晶片载片器

本发明涉及半导体处理设备，特别涉及运输和储存半导体晶片用的载片器。

随着半导体规模变得越来越大，即，随着每单位面积的电路数量增大，微粒 产生得越来越多。能毁坏电路的微粒尺寸会减小，达到分子级。必须控制半导体 晶片制造，处理、运输和储存各阶段中产生的微粒。晶片装入和取出载片器的过 程中产生的微粒和运输过程中晶片在载片器中移动产生的微粒必须减到最小，或 避免产生。

半导体晶片附近产生和释放静电电荷可能是致命性的危害。对晶片载片品而 言，消除静电的能力，是其应具有的高要求特征。使载片器接地能消除静电电荷。 最好使与设备接触部分，或与晶片接触部分或操作人员接触的部分接地。载片器 的这些部件应包括晶片支架，自动手柄和设备接口。

要求能清楚地看见封装在容器内的晶片，这是终端用户所要求的。适合于做 这种容器的透明塑料，如聚碳酸酯，是其中价格便宜的塑料，但这种塑料的消除 静电特性差，其耐磨性差。

为防止在运输中损坏晶片，还要求制造晶片载片器的材料是硬的，并且经受 不同的条件其尺寸保持稳定。

具有低微粒产生特性，尺寸稳定性和其它所要求的物理特性的常规材料如聚 醚酮醚(PEEK)是不透明的，价格昂贵，不易模制成诸如载片器和容器的整体 大而复杂的形状。

通常，用于运输和存储晶片的容器和载片器设计成按垂直平面运输和夹持晶 片。这种载片器的典型结构是允许载有晶片的载片器位置按水平方向处理和/或装 入和取出晶片。通常用肋条按水平方向支承晶片，这些肋条构成晶片槽并沿载片 器里边的长度方向延伸。载片器侧边局部弯曲生晶片边缘外。这种载片器沿着晶 片边缘上的或与其邻近的两条弧线接触并支承晶片。这种支架是不导电的，能使 晶片在载片器与相关的设备上的位置均匀，稳定而正确。

此外，常规载片器从垂直运输位置到水平装卸处理位置的进行位移会引起晶 片颤动、晶片位移，晶片不稳定，产生微粒和晶片损坏。

工业上已发展到处理更大晶片，即，直径为300mm的晶片，因此，需要更大 的载片器和容器来装载晶片。而且，工业上是朝着按水平方向在载片器和容器中 设置晶片发展。载片器尺寸增大，加剧了收缩和翘曲，使更难以模制。随着摇控 技术用得越来越多，特别是在晶片装入和取出载片器和容器中，对公差的要求更 苛刻。因此，需要价格低，产生的微粒小，载片器的去除静电性好，使晶片能稳 定，可靠而正确地装在载片器中，当密封载片器时能看见里边的晶片。

用于运输或夹持按水平轴向成直线或排列的晶片的晶片容器有至少四个点支 承晶片的边缘处。优先实施例中，有第1容器部分和可关闭的门。第1容器部分 有除静电材料制成的第1模制部分，它具有带整体平板式顶部的竖直门框。整体 的带设备接口的底基部分还从门框延伸。第2模制部分有连接到门框，到平板式 顶部和到底基部的透明外壳。分开模制的晶片支承柱连接到平板式顶部并连接到 底基部，还包括垂直设置的有向上凸面的搁置架，它有与晶片接触的最小点或点 区。搁置架包括晶片掣动器，当用凸面支承晶片时，防止晶片前后移动，并防止 晶片插入支架超出位置区。用一侧边手柄把第1模制部分和第2模制部分相互连 接，用于保证各模制件安装在一起。自动手柄连接到平板式顶部。自动手柄，晶 片搁置架，侧边手柄，和门框有经机械接口接地的导电路径。

本发明的特征和优点是，载片器设置晶片支承架其极小的和固定的和晶片相 互接触。    

本发明的另一优点和特征是，进行组合设计，使其能最好地利用材料，例如， 用价格更贵的耐磨性好和除静电性好的材料，如PEEK制造与晶片或设备接触的 容器部分，用价格比较低的透明塑料，如聚碳酸酯作容器的结构支架，使容器中 的晶片看得见。为使模制参数最好，并有最低的成本，因此，要选择每个分开模 制件的模制参数和材料。

本发明的另一优点和特征是，组合结构可以使与模制大载片器相关的负作 用，如翘曲和收缩减至最小。

本发明的另一优点和特征是，全部关键性零部件可经载片器的设备接口部分 导电接地。

本发明的另一优点和特征是，用形状适合的搁置架将晶片被动地夹持在特定 的座位中。

本发明的另一优点和特征是，用耳柄，舌榫和带有侧边手柄的板组装成组合 容器并最终固定在一起。

本发明的另一优点和特征是，晶片导向装置与晶片支承搁置架分开设置，因 此，在晶片接近完全插入并与晶片支承搁置架和支承条接触之前，导向装置容易 可视保证容器和/或插入设备处于适当的位置。在晶片没完全插入时容易对准，以 检查大致的对准状态。本发明的另一优点和特征是拉长的条，可以使模制过程更 容易。关键问题是模制之后需要附加的装置，或要求更复杂和价格昂贵的铸模。

本发明实施例的另一特征和优点是，四个接触点可使各晶片的振动减至最 小，并在模制过程中，适应较大的变化，同时仍保持稳定和正向的晶片位置。

本发明的另一特征和优点是带有向后伸出的顶部和向后伸出的基部的门框连 接到U形透明壳上，其设置有能几乎以270°观察晶片的牢固载片器，有接地导 电路径。

图1是带有能闭锁的门的组合晶片容器的局部展开透视图；

图2是带3个连接到U形透明外壳上的晶片支承柱的晶片容器的前透视图；

图3是与图2相同的载片器的后透视图，有塑料搭接片，以用作经设备接接 地的路径；

图4是带侧边手柄，自动舌簧片和闭锁门的组合容器的前透视图；

图5是按本发明的打开的载片器的前透视图；

图6是载片器的剖视图；

图7是载片器的第1模制部分的一个实施例的前透视图；

图8是载片器的一个实施例的第1模制部分的后透视图；

图9是载片器一个实施例的外壳或第2模制部分的前透视图；

图10用于组合载片器的侧面手柄的透视图；

图11是第1模制部分与第2模制部分之间连接的详细剖面图；

图12是用于晶片载片器的晶片支承柱的透视图；

图13是用于图5所示载片器的晶片支柱的透视图；

图14是晶片支承柱的部分详细透视图；

图15是载片器的横切平面图；

图16是按图15中线16-16的剖视图；

图17是展示晶片接触和支承的最小点的晶片边缘部分的平面图。

参见图1，它是放置于设备22上水平晶片载片器的优选实施例的透视图；图 2、3、4和5展示其它的实施例。通常用包括晶片支承柱27和所装的门28的 容器部分26构成载片器。容器部分26有前开口30，左边32，后边34，右边 36，顶38和底40。图1至4的实施例有闭合的后边和闭合的左边和右边。图5 所示实施例通常是开口的载片器，它有后开口，有用晶片支承柱连接并支承的顶 和底。

具体参见图1、4和6中所示实施例，可以模制容器部分26的第1模制部 分50和第2模制部分52。如图1和4所示，或可以模制单个的整体模制部分、 如图2和3所示。图7和8中分别示出的第1模制部分50由带水平顶架部分58 的矩形门框56，一对竖直的垂直框部分60，62和水平的下框部分64构成。

上框架部分58和垂直框架部分60、62有成一定角度的面66，68和70， 用于在关门时起接纳和定向作用。下框架部分64有基本上是水平的表面72，最 好如图6所示。门框56用成一定角度的面66，68和70和水平面72接纳门28， 以关闭前开口30。门框表面有孔或槽73，以接收可以从门28伸缩的舌簧片75。 基本上是水平的顶部74从上框架部分58向后伸出。带有运动连接结构的设备接 口82的下基部分76从下门框部分64向后伸出。水平顶面74有水平边缘部分88， 垂直门框部分60，62有垂直边缘部分92、94。同样，下基部分76有下水平 边缘部分96。水平顶部74可包括啮合凸缘98，其用于连接手柄，或自动凸缘 100。如图7所示，水平顶部74有一对开槽的另件106、108，它相当于设置于 下基部分76的开槽另件110，112。所述开槽另件的尺寸和构形要能接纳晶片 支承柱27。多个细长晶片导向器120从垂直框架部分60，62伸出。最好将图4 和8所示附加特征加到第1模制部分50，使其容易与第2模制部分52和侧边手 柄128的附另连接。钩状耳柄134从水平顶部74伸出，沟槽136插入所述顶部 74中。带槽140的板138接到下底部76。

参见图9，第2模制部分52构形为带缓和U形弯曲平板150的透明塑料外 壳，上顶平板部分152、构形成斜唇形的上边缘部分154，垂直侧平板156，158 也有斜唇形部分160，下水平斜唇形162和一对向外延伸的侧边制动件164， 166。    

参见图11，它详细展示出斜唇形162与第1模制部分50的边缘部分96的 连接。连接件构形成在连接槽170中的凸块。

参见图10，它描绘的是右手柄128的一个另件的部分透视图。侧面手柄有用 支柱176，178连到条形柄基180上的手握部分174。条柄基有分成Y形的部分 182，它有环绕透明塑料壳的弯曲顶边缘部分的弯曲部分184，186，并有两个 向下延伸并装入第1模制部分50的水平顶部74中的槽136的板188，190。侧 边手柄128的水平顶端189，191还有与也是位于水平顶部74上的耳柄134啮 合的侧边啮合部分194，196。侧边手柄128的下端200有接收槽202，用于接 收在第1模制部分50的下基部76上的接头138。下端200还有槽208，用于啮 合并固定透明塑料壳的垂直侧面板156上的凸头176。

用硬的但仍有弹性的柔软塑料构成侧边手柄128，因此，手柄是一个有很大 倾斜部分的形状，如图10所示。这就可以使手柄实质上卡进并固定在载片器的侧 边32、36和顶38上，使第1和第2模制部分50和52啮合并牢固地组合在一 起。

参见图12、13、14、15和16，晶片支承柱27有两个主要构形。图13 所示晶片支承柱适用于图5，所示开口载片器。图12和14所示晶片支承柱27 的形状适合用于图1和4所示载片器实施例。两种晶片支承柱27用接头138或 耳柄134连接到各载片器。其它机械固定方式也可采用。特别参见图12、13和 14，晶片支承柱27由多7个搁置装置220构成，它连接到垂直支承件222和带 后止动器226的后支柱225。以垂直支承件222伸出上下凸块部分或耳柄228， 229并与相应的槽或开槽件106，108，110，112固定。图2和3展示出晶片 支承柱的又一构形。所示的这些晶片支承件27用螺钉231直接连接到U形板 150。图2和3所示的晶片支承柱每个都有多个单独的晶片支架或搁置装置220， 每个支架本身有形状为细长条的单个晶片啮合凸头230。应注意，本发明的一些 实施例中，晶片支承柱可以与容器部分是一个整体，而且，仍然有上述的各种优 点和特征。

参见图6，14，15和16，展示出晶片支承柱27和搁置装置的更详结构和 位置。每个搁置装置236有在载片器的对面上的相对的相应搁置装置238。带有 相对搁置装置的相对的晶片支承柱27位于中心线上，经过晶片与前开口30和门 框56平行，并与晶片W的插入取出方向229垂直。为了支撑各晶片每个相对的 搁置装置之间相隔小于一个晶片的直径口。每个晶片导向装置120在容器的相对 边上有相对的晶片导向装置。

参见图6，15和16，每个垂直相邻的晶片导向装置对之间隔开，横跨载片 器内部的距离确定晶片插入取出平面和晶片槽244。同样，由垂直相邻晶片支承 搁置装置220之间的面积确定晶片插入平面。晶片支承柱的垂直支承件之间横跨 载片器的面积确定晶片槽。每个搁置装置有一对面向上的条形晶片啮合凸头 230。条的关键形状通常是局部球面，如图14中的构件231，或或带光滑端件 230的部分圆柱形棒。参见图17，这种设置的极小接点246或极小的实质上是径 向接触线248在凸头的顶尖233与晶片W在其边缘部分236接触其下或底表面 235。如图所示，细长条基本上径向朝里延伸。每个晶片搁置装置220有前头， 即，朝前，晶片制动装置232有跟随位于晶片设置位置中时的晶片圆环形的垂直 接触表面的构形，如图15所示。晶片制动装置232的前头不伸到晶片插入取出高 度，但阻止已放在晶片设置位置中的晶片向外移动。每个相对的晶片支承搁置装 置的相应晶片前头制动装置之间的距离D1小于晶片W的直径D。

每个支承搁置装置有作为后支柱225一部分的晶片后制动装置226。晶片后 制动装置226向上延伸限定晶片槽的后极限位置。每个相对晶片搁置装置的相应 的晶片后制动装置之间的距离D2小于晶片直径D。晶片后制动装置226伸进晶 片槽的垂直升高部分。晶片后制动装置226也能用作导向装置，将晶片插入到晶 片设置位置237，最好如图15和16所示。

作为第1模制部分50的一部分的上述零件可以整体模制，因此，与所述的每 个其它另件构成一个整体。同样，整体模制形状为透明塑料外壳的第2模制部分 52。用除静的，耐磨擦性高的材料制造晶片支柱27。并用除静电材料制造侧边 手柄和自动凸块。第1模部分50也用除静电材料制造。给自动凸块、侧边手柄、 晶片搁置装置220和晶片支柱27设置经设备接口的接地导电路径，设备接口是第 1模制部分50的一部分，并与设备上的接地接口连接。注意，设备接口可以是3 球-3槽运动偶连的如图示的接口，或普通的H-棒形接口，或其它合适的接口。用 图3所示的适当连接到零件的导电塑料接头241导电连接图1、4和5所示零件， 来替代各个除静电材料构成的每个零件的直接连接。

通常、要求载片器或另部件是具有表面电阻率为105至1012Ω/口的除静电 率。导电路径用的材料的接地电阻小于该电阻率值范围便合适。

为使每个分开的模制件有最佳的性能和最低的价格，显然要选择模制参数和 材料。

本发明也可以在不脱离本发明精神实质的前提下用其它特定的形式实施，因 此，希望用各方面的实施例进行说明而不是对发明的限制，所附权利要求作为参 考而不限于上述的描述确定本发明的范围。