CN1898135A - 基板承载器 - Google Patents

Abstract

一种在半导体晶片处理操作期间运输硅半导体晶片的承载器，包括一个壳体和一个门和一个键构成与一机械接合的凸缘，以便该承载器可以通过机械提起。一个升座板连接凸缘至容器以便凸缘上的负载被传送到壳体的一部分而不是壳体的顶部，以防止壳体的变形，从而保持壳体和门之间的密封完整性。

Description

基板承载器

本申请要求第60/514,040号，申请日为2003年10月24日的美国临时申请的优先权，该申请的全部内容均引用于此以作参考。

技术领域

本发明涉及半导体晶片处理设备，特别涉及在半导体晶片处理操作期间用于保护性存放多个自动处理的半导体晶片的硅晶片承载器。

背景技术

集成电路的制造涉及在半导体基板的晶片上的多种操作。其中某些操作可能包括例如光刻、蚀刻、曝光，也包括形成预期的最终产品时的晶片检验与测试的处理步骤。某些操作涉及自动材料处理和使用自动终端受动器(robotic end-effectors)的处理。许多操作需要一个完全没有会严重影响最终产品质量的空气微粒和其它污染物的洁净室内环境。

已开发出例如标准晶片盒的专用设备用于在晶片的传送和处理期间提供必需的无污染储存环境。例如，前开式晶片盒(Front Opening UnifiedPods，FOUPS)为晶片提供一个保护性的、密封的、无污染的封闭空间。其它类型的容器，例如标准机械接口(Standard Mechanical Interface)晶片盒还可根据晶片的大小在洁净室内外处理半导体晶片。名称为“运输模块”，申请日为1997年7月11日的第08/891,644号美国专利申请，现为第6,010,008(’008)号美国专利，以及名称为“带门的晶片承载器”，申请日为1996年7月12日的第678,885号美国专利申请，现为第5,711,427(’427)号美国专利披露了具有这种FOUP所例示特征的晶片容器。这些申请的说明书引用于此以作详细参考。

对于范围为200nm及更小的晶片，已使用SMIF晶片盒提供洁净密封的微环境。这些盒子的实例记载于第4,532,970和4,534,389号美国专利中。如在’008号专利中所讨论的，这种SMIF晶片盒典型地使用一个具有定义出开口底部的低门框或凸缘以及一个可锁闭的门的透明箱形壳。门框钳住处理设备和处理设备上的门，并且和关闭开口底部的低的SMIF晶片盒门同时自该箱形壳向下降低至所述处理设备中的封闭处理环境中。一个位于SMIF晶片盒门内的顶表面上且装载有晶片的单独的H棒承载器随盒门降低以存取和处理所述晶片。在这样的盒中，晶片的重量在其存储和运输期间直接落在门上。

随着更大和更重的晶片，特别是300nm晶片的出现，已开发出用于这种晶片的运输模块，所以目前使用相对于从模块向下移落的底门的前开式门以插入和移除晶片。这种门不能支承晶片的重量，而是由包括透明塑料(例如聚碳酸酯)壳和用于支承由低粒子产生塑料(low particle generatingplastic)(例如聚醚醚酮)模铸的晶片的其它部件组成的容器部分支持晶片的重量。这一容器部分必须是由若干部分组装在一起而成。因为静电的放电能够损伤或破坏半导体晶片，在操作和处理这些晶片时，静电会持续产生影响。为了使这种会导致静电放电的电势最小化，承载器典型地用传统的静电消除材料，例如碳填充的聚醚醚酮(PEEK)和聚碳酸酯(PC)制造。

这种模块的工业标准要求该模块能够与外部的处理设备相连接。例如，该模块可能需要重复和精确地对准一机械处理工具，该机械处理工具在模块的前侧与门接合，打开该门，并相当精确地抓取和移动特定水平排列的晶片。尤为重要的是模块和模块内的晶片是参照一外部设备机械界面置于一特定高度和方位，这样在机器取出和放入晶片期间，晶片不会被定位和损坏。

另外，由于晶片对微粒，水分或其它污染物导致的污染的高度敏感性，理想的是具有最小数量的潜在进入模块内部的路径。应该避免盒内部和外部之间的塑料中的路径和间断处，例如紧固件处或模块的单独组成部分的连接处，而且如果需要，模块内部和外部间的间断处和开口可由例如合成橡胶密封封住。而且在半导体晶片承载器或容器内，最好不要在盒中任何位置使用金属紧固件或其它金属部件。当发生摩擦或刮蹭时金属部件会产生高损伤性的颗粒。用紧固件组装模块时会导致这种摩擦或刮蹭。因此，应该避免使用需要紧固件或其它金属部件的运输模块。该模块具有通过包括金属螺丝的几个不同的组件由晶片架接至设备界面的接地路径。

这种容器典型地通过组装几个塑料部件构建而成。然而，由于模铸塑料部件时的不一致性，组装这些塑料部件也会导致不一致性，例如部件间的开口裂缝和单个部件的公差积累导致关键尺寸的不可接受的变化。另外，连接至容器的手柄用来提起和运输该容器。该手柄可用于手动提举，或者在容器较重的情况下适于通过自动终端受动器提举。在任何一种情况下，使用手柄提起容器会在壳体的顶壁产生应力。如果该手柄不能在顶壁的较大区域分散负载，应力的分布就可能被局限在手柄和顶壁的接合点附近的小区域内。由于这一应力的分布，所产生的张力会导致顶壁的变形而扭曲与前侧门接合的模块的前侧开口的尺寸，这会导致FOUP/FOSB密封的透气和密封壳体的破裂。

发明内容

FOUP/FOUS的一个主要用途是为包含半导体晶片的晶片盒提供一个保护性的、无污染的、密封的封闭空间。另外，如上文所述，工业标准要求容器能够准确和重复地与外部材料的操作和处理设备相连接。尤其是，FOUP/FOUS需要从一个位置运输到另一个位置而不会破坏维持封闭空间内的保护性和无尘环境必须的封闭连接。

本发明使用单一的具有顶壁，相对的底壁，与大小可以容纳一扇门的前开口相对的后壁以及连接顶壁、底壁和后壁的相对的侧壁的单壳体。一旦将门装入前开口，该壳体就构成了一个对于晶片支承构件大体上封闭密封的晶片容器。壳体的壁可以设置有界定界面装置的结构，以允许容器与外部处理机器或自动终端受动器相连接以进行运输或传送。在一较佳实施例中，底壁与一导体盘呈支承关系，该导体盘最好接地。

不同于已有技术的容器在运输和传送中使用附加到容器顶壁的机械凸缘与自动终端受动器连接以提起容器，本发明的一个特征和优点为在本发明的一实施例中尽管机械凸缘位于容器的顶部并形成一个使自动终端受动器通过其举起晶片容器的界面，但该凸缘并非严格地附加至容器的顶部，而是升座板的一个部件。该升座板包含一对带子，每一条带子固定地附加至机械凸缘的一个侧边并沿着容器的一个侧壁贴附。每一条带子具有多个带子接合构件设置成与容器外侧壁上的相应支承架相接合，这样加在机械凸缘上的负载通过带子传送至容器的侧壁。这一设置避免了负载引起的顶部壳体的变形并消除了伴随的FOUP/FOSB密封的透气。

在一备选实施例中，容器具有一晶片支承柱，其具有一超模压的导电通道阵列以消除静电荷，电连接至导电通道的导电片从容器壳体的侧边以及容器的底部伸出。至少有一个导电侧片从自每一侧壁伸出，并与侧壁上的支承支架电连接，使得带子连接构件与一支承支架连接，带子和机械凸缘就包括一个至导电板的导电路径。

在另一备选实施例中，升座板的每一条带子都至少有两个分隔的“U”形肋，设置成咬合对应的壳体上的分隔的“U”形环。一旦“U”形环和“U”形肋相接合，带子会在两个环间形成一个可抓取的环形柄。该环形柄适于手动提起容器。

附图说明

图1为本发明的容器的透视图。

图2为本发明的容器的透视图，其例示脱离升座板。

图3为本发明的容器的透视图，其例示升座板与容器的侧壁上的“U”形环相连接。

图4为相互脱离的容器和座板的透视图。

图5为容器的后透视图。

图6例示晶片支承柱。

图7是显示升座板带子与容器的侧壁相连接的侧视图。

图8是以容器侧壁上的一个导电片为例的侧视图。

具体实施方式

参照图1、2、3、4和5，一般以数字20标记的晶片容器模块主要包括一个容器部分25和一个升座板30。

容器部分25主要包括一个壳体51，其具有一个顶壁55，一个底壁60，一个开口的前侧70，一个左侧壁74和一个右侧壁76，左右两个侧壁都与升座板的接受部分设置成“U ”形环78和80并从每一个侧壁向外延伸。侧壁是连续和坚固的。图1和图2显示容器的开口内部36具有多个晶片固定器38在所述开口内部轴向排列。晶片固定器由弹性模铸塑料制成的弹性齿44形成。图2还显示一个上面支承有容器25的导电板56。在一较佳实施例中，导电板56电接地并设计有包括运动连轴器的三个界面结构。

升座板30包括一个机械提举凸缘110，如图4所示。机械提举凸缘具有两个侧边112和一对相对的导槽115。容器25的顶壁55具有一对分隔的纵向导轨125，自顶壁55向外突出且大致沿着平行于侧壁74和76的平面的方向延伸，各导轨适于以可滑动的方式容纳于机械提举凸缘110的导槽115中。导轨125具有一唇127，其功能是当机械提举凸缘自顶壁55向外离开的方向运动时防止其脱离导轨，但允许机械提举凸缘110沿着导轨125的长度运动。带子120依附于机械提举凸缘110的各个侧边。每一带子120具有至少一个“U”形肋130，其适于可拆卸地容纳于容器25的各侧壁74和76上的相应的“U”形环170中。

如图5和图7所示的一较佳实施例中，机械凸缘适于与一个自动终端受动器接合，其可使容器被提起以运输和传送。以这种方式提起容器产生一个作用于机械凸缘上的力。这一个力可能来自于容器的重量以及在运输和传送期间当容器被加速或减速时产生的惯性负载。在此优选实施例中，设置导槽115和升座板30使得如果带子上的“U”形肋与容器25的各侧壁74和76上的相应的“U”形环相接合，机械凸缘上的载荷应力就通过带子120传送到“U”形肋并进入容器侧壁上的“U”形环中。导槽115的尺寸被设计成在机械凸缘的大范围的结构偏转下不会与导轨125的唇127接触。然而，一旦机械凸缘过分偏转唇127会与导槽115摩擦接触而阻止过多的负载加在带子120上。

在另一较佳实施例中，升座板的每一条带子120都至少有两个分隔的“U”形肋130，设置成咬合对应的容器侧壁上的分隔的“U”形环170。如图1和3所示，一旦“U”形肋和侧壁上的相应的“U ”形环相接合，带子会在两个环间形成一个适于手动提起容器的可抓取的环形柄。

在本发明的第三较佳实施例中，如图6所示，容器25具有一个晶片支承柱38。该支承柱具有一个超模压的导电通道阵列260以消除静电荷，电连接至导电通道的导电片270，275从容器壳体的侧边以及容器的底部伸出。如图8所示，至少有一个导电侧片300从自每一侧壁伸出，并与侧壁上的“U”形环电连接，使得“U”形环与一带子上的“U”形肋相连接，带子和传导性的机械凸缘就形成一个至导电板56的导电路径使聚集在容器25上的任何静电荷有效地接地。

本发明可以在不背离其主要特征的情况下以其它特殊形式实施，因此，所述实施例无论从哪方面来看都应该被认为是说明性的而非限制性的，本发明的保护范围当以所附权利要求来说明而非前述的说明书。

权利要求书

(按照条约第19条的修改)

1.一种运输半导体晶片的承载器，该承载器包括：

一个容器部分，其包括一个顶部，一个底部，有侧壁的侧面以及一个后壁定义出一个除了前开口的封闭壳体，该壳体部分设置成水平支承晶片；

容纳在前开口中的门；

一个U形升座板和从容器部分的顶部向上延伸以及从容器部分的侧部向下延伸的机械凸缘，该机械凸缘位于容器部分的顶部上，上述具有机械凸缘的U形升座板凸缘并非刚性地附加至容器的顶部，通过机械凸缘提起承载器部分会将负载传送到容器部分的侧面或底部而不是容器部分的顶部从而最小化容器部分的变形。

2.根据权利要求1所述的承载器，其中的凸缘位于容器部分的顶部上。

3.根据权利要求1所述的承载器，其中的升座板可操作地连接到容器部分的侧边。

4.根据权利要求3所述的承载器，其中的升座板进一步包括两个带子，每一个带子在两个不同的位置连接到容器部分的一个侧边。

5.根据权利要求1所述的承载器，其中的升座板可操作地连接到容器部分的底部。

6.根据权利要求1所述的承载器，其中的U形升座板和机械凸缘包括一对从容器部分的侧壁向下延伸的带子。

7.根据权利要求6所述的承载器，其中的升座板的一对带子设置成适于手动提起承载器的手柄。

8.根据权利要求6所述的承载器，其中的U形座板和机械凸缘具有一个导槽以及容器部分包括形成在顶部的导轨，导轨容纳在导槽中设置成只有当过多的负载通过凸缘施加到U形升座板和机械凸缘上，U形座板和机械凸缘会在导槽处连接导轨因而避免U形升座板和机械凸缘通过侧壁向下延伸的带子承受过多的负载。

9.一种在半导体晶片处理操作期间当在一个有具有前开口的壳体和门的承载器中运输硅半导体晶片时保持密封完整的方法，密封在壳体和门之间，壳体有一个顶壁，侧壁和一个底部，该方法包括下列步骤：

可操作地连接一个凸缘至一个升座板，凸缘建构成与一个机器操作的终端受动器接合，使得承载器可以被机器通过凸缘提起；

可操作地连接一个具有机械凸缘的升座板至壳体的侧边或底部而不是刚性地连接该具有机械凸缘的升座板至壳体的顶部，壳体在负载下的变形因此最小化，从而保持壳体和门间的密封完整性。

10.根据权利要求9所述的方法，进一步包括可移动地连接升座板和机械凸缘至壳体的步骤。

11.根据权利要求9所述的方法，进一步包括可操作地连接升座板到壳体的侧边的步骤。

12.根据权利要求11所述的方法，进一步包括提供具有两个带子的升座板在两个不同的位置连接两个带子中的每一个到壳体的一个侧边的步骤。

13.根据权利要求9所述的方法，进一步包括可操作地连接升座板到壳体的底部的步骤。

14.根据权利要求9所述的方法，进一步包括在壳体和升座板间的连接处使用一个U形环和一个U形凸缘的步骤。

15.根据权利要求9所述的方法，进一步包括提供具有形状适于手动提起承载器的手柄的升座板并通过抓住手柄手动提起承载器的步骤。

16.根据权利要求9所述的方法，进一步包括在升座板和机械凸缘中提供导槽；在壳体顶部提供导轨的步骤，仅当过多的负载通过凸缘施加到升座板上，导槽和导轨得到调整使导槽接触导轨将负载转移到容器的顶部而避免升座板承受过多负载。

17.一种在半导体晶片处理操作期间运输硅半导体晶片的承载器，该承载器包括：

一个前开口的容器，其包括一个壳体和一个可打开的门，该壳体具有一个顶壁，侧壁和一个底部；

与一个机器操作的终端受动器接合的工具，该工具包括一个机械凸缘和非刚性地连接到容器的顶部的升座板，通过该接合的工具使得承载器可以被机器提起；以及

用于连接界面连接工具至壳体的工具，使得凸缘上的负载传送到壳体的一部分而不是壳体的顶部，壳体的变形因此最小化，从而保持壳体和门间的密封完整性。

18.根据权利要求17所述的承载器，其中的界面连接工具位于壳体的顶部上。

19.根据权利要求17所述的承载器，其中的连接工具可操作地连接到壳体的侧边。

20.根据权利要求19所述的承载器，其中的连接工具在每一个侧边的两个不同的位置可操作地连接到每一个侧边。

21.根据权利要求19所述的承载器，其中的连接工具可操作地连接到壳体的底部。

22.根据权利要求19所述的承载器，其中的连接工具进一步包括适于手动提起承载器的手动抓取的工具。

23.根据权利要求19所述的承载器，进一步包括防止过度负载的连接工具。

24.根据权利要求23所述的承载器，其中防止过度负载的工具包括可操作地连接到凸缘的导槽和形成在壳体顶部的导轨，导槽和导轨设置成如果过多的负载通过凸缘施加到升座板上则导槽会接触导轨。

Claims (24)

1.一种在半导体晶片处理操作期间运输硅半导体晶片的承载器，该承载器包括：

一个前开口的容器，其包括一个壳体和一个可打开的门，该壳体具有一个顶壁，侧壁和一个底部；

一个凸缘，其建构成与一个机器操作的终端受动器接合，使得承载器可以被机器通过凸缘提起；以及

一个升座板，其连接凸缘和容器使得凸缘上的负载传送到壳体的一部分而不是壳体的顶部，壳体的变形因此最小化，从而保持壳体和门间的密封完整性。

2.根据权利要求1所述的承载器，其中的凸缘位于壳体的顶部上。

3.根据权利要求1所述的承载器，其中的升座板可操作地连接到壳体的侧边。

4.根据权利要求3所述的承载器，其中的升座板进一步包括两个带子，每一个带子在两个不同的位置连接到壳体的一个侧边。

5.根据权利要求1所述的承载器，其中的升座板可操作地连接到壳体的底部。

6.根据权利要求1所述的承载器，进一步包括在壳体和升座板间的连接处的一个U形环和一个U形凸缘。

7.根据权利要求1所述的承载器，其中的升座板进一步包括形状适于手动提起承载器的手柄。

8.根据权利要求1所述的承载器，进一步包括可操作地连接到凸缘的一个导槽以及形成在壳体顶部的导轨，导槽和导轨设置成如果过多的负载通过凸缘施加到升座板上，导槽会接触导轨因而避免升座板承受过多的负载。

9.一种在半导体晶片处理操作期间当在一个有壳体和门的承载器中运输硅半导体晶片时保持密封完整的方法，密封在壳体和门之间，壳体有一个顶壁，侧壁和一个底部，该方法包括下列步骤：

可操作地连接一个凸缘至一个升座板，凸缘建构成与一个机器操作的终端受动器接合，使得承载器可以被机器通过凸缘提起；

可操作地连接升座板至壳体，使得凸缘上的负载传送到容器的一部分而不是容器的顶部，壳体的变形因此最小化，从而保持壳体和门间的密封完整性。

10.根据权利要求9所述的方法，进一步包括使凸缘定位于壳体的顶部上的步骤。

11.根据权利要求9所述的方法，进一步包括可操作地连接升座板到壳体的侧边的步骤。

12.根据权利要求11所述的方法，其中的升座板包括两个带子，并进一步包括在两个不同的位置连接两个带子中的每一个到壳体的一个侧边的步骤。

13.根据权利要求9所述的方法，进一步包括可操作地连接升座板到壳体的底部的步骤。

14.根据权利要求9所述的方法，进一步包括在壳体和升座板间的连接处使用一个U形环和一个U形凸缘的步骤。

15.根据权利要求9所述的方法，其中的升座板进一步包括形状适于手动提起承载器的手柄并进一步包括通过抓住手柄手动提起承载器的步骤。

16.根据权利要求9所述的方法，其中的承载器进一步包括可操作地连接到凸缘的导槽和形成在壳体顶部的导轨，并进一步包括如果过多的负载通过凸缘施加到升座板上，导槽和导轨得到调整使导槽接触导轨而避免升座板承受过多负载的步骤。

17.一种在半导体晶片处理操作期间运输硅半导体晶片的承载器，该承载器包括：

一个前开口的容器，其包括一个壳体和一个可打开的门，该壳体具有一个顶壁，侧壁和一个底部；

与一个机器操作的终端受动器接合的工具，通过该接合的工具使得承载器可以被机器提起；以及

用于连接界面连接工具至壳体的工具，使得凸缘上的负载传送到壳体的一部分而不是壳体的顶部，壳体的变形因此最小化，从而保持壳体和门间的密封完整性。

18.根据权利要求17所述的承载器，其中的界面连接工具位于壳体的顶部上。

19.根据权利要求17所述的承载器，其中的连接工具可操作地连接到壳体的侧边。

20.根据权利要求19所述的承载器，其中的连接工具在每一个侧边的两个不同的位置可操作地连接到每一个侧边。

21.根据权利要求19所述的承载器，其中的连接工具可操作地连接到壳体的底部。

22.根据权利要求19所述的承载器，其中的连接工具进一步包括适于手动提起承载器的手动抓取的工具。

23.根据权利要求19所述的承载器，进一步包括防止过度负载的连接工具。

24.根据权利要求23所述的承载器，其中防止过度负载的工具包括可操作地连接到凸缘的导槽和形成在壳体顶部的导轨，导槽和导轨设置成如果过多的负载通过凸缘施加到升座板上则导槽会接触导轨。

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