TW201408562A - 大直徑晶圓包裝系統 - Google Patents

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TW201408562A
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wafer
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wafer container
cushion
conformal spacer
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Barry Gregerson
Matthew B Nicholas
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Entegris Inc
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Abstract

一種用於運送一晶圓容器之包裝系統，該包裝系統包含一第一共形間隔緩衝墊及一第二共形間隔緩衝墊。該第一緩衝墊包含一本體部，該本體部界定一實質連續之起伏內表面，該實質連續之起伏內表面包含一大致平面之中心突出部及複數個大致平面之非中心表面，該大致平面之中心突出部被設置成由一晶圓容器之一前壁之一中心凹槽接納，該等大致平面之非中心表面被設置成接納該晶圓容器之前壁之互補表面。該第二共形間隔緩衝墊包含一本體部，該本體部界定一實質連續之起伏內表面，該起伏內表面包含一中心平面、複數個第一突出部、及複數個第二突出部，該等第一突出部被設置成由該晶圓容器之一後壁之複數個第一凹槽接納，且該等第二突出部被設置成由該晶圓容器之後壁之複數個第二凹槽接納。

Description

大直徑晶圓包裝系統
本發明概言之係關於一種用於大直徑晶圓及晶圓容器之包裝系統。更具體而言，本發明係關於用於晶圓容器之高效包裝系統，該等包裝系統在晶圓容器與包裝之間提供改良之接觸以更佳地分配衝擊力並阻尼振動。
標準半導體晶圓尺寸已隨著時間而自僅僅25毫米穩步增長至450毫米之新標準。隨著晶圓尺寸變大，製造及材料搬運設備、容器、包裝等等亦已發生變化。具體而言，用於往來於製造設施運送晶圓以及在製造設施內運送晶圓之晶圓容器之尺寸一般係按比例增大，以容置新的、更大之晶圓尺寸。用於在運輸期間保護晶圓容器及其內含物之晶圓容器包裝系統亦已按比例增大。
然而，隨著甚至更大晶圓尺寸、尤其是最新的450毫米晶圓尺寸之出現，晶圓容器在裝滿大的晶圓時之重量明顯大於裝有較小晶圓之先前技術晶圓容器。包裝內含物之增大之尺寸及重量對大晶圓包裝系統提出了挑戰。某些習知之包裝解決方案只是增大包裝之尺寸，以及可能會加強已知之材料以適應於更大晶圓及更大晶圓容器之更大尺寸及重量。
然而，僅按比例增大先前所使用之設計可能不足以保護晶圓容器及其內含物，且此等技術可能亦不特別有效。此外，由於製造商對晶圓之容納提出愈來愈高之要求，因而習知之包裝系統常常無法為大晶圓之運送及容器系統提供充分之安全性。
本發明之一實施例提供一種用於在一整體環境(bulk environment)包裝系統中運送複數個大晶圓容器之運輸系統。該整體環境包裝系統提供多種優點，包括易於組裝以及相較於各別裝箱之系統而言能減少主體材料、同時提供穿過該整體環境包裝系統之中心之一結構芯體(structural core)。該結構芯體使得能夠利用一非剛性之託盤帽組件(例如波狀紙(corrugate paper))，藉此使產品能夠在全球重新利用及獲得、同時減小包裝系統之質量以及降低總體包裝成本。運輸器具之低成本更使得能夠一次性使用並具有高品質之外觀。
在結構上，將複數個矩形套管(sleeve)一起集中放置於一共用底帽內並以一共用頂帽覆蓋之。各該套管配備有複數個間隔緩衝墊(spacer cushion)，該等間隔緩衝墊被設置成用以嚙合至少該晶圓容器之拐角。該等間隔緩衝墊之尺寸可適以提供與矩形套管之一內表面之一摩擦配合(friction fit)，俾儘管該等套管係為「無底的(bottomless)」，當模組被提離底帽時，該等晶圓容器仍保持於矩形套管內。
在一個實施例中，該等套管之尺寸適以以四個套管為一組而容置450毫米多用途載具(Multiple Application Carrier； MAC)。可將帶有帽之總成進行堆疊以運輸八個MAC。在一個實施例中，此種八單元式配置具有約59英吋×45英吋之一佔用區域以便裝載於一託盤上，且約為51英吋高。
在另一實施例中，本發明包含一種用於運送複數個晶圓容器之包裝系統，該包裝系統包含：一第一總成，包含：複數個矩形套管，各該矩形套管係為實質類似之尺寸，該等套管被設置成用以排列於一總成佔用區域(footprint)中之一平面上，該總成佔用區域具有一總體長度尺寸及一總體寬度尺寸；複數個間隔緩衝墊(spacer cushion)，用於插入於該等矩形套管其中之一中，各該間隔緩衝墊被設置成用以嚙合該等晶圓容器其中之一之至少一個拐角，該等間隔緩衝墊之尺寸適以在該晶圓容器與該矩形套管之間界定一環形空間；以及一底帽及一頂帽，各自包含一平面部及一側部，該側部自該平面部延伸且尺寸適以環繞該總成佔用區域，該底帽之尺寸適以在該等矩形套管被排列於該總成佔用區域中時，環繞並固定該等矩形套管之一底部，且該頂帽之尺寸適以在該等矩形套管被排列於該總成佔用區域中時，環繞並固定該等矩形套管之一上部。
在再一實施例中，本發明包含一種用於450毫米晶圓之運輸系統，該系統包含：一第一層之四個450毫米晶圓容納模組，以一2×2排列方式進行定位。各該晶圓容納模組包含：一450毫米晶圓容器，其中裝載有複數個晶圓，該等晶圓容器被定位成使各該晶圓容器中之該等晶圓處於一直立之垂直取向；用於每一各別晶圓容器之一下部緩衝墊，該下部緩衝墊嚙合於每一各別 晶圓容器之至少四個下部拐角處；用於每一各別晶圓容器之一上部緩衝墊，該上部緩衝墊嚙合於每一各別晶圓容器之至少四個上部拐角處；複數個四側面式套管(four-sided sleeve)，各該套管分別在頂部及底部開口，且分別藉由相應之該上部緩衝墊及該下部緩衝墊將該等晶圓容器其中之一嵌套於其中，該第一層更包含：一上部波狀紙板帽(corrugated cardboard cap)，具有一中心件，該中心件之大小適以覆蓋該四個晶圓容納模組之頂部，該上部波狀紙板帽具有四個側面，該四個側面自該中心件向下延伸以局部覆蓋各該晶圓容納模組之複數個外露之外部套管，一下部波狀紙板帽，具有一中心件，該中心件之大小適以覆蓋該四個晶圓容納模組之底部，該下部波狀紙板帽具有四個側面，該四個側面自該中心件向上延伸以局部覆蓋各該晶圓運輸包裝之外露之該等外部套管。
在又一實施例中，本發明包含一種用於運送一晶圓容器之包裝系統。該包裝系統包含：一第一共形間隔緩衝墊(conformal spacer cushion)，包含一本體部及複數個邊緣部，該本體部界定一實質連續之內表面，該實質連續之內表面被設置成接觸一晶圓容器之一前壁；以及一第二共形間隔緩衝墊。該第二共形間隔緩衝墊包含一本體部及複數個邊緣部，該本體部界定一實質連續之起伏(contoured)內表面，該起伏內表面包含一中心平面、一第一複數個突出部、及一第二複數個突出部，該第一複數個突出部係鄰近該中心平面之一第一側並被設置成由該晶圓容器之一後壁之一第一複數個凹槽接納，該第二複數個突出部係鄰近該中心平面之一第二側並被設置成由該晶圓容器之一後壁之一 第二複數個凹槽接納。
在尚一實施例中，本發明包含一種晶圓運送包裝系統，包含：一晶圓容器，被設置成承載複數個450毫米半導體晶圓，該晶圓容器包含一前壁、一後壁及四個側壁，該前壁界定一起伏正面，該後壁界定一起伏背面；一第一共形間隔緩衝墊，界定一實質連續之內表面，該內表面係與該晶圓容器之該前壁之該起伏正面大致互補，該第一共形間隔緩衝墊鄰近該晶圓容器之該前壁，俾使該第一共形間隔緩衝墊之該內表面鄰近該晶圓容器之該起伏正面；以及一第二共形間隔緩衝墊，界定一實質連續之起伏內表面，該起伏內表面係與該晶圓容器之該後壁之該起伏背面大致互補，該第二共形間隔緩衝墊鄰近該晶圓容器之該厚壁，俾使該第二共形間隔緩衝墊之該起伏內表面鄰近於並共形於該晶圓容器之該起伏背面。
本發明亦包含一種包裝一容納有複數個晶圓之晶圓容器以供運送之方法。在一實施例中，該方法包含：插入複數個晶圓至該晶圓容器中，該晶圓容器包含一可移除式門，該可移除式門界定一前壁；使該晶圓容器定向於一運送位置，俾使該前壁處於一水平取向且該等晶圓處於一垂直取向；放置一第一共形間隔緩衝墊，該第一共形間隔緩衝墊具有一鄰近該晶圓載具之該前壁之表面，藉此使該第一共形間隔緩衝墊之該表面實質上覆蓋該前壁之一外表面之全部；以及放置一第二共形間隔緩衝墊，該第二共形間隔緩衝墊具有一鄰近該晶圓載具之一後壁之一起伏表面，藉此使該第二共形間隔緩衝墊之該起伏表面實質上覆蓋該後 壁之一外表面之全部。
100‧‧‧運輸包裝或容納模組
102‧‧‧晶圓容器
104‧‧‧套管
106‧‧‧頂部或第一間隔緩衝墊
108‧‧‧間隔緩衝墊
110‧‧‧前壁
112‧‧‧門
114‧‧‧後壁
116‧‧‧左側壁
118‧‧‧右側壁
120‧‧‧頂壁
122‧‧‧底壁
124‧‧‧運動耦合機構
132‧‧‧內表面
134‧‧‧外表面
136‧‧‧開口
138‧‧‧開口
152‧‧‧頂帽
154‧‧‧底帽
156‧‧‧託盤
158‧‧‧水平平面部/平面水平部
160‧‧‧垂直側部
170‧‧‧第一總成
172‧‧‧第二總成
180‧‧‧系統
181‧‧‧晶圓
182‧‧‧起伏表面
184‧‧‧外表面
186‧‧‧表面
188‧‧‧內表面
190‧‧‧後壁凹槽
192‧‧‧起伏表面
194‧‧‧外表面
198‧‧‧內表面
200‧‧‧前壁凹槽
206‧‧‧第一共形間隔緩衝墊
208‧‧‧第二共形間隔緩衝墊
210‧‧‧帶子系統
212‧‧‧內袋
214‧‧‧外袋
220‧‧‧中心部
222‧‧‧凹槽
224‧‧‧邊緣部
226‧‧‧表面
228‧‧‧中心突出部
240‧‧‧中心部
242‧‧‧起伏表面
244‧‧‧邊緣部
244a‧‧‧延伸部
246‧‧‧表面
248‧‧‧中心表面
250‧‧‧第一複數個突出部
252‧‧‧第二複數個突出部
260‧‧‧套管或盒體
262‧‧‧蓋
264‧‧‧外盒體
266‧‧‧底帽
268‧‧‧頂帽
270‧‧‧拐角支撐件
300‧‧‧大晶圓運輸系統
FE‧‧‧箭頭
閱讀以下結合附圖對本發明各種實施例所作之詳細說明，可更徹底地理解本發明，在附圖中：第1圖係為根據本發明一實施例之一容納模組之分解圖，該容納模組具有晶圓容器；第2圖係為根據本發明一實施例之一容納模組總成之分解圖；第3圖係為根據本發明一實施例之複數個堆疊之容納模組總成之分解圖；第4圖係為根據本發明一實施例，第3圖所示堆疊總成處於一完全包裝狀態之立體圖；第5圖係為一晶圓容器之後視立體圖；第6圖係為第5圖所示晶圓容器之前視立體圖；第7圖係為附裝有間隔緩衝墊之第5圖所示晶圓容器之剖面圖；第8圖係為根據本發明一實施例，附裝有間隔緩衝墊之第5圖及第6圖所示晶圓容器之剖面圖；第9圖係為根據本發明一實施例之一第一共形間隔緩衝 墊之俯視立體圖；第10圖係為第9圖所示第一共形間隔緩衝墊之仰視立體圖；第11圖係為根據本發明一實施例之一第二共形間隔緩衝墊之仰視立體圖；第12圖係為第11圖所示第二共形間隔緩衝墊之仰視立體圖；第13圖係為根據本發明一實施例之一大晶圓包裝系統之分解圖；第14圖係為具有一晶圓容器之第13圖所示包裝系統之分解圖；第15圖係為第13圖所示晶圓容器被包裝於第13圖及第14圖所示大晶圓包裝系統中之立體圖；第16圖係為一大晶圓包裝系統之另一實施例之分解圖；以及第17圖係為根據本發明一實施例之一大晶圓運輸系統之一實施例之立體圖。
儘管本發明可作出各種修改及替代形式，然而在圖式中以舉例方式顯示並在下文中詳細說明本發明之細節。然而，應理解，並非旨在限制本發明於所述之特定實施例。相反，本發明旨在涵蓋處於由隨附申請專利範圍所界定之本發明精神與範圍 內之所有修改形式、等效形式及替代形式。
參見第1圖，其根據本發明之一實施例繪示用於晶圓容器102之一運輸包裝或容納模組100。容納模組100包含一套管104、一頂部或第一間隔緩衝墊106及一底部或第二間隔緩衝墊108。
在一實施例中，晶圓容器102包含用於載運450毫米半導體晶圓之多用途載具(Multiple Application Carrier；MAC)。如此項技術中之通常知識者所將理解，晶圓容器102在整合至容納模組100中時用於在運輸期間保護450毫米晶圓，因而亦用於在各種製造製程中運送450毫米晶圓。晶圓容器102可包含用於其他晶圓尺寸(包括300毫米晶圓)之容器、以及其他類型之運輸及製造容器，包括晶圓運輸器具、前開式運輸盒(front-opening shipping box；FOSB)、前開式統一標準盒(front-opening unified pod；FOUP)以及其他此種容器。
在一實施例中，且如圖所示，晶圓容器102包含前壁110、後壁114、左側壁116、右側壁118、頂壁120(亦參見第5圖)、以及底壁122，其中前壁110包含前開式可移除門112。在一實施例中，且如圖所示，底壁122包含用於在製造製程中耦合至晶圓容器搬運裝置之運動耦合機構(kinematic coupler mechanism)124。
如圖所示，晶圓容器102被定向於使門112朝上之 一運送位置112，俾使晶圓(圖中未示出)被垂直地定向。
在一實施例中，套管104係由低成本之一次性及/或可循環利用材料(例如波狀紙板或波狀塑膠)製成。在其他實施例中，可重複利用之矩形套管104可包含一可重複利用材料。在一實施例中，可例如使用浸蠟(wax impregnation)來處理該等材料，以達成耐水性及適應於高濕環境。如圖所示，在一實施例中，套管104界定一大致矩形形狀，該大致矩形形狀具有一開口之頂部及一底部，儘管在其他實施例中套管104可界定其他形狀來容置間隔緩衝墊106及108。套管104界定內腔130及內表面132。
間隔緩衝墊106及108可由例如塑膠、聚苯乙烯泡棉、泡棉橡膠、以及此項技術中所知之其他材料製成。
第一間隔緩衝墊106及第二間隔緩衝墊108被設置成用以在其間捕獲一晶圓或基板載具。在所示實施例中，第一間隔緩衝墊及第二間隔緩衝墊分別界定一框架，該框架具有環繞並捕獲晶圓容器102之至少四個拐角。在一實施例中，間隔緩衝墊106及108之框架形狀包含多個外表面134，且分別界定開口136及138(亦參見第2圖)。另一選擇為，可提供各別之拐角間隔緩衝墊(圖中未示出)，分別用於耦合晶圓容器之該八個拐角其中之每一者。如上文所述，本文所述之「緩衝墊」可為單一緩衝墊、亦可為四個緩衝墊。
在一實施例中，第一間隔緩衝墊106及第二間隔緩衝墊108所具有之外形尺寸有利於使外表面134滑動地嚙合矩形套管104之一內表面132。在一實施例中，間隔緩衝墊106及108 與矩形套管104間之干涉提供足以在套管被提離以供運輸時將晶圓容器支撐於矩形套管內之摩擦。
參見第2圖，其繪示大晶圓包裝系統150。在一實施例中，大晶圓包裝系統150包含複數個模組式包裝系統或容納模組100、頂帽152、底帽154及託盤156。在所示實施例中，系統150包含四個容納模組，因此包含四個套管104、四個第一間隔緩衝墊106及四個底部間隔緩衝墊108。
頂帽152在頂端裝於多個套管104上，而底帽154則在底端裝於多個套管104上。頂帽152及底帽154可被設置成裝於託盤156上且不使託盤156之邊緣懸伸。該等矩形套管被組裝成一密集排列之結構，該密集排列之結構界定一總成佔用區域，該總成佔用區域係為大致矩形的並具有近似對應於託盤156之一總體長度及一總體寬度。
各該共用底帽154及共用頂帽152可包含一水平平面部158及複數個(圖中所示為四個)垂直側部160，垂直側部160係遠離平面水平部158向外延伸。在一個實施例中，底帽及頂帽之尺寸分別適以環繞並固定所組裝之複數個套管104之下部及上部。
參見第3圖及第4圖，在本發明之一實施例中繪示一堆疊排列，該堆疊排列包含運輸包裝或容納模組100之第一總成170及第二總成172。第一總成170包含由四個容納模組形成之一2×2排列。第二總成172亦包含由四個容納模組形成之一2×2排列。在一實施例中，第一總成170及第二總成172實質上彼此 相同。為進行運輸，可利用熟習此項技術者可利用之技術(例如用帶綁紮或收縮包裝(shrink wrapping))將第一總成170與第二總成172固定於一起，以形成一大晶圓運輸系統。
就功能而言，使用「無頂式(topless)」及「無底式(bottomless)」矩形套管104相較標準盒式殼體能實質上減小一模組100之主體，標準盒式殼體通常由於採用交疊之翼片(flap)配置而在頂部及底部具有雙重材料厚度。頂部翼片及底部翼片之消除可將立方體形模組之質量減小約50%。同時，藉由各矩形套管之拐角在總成之中心交會之優點，套管提供穿過總成之中心部或「芯體」。
藉由使用各別套管，亦使容納模組100能夠保持如下之有利特性：能夠不受約束地相對於彼此移動或在彼此上滑動。考量如下情形：容納模組總成在例如頂帽152上經受一側部負荷(靜態負荷或衝擊負荷)，進而導致容納模組100之頂部在遠離該側部負荷之方向上傾斜並相對於容納模組100之底部轉動。假如不採用矩形套管104，而是各微環境共享各共用壁或者以其他方式被約束於一起或者在各微環境之間相互約束，則結構之傾斜可在間隔緩衝墊106/108與共用壁之間造成摩擦配合而使間隔緩衝墊106/108與共用壁相對於彼此滑動，此可導致晶圓容器102變得局部移離其間隔緩衝墊106及108。當側部負荷被移除時，此種移離可在晶圓容器102上造成過大之應力。
藉由本發明系統150之各別矩形套管配置，各套管104之外表面將相對於彼此滑動，進而使矩形套管、間隔緩衝墊及 晶圓容器間之結構保持完好無損且有利地吸收震動。
參見第5圖、第6圖及第8圖至第14圖，其繪示另一大晶圓包裝系統(系統180)。在一實施例中，系統180支撐一具有多個晶圓之單一晶圓容器102，此在很多方面如同容納模組100容納一單一晶圓容器102一般。然而，在大晶圓包裝系統180中，每一間隔緩衝墊接觸晶圓容器102之起伏正面(在運送過程中為頂面)及起伏背面(在運送過程中為底面)二者之一實質部分，此將在下文中參照第8圖至第12圖予以更詳細說明。
參見第5圖及第6圖，圖中更詳細地繪示一晶圓容器102，晶圓容器102包含前壁110及後壁114。第5圖及第6圖所示之晶圓容器102處於其運作位置，即在製造過程中使用晶圓容器時之位置，而非如上文第1圖及第4圖所示處於一運送位置。
具體而言，參見第5圖，其繪示晶圓容器102之後視立體圖。後壁114界定一大致起伏表面182，大致起伏表面182包含複數個外表面184、有角度的表面186及內表面188並界定複數個後壁凹槽190。後壁114亦可界定能形成表面182之輪廓之若干其他各種表面及凹槽。
起伏表面182之具體形狀起因於後壁114之所需結構特性，後壁114在一內部部分處對晶圓容器102所載運之複數個大晶圓(在一實施例中為450毫米晶圓)提供支撐。
參見第6圖，其繪示晶圓容器102之正視立體圖。前壁110(包含門112)界定起伏表面192，起伏表面192包含複 數個外表面194、有角度的表面196及內表面198。表面192亦界定複數個前壁凹槽200，包括一中心凹槽及複數個拐角凹槽。
參見第7圖，其繪示沿第5圖所示且由間隔緩衝墊106及108(亦以剖面圖形式繪示)支撐之晶圓容器102之中心截取之剖面圖。間隔緩衝墊106係鄰近前壁110，而間隔緩衝墊108則鄰近後壁114。圖中未繪示用於支撐晶圓的晶圓容器102之某些內部結構、以及晶圓本身。
亦參見第1圖及第2圖，如上所述之間隔緩衝墊106及108分別界定中心開口區域(開口136及138)。因此，間隔緩衝墊106及108形成一框架，且僅在容器拐角處接觸晶圓容器102，且在某些實施例中，沿晶圓容器之外邊緣接觸晶圓容器102。因此，當附裝至晶圓容器102時，前壁110及後壁114之大部分不接觸其相應之間隔緩衝墊106及108並因此在封閉於容納模組100內時以及在運輸期間不受到支撐。
仍參見第7圖，前壁110之起伏表面192之一大部分(包括大部分表面194以及所有內表面198)保持不受間隔緩衝墊106支撐。類似地，後壁114之起伏表面182之大部分(包括表面184、186及188)保持不受間隔緩衝墊108支撐。
在此一配置中，晶圓容器102及某些包裝元件之重量係由間隔緩衝墊108之拐角及邊緣支撐。當對容納模組100施加外部垂直力時，此等力被傳遞至晶圓載具102之拐角及邊緣，而非圍繞後壁114及前壁112之整個區域分佈。箭頭FE例示垂直力沿晶圓容器102及其間隔緩衝墊108之外側邊緣集中分佈之概 念。
對於某些應用而言，此一配置可足以滿足要求及適用。然而，當晶圓容器102處於一運送位置時，前壁110以及尤其是後壁114之大部分缺乏支撐可導致前壁110及後壁發生114彎曲，對於大、重之晶圓(例如450毫米晶圓)而言尤其如此。此種彎曲及缺乏支撐可導致外部震動力僅集中於晶圓容器102的受間隔緩衝墊106及108支撐之區域。此外，對振動之阻尼可能有限，在運送過程中振動會傳遞至晶圓容器102內之晶圓。此種彎曲及振動可導致移動、尤其是轉動或晶圓容器102內之晶圓。
除增大因晶圓與晶圓容器102之內部結構間之摩擦力而導致產生微粒之可能性外，晶圓之轉動會導致晶圓容器102內之各晶圓出現轉動錯位。若在運輸過程中發生過大之轉動，則晶圓上之導向凹口或指示標記可能無法恰當對準，且自動化晶圓搬運設備可能無法自晶圓容器102正確地擷取晶圓、或者可能會以錯位之取向擷取晶圓，進而在高度自動化且敏感之製造製程中造成問題。
參見第8圖至第12圖，一大晶圓包裝系統(系統180)之一實施例包含複數個間隔緩衝墊，該等間隔緩衝墊分別接觸前壁110及後壁114之起伏表面182及192之一實質部分，藉此減小晶圓容器102內之壁彎曲、振動以及晶圓移動。
具體而言參見第8圖，其繪示支撐有晶圓容器102之大晶圓包裝系統180之剖面圖。圖中以虛線顯示晶圓181，以展示晶圓在晶圓容器102內之垂直取向。類似於第7圖，晶圓容器 102之某些內部結構細節未繪示於第8圖中。
在一實施例中，系統180包括第一共形間隔緩衝墊206及第二共形間隔緩衝墊208。在一實施例中，系統180亦包含帶子系統(strap system)210、內袋212及外袋214。大晶圓包裝系統180亦可包含裝有複數個垂直定向之晶圓181之晶圓容器102。
參見第9圖及第10圖，其繪示第一共形間隔緩衝墊206之二立體圖。第一共形間隔緩衝墊206被設置成配合至晶圓容器102之一相鄰前壁110上(亦參見第8圖)。間隔緩衝墊206係為「共形的」，乃因其形狀與前壁110之形狀互補。第一共形間隔緩衝墊206可由各種各樣剛性及非剛性之材料製成，包括例如波紋紙板、波紋塑膠、帶有或不帶有一塑膠片材上覆層(plastic sheeting overlay)之泡棉、吹塑塑膠、聚苯乙烯泡棉(sytrofoam)等材料。術語「緩衝墊」並非旨在限於一非剛性材料，而是用於傳達對作用於晶圓容器之力進行吸收或散佈之概念。
在一實施例中，第一共形間隔緩衝墊206包含中心部220及複數個邊緣部224，中心部220界定凹槽222。中心部220界定表面226，在一實施例中，表面226界定一起伏表面226。在一實施例中，表面226係為一大致均勻之平面。在另一實施例中，表面226界定一包含中心突出部228之起伏表面，中心突出部228被設置成配合至晶圓容器102之一前壁之一凹槽內。由於前壁在運送位置一般朝上定位且前壁110包含相對少之輪廓，因而第一共形間隔緩衝墊206可包含一起伏或實質平坦之表面226。表面 226係為實質上連續的，俾使其可接觸及支撐頂壁110之大多數部分，以幫助在運輸期間達成力之散佈及振動阻尼。
參見第11圖及第12圖，其繪示第二共形間隔緩衝墊208之二立體圖。第二共形間隔緩衝墊208大致被設置成配合於晶圓容器102之一相鄰後壁114上(亦參見第8圖)。間隔緩衝墊208係為「共形的」，乃因其形狀與後壁110之形狀互補。第二共形間隔緩衝墊206可由與第一共形間隔緩衝墊206之材料類似之各種材料製成。
在一實施例中，第二共形間隔緩衝墊208包含中心部240及複數個邊緣部244。亦參見第8圖，邊緣部244可包含可選之延伸部244a，當附裝至容器時，延伸部244a沿晶圓容器102之側壁延伸。中心部240界定表面246，在一實施例中，表面246界定一起伏表面246。在一實施例中，表面246係為實質上連續的，俾使其可接觸及支撐後壁114之大多數部分，以幫助在運輸期間達成力之分佈及振動阻尼。
在一實施例中，起伏表面246包含中心表面248、鄰近中心表面248之一第一側之第一複數個突出部250、以及鄰近中心表面248之一第二側之第二複數個突出部252，在一實施例中，中心表面248包含一大致平坦之平面。
在一實施例中，各第一突出部250係實質上彼此相同且等間距地間隔開，且各第二突出部252亦實質上彼此相同且亦等間距地間隔開。各該突出部可包含與後壁114之凹槽190互補之多個外表面、內表面及有角度之平面。
亦參見第8圖，中心表面248被設置成配合後壁114之相鄰表面184。此外，第一突出部250及第二突出部252一般被設置成由界定於後壁140中之凹槽190接納。因此，起伏表面246與後壁起伏表面182互補，俾當第二共形間隔緩衝墊208鄰設於後壁114時使表面246共形於表面182。
包裝系統180之一優點在於，後壁114之實質所有部分皆接觸第二共形間隔緩衝墊206並受第二共形間隔緩衝墊206支撐。藉此，晶圓容器102及其內含物之重量圍繞後壁114及間隔緩衝墊114之整個部分分佈，而非將該重量或力集中於僅後壁114之拐角及邊緣，如上文所述，使重量或力集中於僅後壁114之拐角及邊緣會使後壁114潛在地彎曲並使振動擴散於晶圓容器102中。藉由在實質整個後壁114上接觸，在運輸期間傳遞之外力或震動亦將圍繞後壁114之大部分分佈、而非僅分佈於其拐角及邊緣處。
參見第13圖至第15圖，大晶圓包裝系統180亦可包含一套管或盒體260，套管或盒體260封閉第一間隔緩衝墊206及第二間隔緩衝墊208、以及晶圓容器102。盒體260可包含單獨之蓋262，並可在其底部封閉。在其他實施例中，盒體260包含一套管，該套管在頂部及底部處開口並類似於套管104。
除盒體260外或者並不包含盒體260，系統180可包含連接器或帶子210、第一袋212、及/或第二袋214(關於各個袋，請參見第8圖)。
如第15圖所示，在一實施例中，間隔緩衝墊206、 208以及晶圓容器102可被盒體260完全封閉。亦參見第8圖，包裝系統180可不包含盒體260，而是依靠帶子210將共形間隔緩衝墊106及108固定至晶圓載具102。
在提供進一步穩定性及保護之另一實施例中，可對大晶圓包裝系統180增加其他材料。其他材料可包含外盒體264，在一實施例中，外盒體264包含底帽266及頂帽268。外盒體264可包含類似於上文參照套管104所述之材料。
可對盒體260之每一拐角增加拐角支撐件270，且盒體260可放置於外盒體264內。拐角支撐件270可包含與間隔緩衝墊206及208之材料類似之材料。
結果，晶圓容器102帶有雙重盒體，其中系統180具有兩個緩衝源：第一共形間隔緩衝墊206及第二共形間隔緩衝墊208、以及拐角支撐件270。因此，所得之系統包含一內部緩衝系統及一外部緩衝系統，進而為晶圓容器102及其內含物提供顯著增強之震動及振動防護。
此外，可將多個大晶圓包裝系統180一同放置成一多容器排列形式(例如上文參照第1圖至第4圖所述之4×2排列形式)，以形成一大晶圓運輸系統300。在此一實施例中，將如第13圖至第16圖所示進行包裝之八個晶圓載具102組裝形成第17圖所示之運輸系統。
如上文所述，本發明之實施例包含大晶圓包裝及運輸系統。然而，本發明之實施例亦包含如上所述且亦如下文進一 步所述之包裝及運輸晶圓容器102之方法。
再次參見第13圖至第17圖，本發明之一實施例包含一種包裝晶圓容器102之方法。儘管下文說明示出了各方法步驟之特定順序，然而應理解，該等步驟亦可按多種順序執行，且可能不需要執行所有步驟。
在一實施例中，在一可選步驟中，圍繞晶圓容器102包繞一第一袋212，並圍繞晶圓容器102及袋212包繞一第二靜電放電袋214。
晶圓容器102被定位成使其前壁面朝一向上方向且使其後壁面朝一向下方向(亦參見第8圖)。將具有起伏表面242之第二共形間隔緩衝墊208(亦參見第12圖)抵靠後壁114之起伏表面182放置；將第一共形間隔緩衝墊206抵靠晶圓容器102之前壁110放置。
在一實施例中，圍繞第一共形間隔緩衝墊206及第二共形間隔緩衝墊208包繞帶子210，以將間隔緩衝墊進一步固定至晶圓容器102及固定至彼此。
接著，將緩衝墊及晶圓容器102是被放置的盒體260，然後將拐角支撐件270增設至盒體260之拐角。將盒體260(係為一內盒體)與其拐角支撐件一起插入一外盒體264中，並使用頂帽266及底帽288封閉之。由於增設了拐角支撐件，在盒體260與264之壁之間形成一額外之空氣緩衝。
在另一實施例中，將底帽154放置於一託盤156上； 將多個包裝系統180放置於底帽154上，並將頂帽156放置於包裝系統180上。可增加另一個層以形成能夠安全運送多個晶圓容器之一總體運輸系統。
上述說明提供可供透徹理解本發明各種實施例之大量具體細節。熟習此項技術者將顯而易見，可在不利用某些或全部該等具體細節之條件下實踐本文所揭露之各種實施例。在其他實例中，為避免不必要地掩蓋本發明，在本文中未詳細說明此項技術中之通常知識者習知之組件。應理解，儘管在上述說明中述及各種實施例之諸多特性及優點以及各種實施例之結構及功能之細節，然而本揭露內容僅為例示性的。可構造出仍採用本發明之原理及精神之其他實施例。因此，本申請案旨在涵蓋本發明之任何修改形式或變化形式。
為解釋本發明之申請專利範圍，茲明確表明，除非在請求項中提及具體術語「用於...之手段(means for)」或「用於...之步驟(step for)」，否則不援引35 U.S.C.之第112部分、第六段之規定。
100‧‧‧運輸包裝或容納模組
102‧‧‧晶圓容器
104‧‧‧套管
106‧‧‧頂部或第一間隔緩衝墊
108‧‧‧間隔緩衝墊
110‧‧‧前壁
112‧‧‧門
114‧‧‧後壁
116‧‧‧左側壁
118‧‧‧右側壁
122‧‧‧底壁
124‧‧‧運動耦合機構
132‧‧‧內表面
134‧‧‧外表面
136‧‧‧開口

Claims (34)

  1. 一種用於運送複數個晶圓容器之包裝系統，該包裝系統包含：一第一總成，包含：複數個矩形套管，各該矩形套管係為實質類似之尺寸，該等套管被設置成用以排列於一總成佔用區域(footprint)中之一平面上，該總成佔用區域具有一總體長度尺寸及一總體寬度尺寸；複數個間隔緩衝墊(spacer cushion)，用於插入於該等矩形套管其中之一中，各該間隔緩衝墊被設置成用以嚙合該等晶圓容器其中之一之至少一個拐角，該等間隔緩衝墊之尺寸適以在該晶圓容器與該矩形套管之間界定一環形空間；以及一底帽及一頂帽，各自包含一平面部及一側部，該側部自該平面部延伸且尺寸適以環繞該總成佔用區域，該底帽之尺寸適以在該等矩形套管被排列於該總成佔用區域中時，環繞並固定該等矩形套管之一底部，該頂帽之尺寸適以在該等矩形套管被排列於該總成佔用區域中時，環繞並固定該等矩形套管之一上部。
  2. 如請求項1所述之包裝系統，更包含一用於安裝於該第一總成頂上之第二總成，該第二總成係實質相同於該總成。
  3. 如請求項1所述之包裝系統，更包含封閉各該晶圓容器的一第一內部袋及一第二外部袋。
  4. 如請求項1所述之包裝系統，其中該等套管之數目為四個。
  5. 如請求項1所述之包裝系統，其中各該間隔緩衝墊界定一矩形框架。
  6. 一種用於450毫米晶圓之運輸系統，該系統包含：一第一層之四個450毫米晶圓容納模組，以一2×2排列方式進行定位，各該晶圓容納模組包含：一450毫米晶圓容器，其中裝載有複數個晶圓，該等晶圓容器被定位成使各該晶圓容器中之該等晶圓處於一直立之垂直取向；用於每一各別晶圓容器之一下部緩衝墊，該下部緩衝墊嚙合於每一各別晶圓容器之至少四個下部拐角處；用於每一各別晶圓容器之一上部緩衝墊，該上部緩衝墊嚙合於每一各別晶圓容器之至少四個上部拐角處；複數個四側面式套管(four-sided sleeve)，各該套管分別在頂部及底部開口，且分別藉由相應之該上部緩衝墊及該下部緩衝墊將該等晶圓容器其中之一嵌套於其中，該第一層更包含：一上部波狀紙板帽(corrugated cardboard cap)，具有一中心件，該中心件之大小適以覆蓋該四個晶圓容納模組之頂部，該上部波狀紙板帽具有四個側面，該四個側面自該中心件向下延伸以局部覆蓋各該晶圓容納模組之複數個外露之外部套管，一下部波狀紙板帽，具有一中心件，該中心件之大小適以覆蓋該四個晶圓容納模組之底部，該下部波狀紙板帽具有四個側面，該四個側面自該中心件向上延伸以局部覆蓋各該晶圓運輸包裝之外露之該等外部套管。
  7. 如請求項6所述之系統，其中該系統更包含一託盤，該託盤 位於該下部波狀紙板帽之下。
  8. 如請求項6或7所述之系統，更包含層疊於該第一層頂上的一第二層之450毫米晶圓容納模組，該第二層係如該第一層一樣加以構造。
  9. 一種用於運送一晶圓容器之包裝系統，該包裝系統包含：一第一共形間隔緩衝墊(conformal spacer cushion)，包含一本體部及複數個邊緣部，該本體部界定一實質連續之內表面，該實質連續之內表面被設置成接觸一晶圓容器之一前壁；以及一第二共形間隔緩衝墊，包含一本體部及複數個邊緣部，該本體部界定一實質連續之起伏(contoured)內表面，該起伏內表面包含一中心平面、一第一複數個突出部、及一第二複數個突出部，該第一複數個突出部係鄰近該中心平面之一第一側並被設置成由該晶圓容器之一後壁之一第一複數個凹槽接納，該第二複數個突出部係鄰近該中心平面之一第二側並被設置成由該晶圓容器之一後壁之一第二複數個凹槽接納。
  10. 如請求項9所述之包裝系統，其中該第一共形間隔緩衝墊之該內表面包含一起伏表面，該起伏表面包含一大致平面之中心突出部及複數個大致平面之非中心表面，該大致平面之中心突出部被設置成由一晶圓容器之一前壁之一中心凹槽接納，該等大致平面之非中心表面被設置成接納該晶圓容器之該前壁之複數個互補表面。
  11. 如請求項9所述之包裝系統，其中各該第一突出部及第二突出部包含一平面，該平面平行於該中心平面但不與該中心平面共面。
  12. 如請求項9所述之包裝系統，其中該第一複數個突出部包含三個等間距之突出部。
  13. 如請求項9所述之包裝系統，更包含一連接裝置，該連接裝置將該第一共形間隔緩衝墊連接至該第二共形間隔緩衝墊。
  14. 如請求項9所述之包裝系統，其中該連接裝置包含一或多個帶子(strap)。
  15. 如請求項9所述之包裝系統，更包含一用於包繞該晶圓容器之一第一袋，該第一袋共形於該第一共形間隔緩衝墊及該第二共形間隔緩衝墊二者之該等起伏內表面。
  16. 如請求項15所述之包裝系統，其中該袋包含一聚乙烯材料。
  17. 如請求項15所述之包裝系統，更包含一用於包繞該晶圓容器及該第一袋之第二袋，該第二袋大致共形於該第一共形間隔緩衝墊及該第二共形間隔緩衝墊二者之該等起伏內表面。
  18. 如請求項17所述之包裝系統，其中該第二袋包含一靜電放電袋。
  19. 如請求項9所述之包裝系統，更包含一具有四個側面之套管，該套管接納該第一共形間隔緩衝墊及該第二共形間隔緩衝墊。
  20. 如請求項19所述之包裝系統，其中該第一共形間隔緩衝墊及該第二共形間隔緩衝墊之該等邊緣部之外部係鄰設於並接觸該套管之該四個側面之內表面。
  21. 如請求項19所述之包裝系統，其中該套管包含一盒體(box)，該盒體具有一頂部及一底部。
  22. 如請求項19所述之包裝系統，更包含一外盒體，該外盒體封閉該第一間隔緩衝墊及該第二間隔緩衝墊以及該套管。
  23. 如請求項9所述之包裝系統，其中該第一共形間隔緩衝墊及該第二共形間隔緩衝墊之該等邊緣部被設置成接觸該晶圓容器之側壁。
  24. 如請求項9所述之包裝系統，更包含該晶圓容器，該晶圓容器適以承載複數個450毫米晶圓。
  25. 如請求項9所述之包裝系統，其中該第一共形間隔緩衝墊包含選自由一波狀紙板、一波狀塑膠、一聚苯乙烯泡棉、以及一塑膠組成之群組之一材料。
  26. 一種晶圓運送包裝系統，包含：一晶圓容器，被設置成承載複數個450毫米半導體晶圓，該晶圓容器包含一前壁、一後壁及四個側壁，該前壁界定一起伏正面，該後壁界定一起伏背面；一第一共形間隔緩衝墊，界定一實質連續之內表面，該內表面係與該晶圓容器之該前壁之該起伏正面大致互補，該第一共形間隔緩衝墊鄰近該晶圓容器之該前壁，俾使該第一 共形間隔緩衝墊之該內表面鄰近該晶圓容器之該起伏正面；以及一第二共形間隔緩衝墊，界定一實質連續之起伏內表面，該起伏內表面係與該晶圓容器之該後壁之該起伏背面大致互補，該第二共形間隔緩衝墊鄰近該晶圓容器之該後壁，俾使該第二共形間隔緩衝墊之該起伏內表面鄰近於並共形於該晶圓容器之該起伏背面。
  27. 如請求項26所述之晶圓運送包裝系統，其中該第一共形間隔緩衝墊之該內表面界定一起伏表面。
  28. 如請求項26所述之包裝系統，更包含一連接裝置，該連接裝置自該第一共形間隔緩衝墊延伸至該第二共形間隔緩衝墊並將第一共形間隔緩衝墊耦合至該第二間隔緩衝墊及該晶圓容器。
  29. 如請求項27所述之包裝系統，更包含一封閉該晶圓容器之一第一袋以及封閉該第一袋及該晶圓容器之一第二袋，俾使該晶圓容器不直接接觸該第一共形間隔緩衝墊及該第二共形間隔緩衝墊。
  30. 如請求項26所述之包裝系統，更包含一內盒體，該內盒體封閉該第一共形間隔緩衝墊及該第二共形間隔緩衝墊以及該晶圓容器。
  31. 如請求項30所述之晶圓運送包裝系統，更包含複數個輔助緩衝墊及一外盒體，該等輔助緩衝墊鄰近該內盒體之拐角，該 外盒體則封閉該內盒體及該等輔助緩衝墊。
  32. 一種包裝一容納有複數個晶圓之晶圓容器以供運送之方法，包含：插入複數個晶圓至該晶圓容器中，該晶圓容器包含一可移除式門，該可移除式門界定一前壁；使該晶圓容器定向於一運送位置，俾使該前壁處於一水平取向且該等晶圓處於一垂直取向；放置一第一共形間隔緩衝墊，該第一共形間隔緩衝墊具有一鄰近該晶圓載具之該前壁之表面，藉此使該第一共形間隔緩衝墊之該表面實質上覆蓋該前壁之一外表面之全部；以及放置一第二共形間隔緩衝墊，該第二共形間隔緩衝墊具有一鄰近該晶圓載具之一後壁之一起伏表面，藉此使該第二共形間隔緩衝墊之該起伏表面實質上覆蓋該後壁之一外表面之全部。
  33. 如請求項32所述之方法，更包含插入該晶圓容器、該第一共形間隔緩衝墊及該第二共形間隔緩衝墊至一第一盒體中。
  34. 如請求項33所述之方法，更包含對該第一盒體增加複數個拐角支撐件，並將具有拐角支撐件之該第一盒體插入一第二盒體中。
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