可更换晶片支撑托架的制作方法
【专利说明】可更换晶片支撑托架
[0001]本申请要求2012年5月4日申请的申请号为N0.61643091的美国临时申请的优先权。该申请及其包括的附录通过引用的方式并入本文中。
技术领域
[0002]本发明涉及用于例如半导体晶片的敏感基片的容器，并且特别涉及此等容器的晶片支撑结构。
【背景技术】
[0003]例如计算机芯片的集成电路由半导体晶片制成。这些晶片在制作集成电路的工艺中经过诸多步骤。这通常需要将多个晶片从一个工作站运送到另一个工作站，用于由专门设备进行处理。作为处理工艺的一部分，晶片可能被暂时存储在容器中或在容器中运输至其它工厂或最终使用者。这样的内部设施(intra-facility)和外部设施(extra-facility)的移动可能产生潜在的晶片破坏性污染物或将晶片暴露在潜在的晶片破坏性污染物中。为了降低污染物对晶片的有害影响，已开发出专门容器来最小化污染物的产生并且隔离晶片与容器外部的污染物。这样的容器所共有的主要特征在于，这些容器在内部设置有用于支撑晶片的支撑结构。
[0004]塑料容器被用于在各个工艺步骤之间运送和存储晶片已达数十年。这样的容器具有高度受控的公差，以接合加工设备以及用于运送该容器的设备/机器人。而且，由于金属紧固件可能在被插入及拆卸时导致产生颗粒，所以希望在这样的塑料容器中使用可附接且可拆卸的部件而不使用例如螺钉的金属紧固件。
[0005]用于运送和/或存储半导体晶片的容器的附加特性、所需特性或希望特性包括轻量化、有刚度、清洁、有限的气体排放以及低成本的可制造性。当容器被封闭时，所述容器提供晶片的气密性地隔离或接近气密性地隔离。简言之，这样的容器需要保持晶片清洁、无污染且不受损坏。此外，载体需要在剧烈的自动处理中保持其性能，该自动处理包括借助定位在容器顶部处的机器人凸缘来提升载体。进一步，载体在运输中以及当在运输中经受取向变化时可能经受任何方向的振动。
[0006]正面开口式晶片容器已经成为用于运送及存储大直径的300mm晶片的行业标准。在此类容器中，前门可栓锁在容器部的前门框架内，并且封闭正面接近开口，晶片经过该正面接近开口被自动地插入以及移除。当容器装满晶片时，该门被插入该容器部的门框架中并栓锁至该门框架。壳体部一般地包括顶部、底壁、侧壁、后壁以及门框架，该门框架限定正面开口。
[0007]如今半导体行业正趋于使用甚至比450mm直径更大的晶片。虽然更大直径的晶片提供低成本，但是也会提供增大的易碎性(fragility)、更大的重量，并具有与由塑料制成的容器中搬运及存储更大晶片相关联的目前尚未发现的问题。与顶部、底部、侧面、前面及后面的塑料膨胀相关联的偏斜及相关问题加剧。当载体门安放并接合载体壳体的容纳框架时，门缓冲垫会将晶片推靠在位于载体壳体的后部附近的刚性表面或托架上。在用于FAB设施内的晶片的运送的例如FOUP的载体中，对于与托架对齐的原因中的一个是沿径向精确地定位晶片。这会带来若干问题。第一，在由门缓冲垫施加的晶片保持力大的情况下，晶片与托架之间的接触应力可以使托架表面永久变形。第二，随着时间的推进，晶片托架将因在载体运送期间与晶片接触而出现磨损。由于正常的运送操作或处于过大运送振动情况下，所以磨损可能发生。第三，为了最小化前两个问题，可能需要使托架由与晶片支架不同的材料制成。尽管存在一种其中将托架组件附接至载体壳体的后部内壁的可更换托架的设计，然而这种结构往往会因晶片托架接触面相对于晶片中心轴线的位置而导致晶片定位不准确。
[0008]用于运输例如FOSB或MAC的晶片的晶片载体一般包含在晶片运输期间抬起晶片的晶片支架。如果想将晶片运输载体重新用于FAB中，那么不再期望将晶片存储在抬起位置。
[0009]与这些问题相关的现有晶片处理装置或容器存在若干缺点。在一种现有技术的方法中，将晶片托架整合到晶片支架内。因此，托架是由与晶片支架相同的材料制成。晶片支架由一种低磨损性的刚性材料制成。尽管晶片支架被设计成耐受由保持晶片而产生的接触应力，但是托架仍将因在运送期间正常产生的力而随着时间受到磨损。
[0010]在另一种现有技术的方法中，将晶片托架包覆成型(overmolded)至晶片支架上，并且其材料不同于晶片支架。包覆成型的材料具有高的耐磨性并且是刚性的。在这种情况下，尽管晶片支架托架被设计成耐受由保持晶片而产生的接触应力，但是托架仍将因在运送期间通常产生的力而随着时间受到磨损。
[0011]因此，业内需要提供一种晶片容器，该晶片容器解决这些问题中的一个或多个，当这些问题出现于用于450_直径及更大晶片的容器时尤其如此。
【发明内容】
[0012]本发明的实施例满足业内对于晶片容器的需求，该晶片容器可减轻或缓解由晶片容器的运送所导致的过度容器壁磨损及变形相关联的一个或多个问题，尤其是当用于450_直径以及更大直径的晶片的容器存在这些问题时。
[0013]一种晶片容器，包括壳体部，该壳体部包括顶壁、底壁、一对侧壁、后壁、以及与后壁相对的门框架，该门框架限定正面开口，以及包括两个侧部晶片支架5的晶片支撑结构，每一个侧部晶片支架包括可拆卸的托架。本发明包括借助于更换该可拆卸的托架来维护晶片容器。本发明包括将用于垂直地运输大直径晶片的运输容器转换成用于在制造设施中水平地存储晶片的容器，用于自动拾取晶片进行处理。
[0014]在一个实施例中，一种适用于大直径晶片的正面开口式晶片容器使用可更换的晶片托架，该晶片托架由与形成晶片支架壳体的材料具有不同模量的材料形成。该晶片托架由一种相对晶片支架的材料具有更大耐磨性的材料形成。本发明的托架是可更换的并且包括扣合式(snap fit style)弹簧构件，以有利于拆卸、更换及组装晶片容器壳体内的托架。
[0015]在本发明的实施例中，可拆卸的托架在后部中心的左侧及右侧的每一个的大约40度至大约50度的位置处接合晶片。特征及优点在于，其是使晶片居中以便自动拾取的理想位置。
[0016]根据本发明的一个实施例，一种用于运输晶片的载体可被构造成例如借助于对每一个侧部晶片支架增设托架而用于在FAB内运送及存储晶片。在一些实施例中，该构造还可以包括拆卸容器内旨在仅用于运输的晶片缓冲垫；例如，位于容器部后部的可拆卸缓冲垫、位于左侧及右侧晶片支架前面的左前区域及右前区域处的可拆卸缓冲垫。
[0017]本发明的优点及特征在于，可在现场轻易地更换已磨损的托架。
[0018]本发明的优点及特征在于，由于托架是可更换的，所以运作成本降低。并非更换整体晶片支架或载体，而是仅需更换托架。目前，由于因整体式托架的磨损而更换更高晶片支架，需要重新确认与载体相关联的晶片平面。
[0019]本发明的另一优点在于，通过更换根据本发明的托架，可将晶片的径向位置移动到一新位置。
[0020]本发明的实施例的优点及特征(尤其对于450mm的情形)在于，相较于居中定位的可更换后部托架，位于晶片支架上的本发明托架的位置使径向方向上的晶片定位更精确。假定具有相等的组装公差，那么几何关系决定了:在后部托架的设置使得在y方向(前后方向)上的晶片位置精确的同时，将使在X方向(左右方向)上的晶片位置较不精确。根据本发明的晶片支撑托架的位置由于其位置在载体的后部及侧面之间得到平衡，所以是最佳的。
[0021]本发明实施例的优点及特征在于，当施加晶片保持力时，晶片支架的晶片托架会永久变形。如果晶片托架是可更换的，那么还可以利用不同于晶片支架的材料制作晶片托架。例如，如果晶片支架由一低模量材料构成，那么可更换的托架可以由具有一较高的模量且也具有较高屈服强度(yield strength)的材料形成。
[0022]本发明的实施例的特征及优点在于，托架的晶片接触面紧邻多个定位止挡面及锁定构件，以在更换托架时提供晶片定位的可重复性。如此紧邻会使例如因模具偏差或轻微错位导致的误差最小化。在一个实施例中，晶片接触面处于定位止挡面的1.5cm以内。在一些实施例中，处于Icm以内。在一些实施例中，处于2cm以内。
[0023]本发明的实施例的特征及优点在于，托架的定位是相对于较小的部件即晶片支架，而不是现有技术中相对于较大范围、较不精确的壳体部。由于自动晶片拾取的要求，侧部晶片支架已被要求精确定位至一高精确度。壳体的后侧(现有技术的晶片止挡件可能位于此处)则不具有精确定位要求，且在壁中存在大范围的聚合物使得止挡件的定位较不精确。
[0024]假定与所施加的晶片保持相关联的接触应力小于材料的屈服强度，那么本发明的托架中将不会发生永久变形。
【附图说明】
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