專利名稱：復合基質載體的制作方法
技術領域：
本發明涉及控制用于運輸、存儲、處理的存儲盤，硅片以及類似元件的裝置。尤其是涉及一種復合基片或盤載體。
背景技術：
在處理基片之前，期間及之后，使用特定的載體來運輸和存儲硅片或磁盤組。基片被放入集成電路，盤被放入計算機用磁存儲盤。當在此使用時，基片指硅片，磁基質及其類似元件。
將基盤放入集成電路塊的處理過程通常包括盤被重復地處理，存儲和運輸的幾個步驟。由于盤精密的特性及其最大值的限定，在整個處理過程中，正確地保護磁盤是重要的。基盤載體的一個目的是提供這種保護。此外，由于基盤的處理通常是自動進行的，因此盤必須相對于處理設備精確定位，以便盤的遙控移開和插入。基盤載體的第二個目的是在運輸期間可靠地支撐基盤。
載體被構造成在凹槽中軸向布置基片或盤，并通過其周邊或接近周邊處支撐基片或盤。基片或盤通常可向上或橫向沿徑向離開載體。載體可以輔助蓋，底蓋，或覆蓋基片或盤的罩。
對于所討論的載體的類型及其特有的部分，多種材料的特性是有用且有益的。
在處理半導體基片或磁盤的過程中，粒子的存在和產生帶來非常嚴重的污染問題。污染被認為是造成半導體工業回收率損失的一個最大的原因。由于集成電路系統的尺寸不斷減小，污染集成電路的粒子的尺寸也變小，使得污染物的極小化更加關鍵。粒子形式的污染物質可以通過磨損產生，例如載體與基片或盤、載體蓋或罩、存儲支架、其它載體或處理設備的摩擦或刮削。載體的一個最期望的特性是在塑性成型材料的磨損、摩擦及刮削時阻止粒子的產生。公開號為5780127的美國專利披露了適合于基片載體的這種塑料制品的各種特性。該專利結合在此作為參考。
載體材料也應該滿足易揮發部分的最小揮發，因為易揮發物質可以離開載體而構成一種能夠破壞基片和盤的污染物。
載體材料必須具有足夠的尺寸穩定性，當載體承載時，尺寸穩定性是防止基片或盤損壞及使得基片或盤在載體中移動量最小所必需的。支撐基片和盤的凹槽的配合公差通常很小，載體的任何變形能直接破壞極易損壞的擊破或者增大磨損，這樣一來，當基片或盤移入、移出或在載體內時，粒子產生。當載體在一些方向承載，例如當載體在運輸期間堆積或當其和處理設備結合時，尺寸穩定性也相當重要。載體材料在存儲和清理時可能遇到的高溫情況下也應該保持其尺寸穩定性。
用于半導體工業的傳統的載體可以形成并保持靜態充電。當一個充電的塑性部分和電子裝置或處理設備接觸時，它可能以通常稱為靜電放電(ESD)的破壞現象放電。此外，被靜態充電的載體可以吸引并保留粒子，尤其是懸浮空氣粒子。同時載體上的靜電可使得半導體處理設備自動關閉。因此，特別期望一種具有靜電耗散特性的載體，以消除ESD及避免吸引粒子。
在多種可能的基片載體材料中，痕量金屬是一種普通組合材料或剩余物。在進行載體材料和裝配方法選擇時，金屬污染物必需被考慮。載體材料中的陰離子污染物可造成污染和腐蝕問題。
載體使用的材料也必需和任何它們可能遇到的化合物在化學性質上一致。盡管運輸和存儲基片載體不用于化學用途，但是它們必須耐清潔問題，并且通常用于諸如異丙基乙醇的溶劑。生產載體受超高純酸和其它化合物的限制。
封閉容器內基片的可見度是強烈期望的和為終端用戶所需要的。適用于這種容器的諸如聚碳酸酯的透明塑料是所期望的，這種塑料成本低，但是不具有所期望的靜電耗散特性和耐磨性。
其它重要的特性包括載體材料的成本和材料壓制的容易。
載體通常用諸如聚碳酸酯(PC)，丙烯腈二乙烯丁二烯樹脂(ABS)，聚丙烯(PP)，聚乙烯(PE)，perfluoroalkoxy(PFA)及polyetheretherketone(PEEK)的注壓塑料成型。
填充至注壓塑料以便靜電耗散的填充物包括碳粉或纖維，金屬纖維，涂金屬石墨以及有機添加物。
用于運輸和存儲的已有基片載體是一個單一的壓制元件，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斂部分的側壁，并具有一敞開的頂部和底部。H型載體經常重復使用幾次后便被遺棄。使用時，載體通常在熱水及/或其它化學物質中清洗，然后由熱空氣吹干。當載體承受伴隨清洗，吹干，運輸及處理載體而產生的高溫時，載體保持其形狀是非常重要的特性。
另外一種已有的載體是一個被構成已支撐H型載體的盒子。這種盒子通常被成為工序(WIP)盒。
另外一種已有的載體是一個標準的機械接口(SMIF)容器，它包括一個密封地覆蓋與處理設備機械面接的H型載體的盒子。SMIF容器通常具有一個底部打開的門，用以接觸裝有基片的H型載體。盒子也已知具有接觸H型載體的前部打開的門。另一種已知的載體是一種運輸組件，它是盒型罩，包括一個前部打開的門和支撐基片而不是單獨的H型載體的內部架子。
應該認識到，用于一載體一個部件的理想材料通常不是相同載體的另一部件的理想材料。例如，PEEK是一種具有耐磨性的用于基片接觸部分的材料，但是這種材料很難壓制，并且相對于其它塑料價格昂貴。因此，PEEK相對于其它塑料如用于結構部分的聚碳酸酯而言不是一個好的選擇。
已知的磁盤載體的不同部分使用不同材料的唯一的例子是單獨壓制不同部分，然后將它們組裝在一載體中。這種裝配帶來了不同部件面與面接觸的缺點，這一缺點能導致很難清除的粒子和污染集留區域的生成。此外，裝配工序能產生粒子。另外，壓制不同部件并將其組裝在載體中需要勞動和花費。
發明內容
本發明的目的在于提供一種能夠克服上述現有技術缺點的基片載體和生產這種基片載體的方法。
根據本發明的一個方面，一種復合基片載體，所述基片載體包括一個罩，該罩具有由第一注壓塑料成型的窗和由第二注壓塑料成型的窗支撐部，基片載體罩住多個軸向對正排列用于保持基片的凹槽，所述窗熱物理接合在所述支撐部中，使得可以通過所述窗觀察所述基片，其中，所述窗不需單獨的機械固定件而被固定到所述支撐部。
根據本發明的另一個方面，一種復合基片載體，具有多個用于保持基片的、軸向對正結構的凹槽，所述基片載體包括a)塑料制成的容器部分，在一末端具有一個開口；其特征在于它還包括b)構造成扣合到并密封式關閉所述開口的門，所述門包括一卡扣部分，該卡扣部分具有操作部分和支持部分，所述操作部分由第一注壓塑料成型，所述支持部分由第二注壓塑料成型，所述操作部分和支持部分兩者之間具有自操作部分和支持部分中之一過模壓到另一部分上形成的熱物理接合，從而所述操作部分和支持部分不需單獨的機械固定件而結合在一起。
根據本發明的又一方面，一種基片載體，所述基片載體包括一個罩，該罩具有保持多個基片的多個凹槽，該罩包括窗支撐部和窗，所述窗的周邊被熱物理接合到所述窗支撐部，所述熱物理接合通過過模制形成，所述窗支撐部包括圍繞所述窗的罩盒部分。
根據本發明的再一個方面，一種保持多個基片的基片載體，所述基片載體包括一具有一個第一部分和一個第二部分的罩，所述第二部分選擇性地與所述第一部分協同結合，以限定出具有底、頂、一對相對的側壁、背面和正面的罩，所述罩包括一對可操作的卡扣，用于選擇性地將第一部分和第二部分相互扣合起來，所述罩的第一部分和第二部分中的至少其一具有通過過模制結合的、帶有透明窗部的不透明本體，所述載體還包括設置在所述罩中的、限定出多個凹槽的基片支持結構，各凹槽適合于接納所述多個基片中單獨的一個，使得所述基片定位成大致平行、軸向對正的排列。
根據本發明的還有一個方面，一種生產基片載體的方法，所述基片載體具有罩和窗，所述方法包括下列步驟將由第一注壓塑料形成的窗放入模具中；并將第二注壓塑料過模制在所述窗上，以形成基片罩。
根據本發明的還有一個方面，一種生產基片載體的方法，所述基片載體構造成允許觀察罩內的基片，所述方法包括將聚碳酸脂窗放置在模具中；并將一種不同于聚碳酸脂的注壓塑料過模制在所述聚碳酸脂窗部上，以形成基片罩部件。
一個基片載體由至少兩種不同的可熔化處理的塑性材料構成，這兩種塑性材料被恰當配置以獲得最優性能，并且具有一個在過模壓工序期間產生的熱物理接合。本發明包括由不同的可熔化處理的塑性材料制成的載體，并且包括生產這種載體的工序。在一最優實施例中，H型基片載體具有一個由聚碳酸酯在第一凹模中模壓而成的第一結構部分，然后將由聚碳酸酯模壓的部分放入第二凹模，PEEK被注射模壓以在H型載體上形成基片接觸部分。生產溫度和模壓溫度被控制以在不同的材料之間提供最優接合。這樣一來，一個一體的復合材料載體被形成。在另外一個實施例中，利用諸如支架或側壁的部件來支撐由兩種不同的塑料模壓的基片，所述部件裝配在一個諸如運輸組件的盤罩(覆蓋物)中。
本發明的一個特征和優點是以最少的材料和勞動花費而形成具有最優的性能特性的載體。
本發明特定最優實施例的另一特征和優點是不需部件的裝配，同時保持使用兩種材料組合的優點。
本發明特定最優實施例的另一特征和優點是實際一體的載體或部件由兩種模壓在一起的塑性部分構成。
本發明的另一特征和優點是兩種不同材料的結合消除了污染物或化學物質可能造成的集留。
本發明的另一目的和特征是生產工序能夠取消基片載體的后模壓調制，以往這一工序是必需的，如退火。
圖1是按照本發明的H型基片載體；圖2表示圖1所示載體的過模壓部分；圖3是已有工序(WIP)盒的透視圖；圖4是按照本發明的WIP盒和H型載體的透視圖；圖5是按照本發明的WIP盒的側視圖；圖6是已有盤運輸裝置的透視圖；圖7是按照本發明的盤運輸裝置；圖8是已有運輸組件的視圖；圖9是和圖8所示相似的按照本發明的運輸組件的部分分解圖；圖10是復合基片載體的透視圖；圖11是圖10所示載體的部分分解圖；圖12是按照本發明的增強型載體的透視圖；圖13是本發明方法的流程圖。
具體實施例方式
圖1所示為一H型載體，并以標號20表示，這一載體和已有的H型載體一樣具有一前部22，一后部23，側壁24，26，接收基片的凹槽28，一敞開的頂部30，以及一形狀為H型的機器接合部分32，每一凹槽由一堆基片結合齒34確定。
傳統的H型基片載體除了H型機器接合部分，還包括一個底部機器接合面38，它通常具有在拐角40接合的四條腿。此外，還包括一個自動拾取手柄42，和一個也起機器接合面作用的自動凸緣44。復合H型載體通常具有一個第一基部44和一構造成基片接合部46的第二過模壓部分46。在這一實施例中，基片載體20是一單一的整體部件20。
圖2所示的過模壓部分50沒有一體的基部，它包括基片接合部46以及附屬部分52，該附屬部分構成模壓工序中熔化的過模壓材料的流動通道。圖示的這一部分反應了過模壓凹模的結構。
在最優實施例中，支撐部或基部44用便宜的、尺寸穩定易模制的塑性材料模壓而成，如聚碳酸酯或具有碳纖維填充物的聚碳酸酯。而后過模壓部分由另外一種可熔化處理的晶體材料模壓而成，如PEEK或具有碳填充物的PEEK。這些材料的組織結構和處理溫度是不同的。其它對組織結構不相似，具有和上述這些材料相同的優點的材料也可使用。當非晶體材料和晶體材料在熔化狀態接觸時，非晶體材料聚碳酸酯和晶體材料PEEK形成一個熱物理接合。接合被認為是通過接合面聚合玻璃表面能量的增加而形成的。因此，當熱的非晶體熔化物質和聚合玻璃接觸時，聚碳酸酯增大聚合玻璃的表面能量，隨著熱的熔化物質被冷卻，聚碳酸酯在表面結晶。結晶過程被推理為造成兩種材料接合的原因。由于低比熱，熱量以很慢的速度耗散至聚合玻璃，因此熱的熔化的PEEK以增加接合面結晶度的較小的速度冷卻。當這一工序在注塑模中使用時，由于鋼和聚合玻璃比熱的不同，形成的產品在聚合玻璃和晶體的接合面具有比聚合物晶體和模壓鋼的接合面高的結晶程度。
在最優實施例中，聚碳酸酯，即聚合玻璃先被模壓，然后放回注塑模，以便在起上壓制PEEK。在這一過程中，模壓溫度被理想地控制在聚碳酸酯的玻璃臨界溫度以下，該臨界溫度大約為149’，以防止破壞聚碳酸酯的基部。基片接觸部分50被正確定位并且其結構使得基片不與聚碳酸酯接觸。
具有合適的接合的另外一種非晶體材料是聚酰胺酯(PEI)，這種接合具有一化學接合成分。
基部過模壓部分的接合包括不同類型的接合成分。可以認為當過模壓部分和非熔化基部接觸時，熱物理接合產生。
附圖3-5公開了一種工序盒，并以標號60表示。該工序盒通常支撐一H型基片載體62，并包括頂蓋64，基部66以及和基部66接合并位于其上的三個基本組件。在這一實施例中，“載體”指外罩盒或具有H型載體的外罩盒。這些組件可利用工序和本發明固有的特征和優點在過模壓過程中形成。例如，在圖5中，頂蓋可以由聚碳酸酯模壓而成，由PEEK過模壓而成的鉸鏈68固定在頂蓋64上。此外，參見圖4，聚碳酸酯窗70可先以希望的結構和尺寸壓制，然后插入頂蓋部分64的模具中，以便在聚碳酸酯窗周圍模壓剩余的頂蓋部分。過模壓提供高度完整的接合點，而不需使用粘合劑或機械固定件。
參見圖6及7，磁盤運送載體通常包括一基部76，頂蓋78以及按照本發明可容易成形的部分79，該部分79是這樣形成的首先壓制基部76的支撐部82，然后注塑壓制盤接合部84。支撐部82可由聚碳酸酯或類似材料形成，盤接觸部分可由PEEK或類似材料形成。
圖8及9為一個用于例如300毫米的大型半導體基片的運輸組件。在這一特殊的結構中，基片支撐部90包括一個具有機器接合部92的基座91，具有基片支架96的垂直支柱94，以及一個頂部98。基片接合支架可以具有一個與運輸組件裝有的基片接觸的過模壓部分99。機器接合也可使用一個接觸設備的過模壓部分。
圖12示出了一個結構為操作加強型載體的基片載體的另一實施例，該載體以標號110表示。這種操作加強型載體包括基部支撐部分112、114以及在兩者之間延伸的臂116。每個臂具有多個構成凹槽120以在處理過程中支撐基片的齒118。在這一特定的實施例中，臂116和齒的外部和壓制在基礎框架122上，以實現本發明的優點。
圖10及圖11公開了一種由裝配的組件122構成的復合基片載體。組件122包括側壁部分124以及載體框架126。側壁部分插入框架126內并與其接合，從而構成一個裝配的可靠基片載體。此外，一自動凸緣或機器接合部132位于載體后端134。在這一實施例中，為了使由基片刮削產生的粒子最小化，每個側壁可具有過模壓基片接合部139。過模壓在比基部更嚴格的尺寸控制下進行，以提供小的基片配合公差配置。
圖13示出了實現本發明的方法的框圖。首先用一個模具制造可以是載體框架或諸如圖示的側壁基部130的其它載體部分的基部或支撐部分。基部壓制后放入另一模具或者模具插入物被移開的同一模具中。而后模具關閉，諸如PEEK的另外一種過模壓材料注入將被過模壓的特定部分對應的凹模。這之后，包括基部和過模壓部的整個部分被移開。如果這一基部是一組成部分，則該組成部分被裝配在載體136上。
在一特定的應用中，使第一注塑部分即基部比第二過模壓部分容積相對小是合適的。在另一應用中，第一種材料放置在一模具中的關鍵位置，如基片接觸部分，所述材料是固化的，一第二支撐部分模壓在第一種材料上，而不需換模。
在另一特定的應用中，第二種材料不必是固化的，當兩種材料熔化時，兩者可結合。這種共同注塑壓制不能提供精確的第一和第二部分之間的接合面的位置。但是它消除了對附加模具的需求和使得第一部分固化，從模具中移開部件以及將第一部分放置在第二模具的步驟。
在不脫離本發明的精神和實質的情況下，本發明可采用其它特定的形式，因此，希望本實施例在各個方面均被認為是示意性的，而不是限制；是權利要求的參考，而不表示本發明的范圍。
權利要求
1.一種復合基片載體，所述基片載體包括一個罩，該罩具有由第一注壓塑料成型的窗和由第二注壓塑料成型的窗支撐部，基片載體罩住多個軸向對正排列用于保持基片的凹槽，所述窗熱物理接合在所述支撐部中，使得可以通過所述窗觀察所述基片，其中，所述窗不需單獨的機械固定件而被固定到所述支撐部。
2.如權利要求1所述的基片載體，其特征在于所述窗具有設于其上的多個等級，表示基片載體中所容納基片的相應數目。
3.如權利要求1所述的基片載體，其特征在于所述第二注壓塑料是導電塑料。
4.一種復合基片載體，具有多個用于保持基片的、軸向對正結構的凹槽，所述基片載體包括a)塑料制成的容器部分，在一末端具有一個開口；其特征在于它還包括b)構造成扣合到并密封式關閉所述開口的門，所述門包括一卡扣部分，該卡扣部分具有操作部分和支持部分，所述操作部分由第一注壓塑料成型，所述支持部分由第二注壓塑料成型，所述操作部分和支持部分兩者之間具有自操作部分和支持部分中之一過模壓到另一部分上形成的熱物理接合，從而所述操作部分和支持部分不需單獨的機械固定件而結合在一起。
5.如權利要求4所述的基片載體，其特征在于所述第二注壓塑料包括聚碳酸酯，以及第一注壓塑料包括聚醚醚酮。
6.如權利要求4所述的基片載體，其特征在于所述操作部分被構造成一支撐柱。
7.如權利要求4所述的基片載體，其特征在于所述扣合機構包括上面帶有鍵槽的凸輪式轉輪，并且所述操作部分包括所述鍵槽。
8.一種基片載體，所述基片載體包括一個罩，該罩具有保持多個基片的多個凹槽，該罩包括窗支撐部和窗，所述窗的周邊被熱物理接合到所述窗支撐部，所述熱物理接合通過過模制形成，所述窗支撐部包括圍繞所述窗的罩盒部分。
9.如權利要求8所述的基片載體，其特征在于所述基片載體包括H型基片載體，并且通過所述H型載體限定出所述多個凹槽。
10.如權利要求8所述的基片載體，其特征在于所述罩包括基座部分和罩蓋。
11.如權利要求10所述的基片載體，其特征在于所述罩蓋包括其上的扣合機構，以將所述罩蓋可釋開地緊固到基座部分，所述扣合機構包括通過所述罩蓋過模制而成的支撐柱。
12.如權利要求8所述的基片載體，其特征在于所述窗上包括多個等級，以表示基片載體中所容納基片的相應數目。
13.一種保持多個基片的基片載體，所述基片載體包括一具有一個第一部分和一個第二部分的罩，所述第二部分選擇性地與所述第一部分協同結合，以限定出具有底、頂、一對相對的側壁、背面和正面的罩，所述罩包括一對可操作的卡扣，用于選擇性地將第一部分和第二部分相互扣合起來，所述罩的第一部分和第二部分中的至少其一具有通過過模制結合的、帶有透明窗部的不透明本體，所述載體還包括設置在所述罩中的、限定出多個凹槽的基片支持結構，各凹槽適合于接納所述多個基片中單獨的一個，使得所述基片定位成大致平行、軸向對正的排列。
14.一種生產基片載體的方法，所述基片載體具有罩和窗，所述方法包括下列步驟將由第一注壓塑料形成的窗放入模具中；并將第二注壓塑料過模制在所述窗上，以形成基片罩。
15.一種生產基片載體的方法，所述基片載體構造成允許觀察罩內的基片，所述方法包括將聚碳酸脂窗放置在模具中；并將一種不同于聚碳酸脂的注壓塑料過模制在所述聚碳酸脂窗部上，以形成基片罩部件。
全文摘要
一種由至少兩種不同的可熔化處理的塑性材料形成的基片載體，其中兩種塑性材料被精確配置以獲得最優性能，并且具有一個在過模壓工序期間產生的熱物理接合。本發明包括由不同的可熔化處理的塑性材料制成的載體，并且包括生產這種載體的工序。在一最優實施例中，H型基片載體具有一個由聚碳酸酯在第一凹模中模壓而成的第一結構部分，然后將由聚碳酸酯模壓的部分放入第二凹模，PEEK被注射模壓以在H型載體上形成基片接觸部分。生產溫度和模壓溫度被控制以在不同的材料之間提供最優接合。這樣一來，一個一體的復合材料載體被形成。在另外一個實施例中，利用諸如支架或側壁的部件來支撐由兩種不同的塑料模壓的基片，所述部件裝配在一個諸如運輸組件的盤罩(覆蓋物)中。
文檔編號H01L21/673GK1623864SQ20041001143
公開日2005年6月8日 申請日期1999年5月28日 優先權日1998年5月28日
發明者S·M·巴特, S·D·埃古姆 申請人:誠實公司