專利名稱：基板承載器的制作方法
技術領域：
本發明涉及半導體晶片處理設備，特別涉及在半導體晶片處理操作期間用于保護性存放多個自動處理的半導體晶片的硅晶片承載器。
背景技術：
集成電路的制造涉及在半導體基板的晶片上的多種操作。其中某些操作可能包括例如光刻、蝕刻、曝光，也包括形成預期的最終產品時的晶片檢驗與測試的處理步驟。某些操作涉及自動材料處理和使用自動終端受動器(robotic end-effectors)的處理。許多操作需要一個完全沒有會嚴重影響最終產品質量的空氣微粒和其它污染物的潔凈室內環境。
已開發出例如標準晶片盒的專用設備用于在晶片的傳送和處理期間提供必需的無污染儲存環境。例如，前開式晶片盒(Front Opening UnifiedPods，FOUPS)為晶片提供一個保護性的、密封的、無污染的封閉空間。其它類型的容器，例如標準機械接口(Standard Mechanical Interface)晶片盒還可根據晶片的大小在潔凈室內外處理半導體晶片。名稱為“運輸模塊”，申請日為1997年7月11日的第08/891,644號美國專利申請，現為第6,010,008(’008)號美國專利，以及名稱為“帶門的晶片承載器”，申請日為1996年7月12日的第678,885號美國專利申請，現為第5,711,427(’427)號美國專利披露了具有這種FOUP所例示特征的晶片容器。這些申請的說明書引用于此以作詳細參考。
對于范圍為200nm及更小的晶片，已使用SMIF晶片盒提供潔凈密封的微環境。這些盒子的實例記載于第4,532,970和4,534,389號美國專利中。如在’008號專利中所討論的，這種SMIF晶片盒典型地使用一個具有定義出開口底部的低門框或凸緣以及一個可鎖閉的門的透明箱形殼。門框鉗住處理設備和處理設備上的門，并且和關閉開口底部的低的SMIF晶片盒門同時自該箱形殼向下降低至所述處理設備中的封閉處理環境中。一個位于SMIF晶片盒門內的頂表面上且裝載有晶片的單獨的H棒承載器隨盒門降低以存取和處理所述晶片。在這樣的盒中，晶片的重量在其存儲和運輸期間直接落在門上。
隨著更大和更重的晶片，特別是300nm晶片的出現，已開發出用于這種晶片的運輸模塊，所以目前使用相對于從模塊向下移落的底門的前開式門以插入和移除晶片。這種門不能支承晶片的重量，而是由包括透明塑料(例如聚碳酸酯)殼和用于支承由低粒子產生塑料(low particle generatingplastic)(例如聚醚醚酮)模鑄的晶片的其它部件組成的容器部分支持晶片的重量。這一容器部分必須是由若干部分組裝在一起而成。因為靜電的放電能夠損傷或破壞半導體晶片，在操作和處理這些晶片時，靜電會持續產生影響。為了使這種會導致靜電放電的電勢最小化，承載器典型地用傳統的靜電消除材料，例如碳填充的聚醚醚酮(PEEK)和聚碳酸酯(PC)制造。
這種模塊的工業標準要求該模塊能夠與外部的處理設備相連接。例如，該模塊可能需要重復和精確地對準一機械處理工具，該機械處理工具在模塊的前側與門接合，打開該門，并相當精確地抓取和移動特定水平排列的晶片。尤為重要的是模塊和模塊內的晶片是參照一外部設備機械界面置于一特定高度和方位，這樣在機器取出和放入晶片期間，晶片不會被定位和損壞。
另外，由于晶片對微粒，水分或其它污染物導致的污染的高度敏感性，理想的是具有最小數量的潛在進入模塊內部的路徑。應該避免盒內部和外部之間的塑料中的路徑和間斷處，例如緊固件處或模塊的單獨組成部分的連接處，而且如果需要，模塊內部和外部間的間斷處和開口可由例如合成橡膠密封封住。而且在半導體晶片承載器或容器內，最好不要在盒中任何位置使用金屬緊固件或其它金屬部件。當發生摩擦或刮蹭時金屬部件會產生高損傷性的顆粒。用緊固件組裝模塊時會導致這種摩擦或刮蹭。因此，應該避免使用需要緊固件或其它金屬部件的運輸模塊。該模塊具有通過包括金屬螺絲的幾個不同的組件由晶片架接至設備界面的接地路徑。
這種容器典型地通過組裝幾個塑料部件構建而成。然而，由于模鑄塑料部件時的不一致性，組裝這些塑料部件也會導致不一致性，例如部件間的開口裂縫和單個部件的公差積累導致關鍵尺寸的不可接受的變化。另外，連接至容器的手柄用來提起和運輸該容器。該手柄可用于手動提舉，或者在容器較重的情況下適于通過自動終端受動器提舉。在任何一種情況下，使用手柄提起容器會在殼體的頂壁產生應力。如果該手柄不能在頂壁的較大區域分散負載，應力的分布就可能被局限在手柄和頂壁的接合點附近的小區域內。由于這一應力的分布，所產生的張力會導致頂壁的變形而扭曲與前側門接合的模塊的前側開口的尺寸，這會導致FOUP/FOSB密封的透氣和密封殼體的破裂。
發明內容
FOUP/FOUS的一個主要用途是為包含半導體晶片的晶片盒提供一個保護性的、無污染的、密封的封閉空間。另外，如上文所述，工業標準要求容器能夠準確和重復地與外部材料的操作和處理設備相連接。尤其是，FOUP/FOUS需要從一個位置運輸到另一個位置而不會破壞維持封閉空間內的保護性和無塵環境必須的封閉連接。
本發明使用單一的具有頂壁，相對的底壁，與大小可以容納一扇門的前開口相對的后壁以及連接頂壁、底壁和后壁的相對的側壁的單殼體。一旦將門裝入前開口，該殼體就構成了一個對于晶片支承構件大體上封閉密封的晶片容器。殼體的壁可以設置有界定界面裝置的結構，以允許容器與外部處理機器或自動終端受動器相連接以進行運輸或傳送。在一較佳實施例中，底壁與一導體盤呈支承關系，該導體盤最好接地。
不同于已有技術的容器在運輸和傳送中使用附加到容器頂壁的機械凸緣與自動終端受動器連接以提起容器，本發明的一個特征和優點為在本發明的一實施例中盡管機械凸緣位于容器的頂部并形成一個使自動終端受動器通過其舉起晶片容器的界面，但該凸緣并非嚴格地附加至容器的頂部，而是升座板的一個部件。該升座板包含一對帶子，每一條帶子固定地附加至機械凸緣的一個側邊并沿著容器的一個側壁貼附。每一條帶子具有多個帶子接合構件設置成與容器外側壁上的相應支承架相接合，這樣加在機械凸緣上的負載通過帶子傳送至容器的側壁。這一設置避免了負載引起的頂部殼體的變形并消除了伴隨的FOUP/FOSB密封的透氣。
在一備選實施例中，容器具有一晶片支承柱，其具有一超模壓的導電通道陣列以消除靜電荷，電連接至導電通道的導電片從容器殼體的側邊以及容器的底部伸出。至少有一個導電側片從自每一側壁伸出，并與側壁上的支承支架電連接，使得帶子連接構件與一支承支架連接，帶子和機械凸緣就包括一個至導電板的導電路徑。
在另一備選實施例中，升座板的每一條帶子都至少有兩個分隔的“U”形肋，設置成咬合對應的殼體上的分隔的“U”形環。一旦“U”形環和“U”形肋相接合，帶子會在兩個環間形成一個可抓取的環形柄。該環形柄適于手動提起容器。
圖1為本發明的容器的透視圖。
圖2為本發明的容器的透視圖，其例示脫離升座板。
圖3為本發明的容器的透視圖，其例示升座板與容器的側壁上的“U”形環相連接。
圖4為相互脫離的容器和座板的透視圖。
圖5為容器的后透視圖。
圖6例示晶片支承柱。
圖7是顯示升座板帶子與容器的側壁相連接的側視圖。
圖8是以容器側壁上的一個導電片為例的側視圖。
具體實施例方式
參照圖1、2、3、4和5，一般以數字20標記的晶片容器模塊主要包括一個容器部分25和一個升座板30。
容器部分25主要包括一個殼體51，其具有一個頂壁55，一個底壁60，一個開口的前側70，一個左側壁74和一個右側壁76，左右兩個側壁都與升座板的接受部分設置成“U ”形環78和80并從每一個側壁向外延伸。側壁是連續和堅固的。圖1和圖2顯示容器的開口內部36具有多個晶片固定器38在所述開口內部軸向排列。晶片固定器由彈性模鑄塑料制成的彈性齒44形成。圖2還顯示一個上面支承有容器25的導電板56。在一較佳實施例中，導電板56電接地并設計有包括運動連軸器的三個界面結構。
升座板30包括一個機械提舉凸緣110，如圖4所示。機械提舉凸緣具有兩個側邊112和一對相對的導槽115。容器25的頂壁55具有一對分隔的縱向導軌125，自頂壁55向外突出且大致沿著平行于側壁74和76的平面的方向延伸，各導軌適于以可滑動的方式容納于機械提舉凸緣110的導槽115中。導軌125具有一唇127，其功能是當機械提舉凸緣自頂壁55向外離開的方向運動時防止其脫離導軌，但允許機械提舉凸緣110沿著導軌125的長度運動。帶子120依附于機械提舉凸緣110的各個側邊。每一帶子120具有至少一個“U”形肋130，其適于可拆卸地容納于容器25的各側壁74和76上的相應的“U”形環170中。
如圖5和圖7所示的一較佳實施例中，機械凸緣適于與一個自動終端受動器接合，其可使容器被提起以運輸和傳送。以這種方式提起容器產生一個作用于機械凸緣上的力。這一個力可能來自于容器的重量以及在運輸和傳送期間當容器被加速或減速時產生的慣性負載。在此優選實施例中，設置導槽115和升座板30使得如果帶子上的“U”形肋與容器25的各側壁74和76上的相應的“U”形環相接合，機械凸緣上的載荷應力就通過帶子120傳送到“U”形肋并進入容器側壁上的“U”形環中。導槽115的尺寸被設計成在機械凸緣的大范圍的結構偏轉下不會與導軌125的唇127接觸。然而，一旦機械凸緣過分偏轉唇127會與導槽115摩擦接觸而阻止過多的負載加在帶子120上。
在另一較佳實施例中，升座板的每一條帶子120都至少有兩個分隔的“U”形肋130，設置成咬合對應的容器側壁上的分隔的“U”形環170。如圖1和3所示，一旦“U”形肋和側壁上的相應的“U ”形環相接合，帶子會在兩個環間形成一個適于手動提起容器的可抓取的環形柄。
在本發明的第三較佳實施例中，如圖6所示，容器25具有一個晶片支承柱38。該支承柱具有一個超模壓的導電通道陣列260以消除靜電荷，電連接至導電通道的導電片270，275從容器殼體的側邊以及容器的底部伸出。如圖8所示，至少有一個導電側片300從自每一側壁伸出，并與側壁上的“U”形環電連接，使得“U”形環與一帶子上的“U”形肋相連接，帶子和傳導性的機械凸緣就形成一個至導電板56的導電路徑使聚集在容器25上的任何靜電荷有效地接地。
本發明可以在不背離其主要特征的情況下以其它特殊形式實施，因此，所述實施例無論從哪方面來看都應該被認為是說明性的而非限制性的，本發明的保護范圍當以所附權利要求來說明而非前述的說明書。
權利要求書(按照條約第19條的修改)1.一種運輸半導體晶片的承載器，該承載器包括一個容器部分，其包括一個頂部，一個底部，有側壁的側面以及一個后壁定義出一個除了前開口的封閉殼體，該殼體部分設置成水平支承晶片；容納在前開口中的門；一個U形升座板和從容器部分的頂部向上延伸以及從容器部分的側部向下延伸的機械凸緣，該機械凸緣位于容器部分的頂部上，上述具有機械凸緣的U形升座板凸緣并非剛性地附加至容器的頂部，通過機械凸緣提起承載器部分會將負載傳送到容器部分的側面或底部而不是容器部分的頂部從而最小化容器部分的變形。
2.根據權利要求1所述的承載器，其中的凸緣位于容器部分的頂部上。
3.根據權利要求1所述的承載器，其中的升座板可操作地連接到容器部分的側邊。
4.根據權利要求3所述的承載器，其中的升座板進一步包括兩個帶子，每一個帶子在兩個不同的位置連接到容器部分的一個側邊。
5.根據權利要求1所述的承載器，其中的升座板可操作地連接到容器部分的底部。
6.根據權利要求1所述的承載器，其中的U形升座板和機械凸緣包括一對從容器部分的側壁向下延伸的帶子。
7.根據權利要求6所述的承載器，其中的升座板的一對帶子設置成適于手動提起承載器的手柄。
8.根據權利要求6所述的承載器，其中的U形座板和機械凸緣具有一個導槽以及容器部分包括形成在頂部的導軌，導軌容納在導槽中設置成只有當過多的負載通過凸緣施加到U形升座板和機械凸緣上，U形座板和機械凸緣會在導槽處連接導軌因而避免U形升座板和機械凸緣通過側壁向下延伸的帶子承受過多的負載。
9.一種在半導體晶片處理操作期間當在一個有具有前開口的殼體和門的承載器中運輸硅半導體晶片時保持密封完整的方法，密封在殼體和門之間，殼體有一個頂壁，側壁和一個底部，該方法包括下列步驟可操作地連接一個凸緣至一個升座板，凸緣建構成與一個機器操作的終端受動器接合，使得承載器可以被機器通過凸緣提起；可操作地連接一個具有機械凸緣的升座板至殼體的側邊或底部而不是剛性地連接該具有機械凸緣的升座板至殼體的頂部，殼體在負載下的變形因此最小化，從而保持殼體和門間的密封完整性。
10.根據權利要求9所述的方法，進一步包括可移動地連接升座板和機械凸緣至殼體的步驟。
11.根據權利要求9所述的方法，進一步包括可操作地連接升座板到殼體的側邊的步驟。
12.根據權利要求11所述的方法，進一步包括提供具有兩個帶子的升座板在兩個不同的位置連接兩個帶子中的每一個到殼體的一個側邊的步驟。
13.根據權利要求9所述的方法，進一步包括可操作地連接升座板到殼體的底部的步驟。
14.根據權利要求9所述的方法，進一步包括在殼體和升座板間的連接處使用一個U形環和一個U形凸緣的步驟。
15.根據權利要求9所述的方法，進一步包括提供具有形狀適于手動提起承載器的手柄的升座板并通過抓住手柄手動提起承載器的步驟。
16.根據權利要求9所述的方法，進一步包括在升座板和機械凸緣中提供導槽；在殼體頂部提供導軌的步驟，僅當過多的負載通過凸緣施加到升座板上，導槽和導軌得到調整使導槽接觸導軌將負載轉移到容器的頂部而避免升座板承受過多負載。
17.一種在半導體晶片處理操作期間運輸硅半導體晶片的承載器，該承載器包括一個前開口的容器，其包括一個殼體和一個可打開的門，該殼體具有一個頂壁，側壁和一個底部；與一個機器操作的終端受動器接合的工具，該工具包括一個機械凸緣和非剛性地連接到容器的頂部的升座板，通過該接合的工具使得承載器可以被機器提起；以及用于連接界面連接工具至殼體的工具，使得凸緣上的負載傳送到殼體的一部分而不是殼體的頂部，殼體的變形因此最小化，從而保持殼體和門間的密封完整性。
18.根據權利要求17所述的承載器，其中的界面連接工具位于殼體的頂部上。
19.根據權利要求17所述的承載器，其中的連接工具可操作地連接到殼體的側邊。
20.根據權利要求19所述的承載器，其中的連接工具在每一個側邊的兩個不同的位置可操作地連接到每一個側邊。
21.根據權利要求19所述的承載器，其中的連接工具可操作地連接到殼體的底部。
22.根據權利要求19所述的承載器，其中的連接工具進一步包括適于手動提起承載器的手動抓取的工具。
23.根據權利要求19所述的承載器，進一步包括防止過度負載的連接工具。
24.根據權利要求23所述的承載器，其中防止過度負載的工具包括可操作地連接到凸緣的導槽和形成在殼體頂部的導軌，導槽和導軌設置成如果過多的負載通過凸緣施加到升座板上則導槽會接觸導軌。
權利要求
1.一種在半導體晶片處理操作期間運輸硅半導體晶片的承載器，該承載器包括一個前開口的容器，其包括一個殼體和一個可打開的門，該殼體具有一個頂壁，側壁和一個底部；一個凸緣，其建構成與一個機器操作的終端受動器接合，使得承載器可以被機器通過凸緣提起；以及一個升座板，其連接凸緣和容器使得凸緣上的負載傳送到殼體的一部分而不是殼體的頂部，殼體的變形因此最小化，從而保持殼體和門間的密封完整性。
2.根據權利要求1所述的承載器，其中的凸緣位于殼體的頂部上。
3.根據權利要求1所述的承載器，其中的升座板可操作地連接到殼體的側邊。
4.根據權利要求3所述的承載器，其中的升座板進一步包括兩個帶子，每一個帶子在兩個不同的位置連接到殼體的一個側邊。
5.根據權利要求1所述的承載器，其中的升座板可操作地連接到殼體的底部。
6.根據權利要求1所述的承載器，進一步包括在殼體和升座板間的連接處的一個U形環和一個U形凸緣。
7.根據權利要求1所述的承載器，其中的升座板進一步包括形狀適于手動提起承載器的手柄。
8.根據權利要求1所述的承載器，進一步包括可操作地連接到凸緣的一個導槽以及形成在殼體頂部的導軌，導槽和導軌設置成如果過多的負載通過凸緣施加到升座板上，導槽會接觸導軌因而避免升座板承受過多的負載。
9.一種在半導體晶片處理操作期間當在一個有殼體和門的承載器中運輸硅半導體晶片時保持密封完整的方法，密封在殼體和門之間，殼體有一個頂壁，側壁和一個底部，該方法包括下列步驟可操作地連接一個凸緣至一個升座板，凸緣建構成與一個機器操作的終端受動器接合，使得承載器可以被機器通過凸緣提起；可操作地連接升座板至殼體，使得凸緣上的負載傳送到容器的一部分而不是容器的頂部，殼體的變形因此最小化，從而保持殼體和門間的密封完整性。
10.根據權利要求9所述的方法，進一步包括使凸緣定位于殼體的頂部上的步驟。
11.根據權利要求9所述的方法，進一步包括可操作地連接升座板到殼體的側邊的步驟。
12.根據權利要求11所述的方法，其中的升座板包括兩個帶子，并進一步包括在兩個不同的位置連接兩個帶子中的每一個到殼體的一個側邊的步驟。
13.根據權利要求9所述的方法，進一步包括可操作地連接升座板到殼體的底部的步驟。
14.根據權利要求9所述的方法，進一步包括在殼體和升座板間的連接處使用一個U形環和一個U形凸緣的步驟。
15.根據權利要求9所述的方法，其中的升座板進一步包括形狀適于手動提起承載器的手柄并進一步包括通過抓住手柄手動提起承載器的步驟。
16.根據權利要求9所述的方法，其中的承載器進一步包括可操作地連接到凸緣的導槽和形成在殼體頂部的導軌，并進一步包括如果過多的負載通過凸緣施加到升座板上，導槽和導軌得到調整使導槽接觸導軌而避免升座板承受過多負載的步驟。
17.一種在半導體晶片處理操作期間運輸硅半導體晶片的承載器，該承載器包括一個前開口的容器，其包括一個殼體和一個可打開的門，該殼體具有一個頂壁，側壁和一個底部；與一個機器操作的終端受動器接合的工具，通過該接合的工具使得承載器可以被機器提起；以及用于連接界面連接工具至殼體的工具，使得凸緣上的負載傳送到殼體的一部分而不是殼體的頂部，殼體的變形因此最小化，從而保持殼體和門間的密封完整性。
18.根據權利要求17所述的承載器，其中的界面連接工具位于殼體的頂部上。
19.根據權利要求17所述的承載器，其中的連接工具可操作地連接到殼體的側邊。
20.根據權利要求19所述的承載器，其中的連接工具在每一個側邊的兩個不同的位置可操作地連接到每一個側邊。
21.根據權利要求19所述的承載器，其中的連接工具可操作地連接到殼體的底部。
22.根據權利要求19所述的承載器，其中的連接工具進一步包括適于手動提起承載器的手動抓取的工具。
23.根據權利要求19所述的承載器，進一步包括防止過度負載的連接工具。
24.根據權利要求23所述的承載器，其中防止過度負載的工具包括可操作地連接到凸緣的導槽和形成在殼體頂部的導軌，導槽和導軌設置成如果過多的負載通過凸緣施加到升座板上則導槽會接觸導軌。
全文摘要
一種在半導體晶片處理操作期間運輸硅半導體晶片的承載器，包括一個殼體和一個門和一個鍵構成與一機械接合的凸緣，以便該承載器可以通過機械提起。一個升座板連接凸緣至容器以便凸緣上的負載被傳送到殼體的一部分而不是殼體的頂部，以防止殼體的變形，從而保持殼體和門之間的密封完整性。
文檔編號B65D85/30GK1898135SQ200480038895
公開日2007年1月17日 申請日期2004年10月25日 優先權日2003年10月24日
發明者約翰·布恩斯, 馬修·A·福勒, 杰佛瑞·J·肯, 馬丁·L·佛比斯, 馬克·V·斯密斯, 麥克·加卡 申請人:安堤格里斯公司