DE10054161C2 - Packaging for semiconductor wafers and process for their manufacture - Google Patents
Packaging for semiconductor wafers and process for their manufactureInfo
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Abstract
Verpackung für Halbleiterscheiben, bestehend aus einer Horde mit einem Deckel oder aus einer Horde in einer Box, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Oberfläche der Verpackung derart modifiziert ist, dass sie kontaminationsvermindernde Eigenschaften besitzt.Packaging for semiconductor wafers, consisting of a tray with a lid or a tray in a box, which is characterized in that the surface of the packaging is modified such that it has contamination-reducing properties.
Description
Die Erfindung betrifft Verpackungen zum partikelarmen Verpa cken und Versenden von Halbleiterscheiben und Verfahren zu ih rer Herstellung.The invention relates to packaging for low-particle packaging Picking and shipping semiconductor wafers and process for them manufacturing.
Zum Versand von Halbleiterscheiben (Wafern) wurden Systeme entwickelt, die sowohl einen guten Schutz vor mechanischer Be schädigung als auch gegen Verunreinigungen bieten. Etabliert haben sich insbesondere mehrteilige Verpackungen, die aus ei ner die Wafer tragenden Horde (carrier) und zwei, eine Box bildende, Teilgehäusen bestehen. Im allgemeinen sind an Boden und Deckel der beiden Teilgehäuse Federzungen (cushions) ange bracht, die die Scheiben beim Verschliessen der Teilgehäuse unverrückbar in einer definierten Position fixieren. Des wei teren sind die Teilgehäuse so ausgeführt, dass sie beim Ver schliessen überlappen, ein meanderförmiges Labyrinth bilden oder sogar Platz für eine Dichtlippe aufweisen, um jede Konta mination mit Partikeln oder sogar Luft (Sauerstoff, organische Verunreinigungen und insbesondere Luftfeuchte) auszuschlies sen.Systems were used to ship semiconductor wafers developed, which both good protection against mechanical loading offer damage as well as against contamination. Established have in particular multi-part packaging made from egg ner the wafer-carrying horde (carrier) and two, a box forming, partial housings exist. Generally are at ground level and cover of the two partial housing spring tongues (cushions) brings the disks when closing the partial housing fix immovably in a defined position. The white ters, the sub-housings are designed so that they close overlap, form a meandering labyrinth or even have space for a sealing lip around each contact mination with particles or even air (oxygen, organic Impurities and especially air humidity) must be excluded sen.
Diese Verpackungen für Halbleiterscheiben bestehen aus einem oder mehreren der folgenden Kunststoffe: Polypropylen (PP), Polycarbonat (PC) oder Polybutylenterephthalat (PBT). So ist eine gängige Verpackung für 200 mm Si-Scheiben aus PP im Spritzgussverfahren hergestellt. Scheibenträger mit Federzun gen und die Umverpackung (Box) sind alle aus demselben Materi al. In einer anderen Ausführung wird PC verwendet, wobei die eingesetzten Federzungen aus PBT oder LD-PE gefertigt sind. Der bei dieser Verpackung benötigte Dichtungsring zwischen O berteil und Unterteil der Umverpackung, der ein Eindringen von verunreinigter Luft verhindern soll, ist aus PBT oder Silicone gefertigt. Auch Verpackungen, die ein PP-Unterteil und ein (durchsichtiges) PC-Oberteil kombinieren, sind auf dem Markt erhältlich. This packaging for semiconductor wafers consists of one or more of the following plastics: polypropylene (PP), Polycarbonate (PC) or polybutylene terephthalate (PBT). So is a common packaging for 200 mm Si discs made of PP in Injection molding process made. Disc carrier with spring and the outer packaging (box) are all made of the same material al. In another embodiment, PC is used, the spring tongues used are made of PBT or LD-PE. The sealing ring between O Upper part and lower part of the outer packaging, which prevents intrusion of to prevent polluted air is made of PBT or silicone manufactured. Also packaging that has a PP base and a Combine (transparent) PC top are on the market available.
Eine andere Verpackung für Halbleiterscheiben besteht nur aus einer PC-Horde, die mit Deckeln aus PBT-Material verschlossen sind.Another packaging for semiconductor wafers only consists of a PC horde, closed with lids made of PBT material are.
Bei den zu verpackenden Halbleiterscheiben handelt es sich in der Regel um Si-Scheiben.The semiconductor wafers to be packaged are in usually around Si wafers.
Um zu vermeiden, dass Substanzen aus der Verpackung die Wafer verunreinigen, werden Horde und Box vor dem Befüllen mit Wa fern mit einem ausgeklügelten und deshalb teuren Verfahren ge reinigt, welches einer statistischen Prozesskontrolle (SPC) unterworfen wird. Zudem wird die Box zum Befüllen mit den Wa fern nur möglichst kurzzeitig geöffnet.To avoid getting substances from the packaging the wafers contaminate the horde and box before filling with Wa far with a sophisticated and therefore expensive process cleans which a statistical process control (SPC) is subjected. In addition, the box for filling with the Wa open only as briefly as possible.
Maßnahmen zur Vermeidung des Eintritts von weiteren Partikeln in die Verpackung während des Transports sind dadurch getrof fen, dass zwischen Ober- und Unterteil der Box eine Dichtung angebracht wird oder der Druckausgleich in der Box zur Umge bung (Höhen- und Temperatur-Differenz beim Transport können erheblich sein!) mittels eines Filterventils erfolgt.Measures to prevent further particles from entering this has hit the packaging during transport a seal between the top and bottom of the box attached or the pressure equalization in the box to the reverse exercise (difference in altitude and temperature during transport be significant!) by means of a filter valve.
Je nach verwendetem Material unterscheiden sich die Verpackun gen in ihrer Härte, ihrem Abrieb beim Befüllen mit Wafern bzw. auch beim Transport und in ihrer Formbeständigkeit. So ist ei ne Verpackung, vollständig aus PC gefertigt, besonders form stabil und wegen ihrer Durchsichtigkeit begehrt. Ein weiterer Vorteil einer Verpackung aus diesem Material ist die glatte Oberfläche, die im Vergleich z. B. mit einer PP-Oberfläche we sentlich dichter ist. In Folge davon gibt eine PC-Oberfläche weniger Partikel nach der Reinigung der Box ab, als eine PP- Oberfläche. Nachteil des PC ist der gegenüber PP deutlich hö here Oberflächenwiderstand (1 × 1015 statt 1 × 1013 Ohmcm), der die immer vorhandene nachteilige elektrostatische Aufladung des Materials im laminaren Luftstrom des Reinraums weiter begüns tigt. Depending on the material used, the packaging differs in its hardness, its abrasion when filling with wafers or also during transport and in its dimensional stability. For example, a packaging made entirely of PC is particularly dimensionally stable and in demand because of its transparency. Another advantage of a packaging made of this material is the smooth surface, which in comparison z. B. with a PP surface we are considerably denser. As a result, a PC surface releases fewer particles after cleaning the box than a PP surface. Disadvantage of the PC is the significantly higher surface resistance compared to PP (1 × 10 15 instead of 1 × 10 13 Ohmcm), which further favors the ever present disadvantageous electrostatic charging of the material in the laminar air flow of the clean room.
In Folge der elektrostatischen Aufladung des Materials können an den Oberflächen der Verpackungen aus den genannten Materia lien elektrische Spannungen von 104 bis 105 V gemessen werden. Ein Teil dieser Ladung geht auf die Si-Scheibe über, wenn sie beim Verpacken in den jeweiligen Schlitz der Horde geschoben wird. Dies bewirkt, dass die Si-Scheibe in der Folge Partikel geradezu ansaugt. Von diesem Effekt besonders betroffen ist die Si-Scheibe, die mit ihrer polierten oder epitaxierten Sei te der Wandung der Box gegenüber steht. Dies ist in einer üb lichen Verpackung die Scheibe im 25. Schlitz (Slot 25) der Horde.As a result of the electrostatic charging of the material, electrical voltages of 10 4 to 10 5 V can be measured on the surfaces of the packaging from the materials mentioned. Part of this charge is transferred to the Si disk when it is pushed into the respective slot in the tray during packaging. This causes the Si wafer to actually suck in particles. The Si disk, which faces the wall of the box with its polished or epitaxial side, is particularly affected by this effect. In a usual packaging, this is the disk in the 25th slot (slot 25) of the Horde.
Aus der gattungsbildenden JP 6-291 177 A ist eine Verpackung für Halbleiterscheiben bekannt, bestehend aus einer Horde (wa fer casette) in einer Box, wobei die Oberfläche der Verpackung derart modifiziert ist, dass sie kontaminationsverminderte Ei genschaften besitzt. Die FR 2 741 328 A1 und die JP 2000-133699 A beschreiben eine kontaminationsvermindernde Versiege lung und ein Verfahren zur Herstellung einer Verpackung mit einer solchen Versiegelung.A packaging is from the generic JP 6-291 177 A. known for semiconductor wafers, consisting of a horde (wa fer casette) in a box, the surface of the packaging is modified so that it reduces egg contamination owns properties. FR 2 741 328 A1 and JP 2000-133699 A describe a contamination-reducing drying process and a method for producing a packaging with such a seal.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Verpackung für Halbleiterscheiben zur Verfügung zu stellen, die eine Kontami nation der verpackten Halbleiterscheiben vermindert. Insbeson dere soll durch die Verpackung die im Vergleich zu den übrigen Halbleiterscheiben der Horde verstärkte Kontamination der 25. Halbleiterscheibe, die mit ihrer polierten oder epitaxierten Seite der Wandung der Box gegenüber steht, vermindert werden.The object of the present invention is to provide packaging for To provide semiconductor wafers that are a Contami nation of packaged semiconductor wafers reduced. Insbeson The packaging is said to be the same as the others Semiconductor wafers of the Horde increased contamination of the 25th Semiconductor wafer with its polished or epitaxed Side of the wall of the box is to be reduced.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Verpackung mit den im Pa tentanspruch 1 aufgeführten Merkmalen. The task is solved by a packaging with the Pa Features listed in claim 1.
In einer Ausführungsform der Erfindung befindet sich auf der äußeren Oberfläche der Verpackung gegenüber der polierten oder epitaxierten Seite der Halbleiterscheibe in Slot 25 eine Sub stanz, die wie eine Kondensatorplatte wirkt und eine konstant hohe Ladungsdichte auf der Innenseite der Verpackung erzeugt.In one embodiment of the invention is on the outer surface of the packaging opposite the polished or epitaxial side of the semiconductor wafer in slot 25 a sub punch that acts like a capacitor plate and a constant high charge density on the inside of the packaging.
Die hohe Ladungsdichte der an der genannten Position extern angebrachten Substanz, die wie eine Kondensatorplatte wirkt, bewirkt, dass Partikel oder andere Substanzen angezogen werden und an der inneren Oberfläche der Verpackung gehalten werden. Dadurch ist das Volumen der Verpackung teilchenärmer und die Kontamination der Oberfläche, insbesondere der Halbleiter scheibe, deren polierte oder epitaxierte Seite der inneren Wandung der Verpackung gegenübersteht, ist verringert.The high charge density of the external at the named position attached substance that acts like a capacitor plate causes particles or other substances to be attracted and held on the inner surface of the package. This means that the volume of the packaging is less particulate and that Contamination of the surface, especially the semiconductor disc, the polished or epitaxial side of the inner Wall facing the packaging is reduced.
Als Verpackung, auf die die Substanz, die wie eine Kondensa torplatte wirkt, aufgebracht wird, sind alle bekannten Verpa ckungen für Halbleiterscheiben geeignet. Besonders deutlich wird der Effekt bei Materialien mit hohen Oberflächen- Widerständen, also PP und insbesondere PC.As packaging on which the substance that acts as a condenser Torplatte acts, is applied, are all known Verpa Suitable for semiconductor wafers. Especially clear the effect of materials with high surface Resistors, i.e. PP and especially PC.
Als Substanz, die wie eine Kondensatorplatte wirkt, kann grundsätzlich jede Klebefolie eingesetzt werden. Es kann sich beispielsweise um ein gebräuchliches mit einer Klebeschicht versehenes Papier handeln.As a substance that acts like a capacitor plate basically any adhesive film can be used. It can for example, a common one with an adhesive layer trade paper.
Eine ganz besonders gute Wirkung wird mit einem auf Papierba sis beruhenden Substanz erzielt, die Kohlenstoff in Form von z. B. Ruß enthält. Der Kohlenstoff kann dabei der Papier- Rohmasse in Form von Ruß zugegeben werden oder durch eine Wär me- oder chemische Behandlung intrinsisch gebildet worden sein. Diese Behandlung kann z. B. so ausgeführt worden sein, dass mit der Veränderung des Papiers eine Identifikations- o der andere Information in das Etikett eingebrannt wurde.A very good effect is achieved with a paper sis based substance that carbon in the form of z. B. contains soot. The carbon can Raw mass in the form of soot are added or by a heat me- or chemical treatment have been intrinsically formed his. This treatment can e.g. B. have been executed that with the change of the paper an identification o other information has been burned into the label.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Verpackung zur Verfügung zu stellen. Another object of the invention is to provide a method for Production of a packaging according to the invention is available to deliver.
Diese Aufgabe wird durch die in Patentanspruch 5 aufgeführten Merkmale gelöst.This object is achieved by those listed in claim 5 Features solved.
Die Herstellung einer erfindungsgemäßen auf der Außenseite mo difizierten Verpackung erfolgt mittels eines Verfahrens, bei dem auf die äußere Oberfläche der Verpackung eine Folie aufge klebt wird, die wie eine Kondensatorplatte wirkt und eine sehr hohe Ladungsdichte auf der Innenseite der Verpackung erzeugt, von der die Partikel vorzugsweise intensiv und fest haftend angezogen werden. Dadurch werden z. B. vagabundierende Partikel im Inneren der Verpackung extrem fest an der Wandung, auf der sich diese Substanz, die wie eine Kondensatorplatte wirkt, be findet, gehalten werden. Durch das erfindungsgemäße Aufkleben der Folie, die wie eine Kondensatorplatte wirkt, auf der Au ßenseite der Verpackung werden alle kontaminierenden Einflüsse (insbesondere eine Metall- oder Partikel-Kontamination) ausge schlossen.The production of a mo on the outside according to the invention The packaging is differentiated using a process at a film is applied to the outer surface of the packaging is sticking, which acts like a capacitor plate and a very creates a high charge density on the inside of the packaging, of which the particles adhere preferably intensively and firmly get dressed by. This z. B. stray particles inside the packaging extremely tight to the wall on which this substance, which acts like a capacitor plate, be will be held. By sticking on the invention the foil, which acts like a capacitor plate, on the Au On the outside of the packaging are all contaminating influences (especially metal or particle contamination) closed.
Nach der üblichen Reinigung und Trocknung der Einzelteile der Verpackung wird die Klebefolie mittels ihrer Klebeschicht auf die äußere Oberfläche (Außenseite) der Box so aufgeklebt, dass sie nach dem Befüllen mit Halbleiterscheiben und Verschließen der Verpackung gegenüber der polierten oder epitaxierten Seite der Halbleiterscheibe, insbesondere in Slot 25, positioniert ist.After the usual cleaning and drying of the individual parts of the The adhesive film is used to package the adhesive film glued the outer surface (outside) of the box so that after filling with semiconductor wafers and sealing the packaging opposite the polished or epitaxed side the semiconductor wafer, in particular in slot 25, positioned is.
Zum Befestigen der Klebfolie (Etiketten) bzw. zum Einbrennen von Informationen als Strichcode und/oder Leseschrift werden die üblichen kommerziell erhältlichen Geräte verwendet.For attaching the adhesive film (labels) or for baking of information as a barcode and / or reading font the usual commercially available devices used.
Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich generell auch dort einsetzen, wo Partikel von Kunststoffoberflächen nicht abgege ben werden dürfen oder aus der Umgebung zusätzlich noch Parti kel aufgenommen werden sollten. So findet die Erfindung auch Anwendung bei SMIF-Boxen (Standard Mechanical Interface), die nur dem Transport innerhalb einer Prozesskette bei der Bear beitung von Si-Scheiben dienen.The method according to the invention can generally also be found there use where particles do not come off plastic surfaces be allowed to play or from the surrounding area also parties should be included. So the invention also finds Use with SMIF (Standard Mechanical Interface) boxes that only transport within a process chain at Bear processing of Si wafers.
Die folgend beschriebenen Beispiele dienen der weiteren Erläu terung der Erfindung. Sie wurden stets im gleichen Reinraum der Klasse 10 mit gleichen Geräten und einem geübten Operator durchgeführt.The examples described below serve for further explanation tion of the invention. They were always in the same clean room Class 10 with the same equipment and a skilled operator carried out.
Eine Verpackungseinheit, bestehend aus einem PP-Unter- bzw Oberteil, einer PP-Horde und den ebenfalls aus PP gefertigten Federkissen für 200 mm-Scheiben, wurde nach der Standardreini gung mit 25 Wafern mittels eines Roboters befüllt, manuell ge schlossen und unter leichtem Vakuum sukzessive in eine Mehr schichtfolie und schließlich eine mit Aluminium beschichtete PE-Folie eingeschweisst. Nach anschließendem Öffnen der ein zelnen Folien und des Oberteils der Box wurde die Horde ent nommen. Die Wafer wurden dann mittels eines Roboters einem Messgerät übergeben, das alle Partikel auf der Scheibe, die größer als 0,2 µm waren, ortgetreu detektierte und aufsummier te. Für die Partikel < 0.3 µm lag der Mittelwert der Wafer bei 6.A packaging unit consisting of a PP base or Upper part, a PP horde and also made of PP Feather pillow for 200 mm washers was made according to the standard line filled with 25 wafers using a robot, manually ge closed and gradually in a vacuum under a slight vacuum layered film and finally one coated with aluminum PE film welded in. After opening the The horde was removed from individual foils and the upper part of the box accepted. The wafers were then placed in a robot Pass measuring device that all the particles on the disc that were larger than 0.2 µm, detected on the spot and added up te. For the particles <0.3 µm, the mean value of the wafers was included 6th
Eine 2. Box, die völlig identisch behandelt wurde, wurde al lerdings bis zur 2. Messung 1 Woche gelagert. Jetzt zeigte sich ein deutlicher Unterschied in der Partikelhäufigkeit. Während die Scheiben in den Schlitzen (Slots) 1-24 weiterhin in der Streuung der Erstmessung lagen, hatte die Scheibe im Schlitz 25 eine Partikelzunahme bei der Partikelklasse < 0.3 µm auf 13 zu verzeichnen.A second box, which was treated completely identically, was al however stored for 1 week until the 2nd measurement. Now showed there is a clear difference in particle frequency. While the disks continue in slots 1-24 was in the scatter of the first measurement, the disc had Slot 25 a particle increase in the particle class <0.3 microns at 13.
Eine dritte Box, parallel zu den anderen gefüllt und mit den Folien verpackt, wurde in einem Ship-to-yourself-Test an einen Übersee-Standort verschickt und ungeöffnet retourniert. Nach Öffnen der Folien und der Box zeigten die Wafer im allgemeinen Partikelzunahmen von gerade oberhalb der Streuung mit im Mit tel 8 Partikeln < 0.3 µm. Die Scheibe in Schlitz 25 hingegen war mit 23 Partikeln gleicher Größe kontaminiert. A third box, parallel to the others and filled with the Foils were packaged in a ship-to-yourself test on one Sent overseas and returned unopened. To Opening the foils and the box generally showed the wafers Particle increases from just above the scatter with in the middle tel 8 particles <0.3 µm. The disk in slot 25, however was contaminated with 23 particles of the same size.
Einer 4. Box war auf der Aussenseite der Box ein mit einge brannter Schrift versehenes Etikett aufgeklebt, der Verpa ckungsvorgang und das Ship-to-yourself lief gemeinsam mit den übrigen Beispielen ab. Die Messung der Partikel auf den Schei ben in Schlitz 1-24 lag in der Breite der Streuung der Erst messung, die Partikelzahl auf der 25. Scheibe war erstaunli cherweise mit 5 Partikeln ebenfalls innerhalb der Streuung.A 4th box was on the outside of the box label stuck on the label, the packaging packing process and the ship-to-yourself ran together with the other examples. Measuring the particles on the shit ben in slot 1-24 was the first in the width of the scatter measurement, the number of particles on the 25th disc was amazing usually with 5 particles also within the scatter.
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| DE10054161A DE10054161C2 (en) | 2000-11-02 | 2000-11-02 | Packaging for semiconductor wafers and process for their manufacture |
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Citations (3)
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| FR2741328A1 (en) * | 1995-11-20 | 1997-05-23 | Commissariat Energie Atomique | STORAGE BOX OF AN OBJECT TO BE PROTECTED FROM PHYSICO-CHEMICAL CONTAMINATION |
| JP2000133699A (en) * | 1998-10-26 | 2000-05-12 | Nec Kyushu Ltd | Wafer carrier |
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- 2000-11-02 DE DE10054161A patent/DE10054161C2/en not_active Expired - Fee Related
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| DE10054161A1 (en) | 2001-03-15 |
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| OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
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|
| 8304 | Grant after examination procedure | ||
| 8364 | No opposition during term of opposition | ||
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Owner name: SILTRONIC AG, 81737 MUENCHEN, DE |
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