分固化，从模具中移开部件以及将第一部分放置在第二模具的步骤。

在不脱离本发明的精神和实质的情况下，本发明可采用其它特定的形式，因此，希望本实施例在各个方面均被认为是示意性的，而不是限制；是权利要求的参考，而不表示本发明的范围。

Claims (16)

1.一种过模压基片载体，所述基片载体包括：

a.一个基部，由一种第一注压塑料形成，所述基部包括侧壁；

b多个基片接触部分，所述基片接触部分由一种第二注压塑料形成，所述基片接触部分具有支承板，所述支承板具有多个轴向对正排列用于支撑基片的凹槽，所述基片接触部分靠过模压和基部的至少一部分侧壁结合。

2.如权利要求1所述的过模压基片载体，其特征在于：所述基片载体构造成H型基片载体。

3.如权利要求1所述的过模压基片载体，其特征在于：所述基片载体包括一个覆盖所述基片的盒子，所述基部是所述盒子的一部分。

4.如权利要求1所述的过模压基片载体，其特征在于：所述基部包括聚碳酸酯，所述基片接触部分包括聚醚醚酮。

5.一种过模压基片载体，所述基片载体包括一个带有基片支承板的容器，所述支承板具有多个轴向对正排列用于支撑基片的凹槽，所述基片载体还包括一个低粒子生成结合部件，该部件做成一个设备结合部分，具有一个用于接合和脱离与所述基片载体分开的设备的接合面，所述接合部件包括一第一注压塑料所述容器包括一种不同的第二注压塑料，所述第二注压塑料具有比所述结合部件高的粒子生成特性，所述容器靠过模压和设备结合部分结合。

6.如权利要求5所述的过模压基片载体，其特征在于：所述基片载体包括多个所述接合部件，并且每个所述接合部件构造成基片支撑支架。

7.如权利要求6所述的过模压基片载体，其特征在于：还包括一个关闭所述基片载体的门。

8.一种生产基片载体的方法，包括以下步骤：

a.在一个第一模具注塑第一注压塑料的一个基部；

b.把模压的所述基部放入第二模具，以及

c.使用第二注压塑料在所述基部过模压一个基片接触部分，所述基片接触部分具有支承板，所述支承板具有多个轴向对正排列用于支撑基片的凹槽。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于：还包括熔化一种聚碳酸酯树脂作为所述第一种塑料的步骤。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于：还包括熔化一种包括聚醚醚酮或聚酰胺酯之一的树脂作为所述第二种塑料的步骤。

11.如权利要求10所述的方法，其特征在于：还包括在聚醚醚酮或聚酰胺酯两者之一添加碳纤维的步骤。

12.如权利要求9所述的方法，其特征在于：所述聚碳酸酯具有一个玻璃临界温度，并且还包括保持第二模具的温度在所述聚碳酸酯的玻璃临界温度以下的步骤。

13.一个包括一盒子的基片载体，所述盒子包括由一种第一注压塑料压制的一个窗户以及由一种第二注压塑料在所述窗户上注塑而成的一个窗户支承部分，所述支承部分包括一包围所述窗户的盒子部分。

14.一种生产基片载体部分的方法，包括：

a.把一种第一注压塑料注入一个凹模的一预定位置以形成一个基片接触部分，所述基片接触部分具有支承板，所述支承板具有多个轴向对正排列用于支撑基片的凹槽；以及

b.过模压一种接触所述第一注压塑料的第二注压塑料以形成一个基部，该基部和所述基片接触部分接合。

15.如权利要求14所述的方法，其特征在于：还包括在注入所述第二热塑性材料之前使所述基片接触部分固化的步骤。

16.如权利要求15所述的方法，其特征在于：还包括在注入所述第二热塑性材料之前移开所述基片接触部分，并将所述基片接触部分放置在一个第二凹模的步骤。

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