本申請案主張2014年8月28日申請的第62/043,297號美國臨時申請案及2014年9月11日申請的第62/049,144號美國臨時申請案的優(yōu)先權。兩個申請案都以全文引用方式并入本文中。

技術領域

本發(fā)明大體上涉及晶片容器及用于使晶片容器及其它襯底容器成型的技術。

背景技術：

半導體工業(yè)將獨特及非常規(guī)純度及抗污要求引入到產(chǎn)品設計及制造工藝的發(fā)展及實施中。在組件及組合件的制造、存儲及運輸中，材料選擇是很重要的。

將晶片圓盤加工到集成電路芯片中通常涉及若干步驟，其中圓盤在包含晶片容器的晶片載體中被重復處理、存儲及運輸。歸因于圓盤的精致性質及其極值，貫穿此程序適當?shù)乇Ｗo其是至關重要的。晶片載體的一個目的是提供此保護。另外，因為晶片圓盤的加工通常是自動的，所以相對于加工設備精確地定位圓盤以用于晶片的機器人移除及插入是必要的。晶片載體的第二目的是在運輸期間牢固地固持晶片圓盤。

晶片載體通常經(jīng)配置以將晶片或圓盤軸向布置于架或狹槽中，且由其外圍邊緣支撐晶片或圓盤或接近其外圍邊緣支撐晶片或圓盤。常規(guī)地可在朝上的徑向方向上或水平地從載體移除晶片或圓盤。載體可具有輔助頂蓋、底蓋或外殼以圍封晶片或圓盤。盡管某些已知晶片托運人可僅具有兩個部件：基底及蓋，但用于300mm及450mm的大晶片的前開口晶片容器可相當復雜，其具有閂鎖系統(tǒng)、分離架及外部安裝的處理及機器界面組件、壓載系統(tǒng)、傳感器及甚至環(huán)境控制。此外，當然，大晶片比需要增強的質量控制及保護免受損壞的更小晶片貴得多。

載體及襯底載體的容器(其包含晶片容器)通常由注射成型塑料形成，例如聚碳酸酯(PC)、聚乙烯(PE)、全氟烷氧基(PFA)、丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、聚醚醚酮(PEEK)、聚丙烯(PP)及其它。存在數(shù)種材料特性，其取決于載體類型及爭論中的載體的特定部件或組件對晶片載體有用且有利。此類特性包含材料成本及使材料成型中的輕松或困難。下文論述與半導體制造相關聯(lián)的各種問題，因為其與材料特性有關。通常，某一聚合物將用于一個組件，且另一聚合物用于不同組件。或組件可由兩個或兩個以上聚合物制成。

在半導體晶片或磁盤的加工期間，顆粒的存在或產(chǎn)生呈現(xiàn)非常顯著的污染問題。污染被認為是半導體工業(yè)中產(chǎn)率損失的唯一最大原因。隨著集成電路的大小已繼續(xù)減小，可污染集成電路的粒子的大小也已變得更小，從而使污染的最小化成為重中之重。呈粒子形式的污染物可通過磨損產(chǎn)生，例如載體與晶片或圓盤、與載體蓋或外殼、與存儲機架、與其它載體或與加工設備的摩擦或刮擦。因此，載體的最合意特性是對塑料成型材料的磨損、摩擦或刮擦之后產(chǎn)生的粒子的抵抗力。參見即時應用的所有者的公司前身擁有的第5,780,127號美國專利。所述專利論述與用于晶片載體的此類材料的適用性相關的塑料的各種特性。所述專利出于所有目的以引用方式并入本文中。

載體材料還應具有揮發(fā)性組分的最小釋氣，因為這些揮發(fā)性組分可能會離開也構成可損壞晶片及圓盤的污染物的膜。釋放污染物的聚合物材料被認為是“臟”材料，且在密閉的晶片密封環(huán)境內(nèi)使用所述聚合物材料會致使污染問題。一種此材料是聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)，且因此，此材料的使用已被限制于晶片載體，尤其是晶片容器。

此外，載體材料必須在載體裝載時具有足夠的尺寸穩(wěn)定性，即，剛性。尺寸穩(wěn)定性對防止損壞晶片或圓盤及最小化晶片或圓盤在載體內(nèi)的移動是必要的。固持晶片及圓盤的狹槽的公差通常相當小，且載體的任何變形都可直接損壞高度易碎的晶片或增加磨損，且因此在晶片或圓盤被移入載體中、移出載體或移入載體內(nèi)時產(chǎn)生粒子。尺寸穩(wěn)定性在載體被裝載于某一方向上，例如在于船運期間堆疊載體或在載體與加工設備集成時，也是極其重要的。載體材料還應在存儲或清理期間可能遭遇的高溫下維持其完整性。

在許多情況下，密閉容器內(nèi)的晶片的可見性被認為是合意的，且可能是終端用戶所需要的。適合于此類容器的透明塑料，例如聚碳酸酯是合意的，這在于此塑料成本低，但此類塑料可能不具有足夠的性能特性，例如耐磨性，耐熱性，耐化學性，釋氣密封性，剛性特性，蠕變減少，流體吸收密封性，UV保護及類似物。

特殊聚合物(例如PEEK)的一個主要優(yōu)點是其耐磨性質。典型的廉價常規(guī)塑料在磨損或甚至在與其它材料或物體摩擦時釋放微小粒子到空氣中。雖然這些粒子通常是裸眼不可見的，但其導致可粘附到正加工的半導體組件的潛在破壞性污染物的引入且到必須控制的環(huán)境中。此類特殊熱塑形材料聚合物比常規(guī)聚合物昂貴得多。

因此，襯底容器的制造商，尤其是晶片容器的制造商已采用包覆成型，其中兩個相異部分：一者被注射成型且一者由不同聚合物材料形成，所述兩者在包覆成型期間被制成整體，使得在兩個不同聚合物之間不存在間隙、裂縫、密封接合。參見即時應用的所有者擁有的第6,428,729號、第6,428,729號及第7,168,564號美國專利。這些專利出于所有目的以引用方式并入本文中。在某些環(huán)境中，已發(fā)現(xiàn)，應力可能與包覆成型組件相關聯(lián)，尤其是在例如容器部分中存在顯著膨脹的聚合物的情況中。這些應力使在沖擊情況下的斷裂更常見。這將有助于解決斷裂問題。此外，當兩個(或多個)部分被注射成型時，制造用于包覆成型的不同模具組件是昂貴的。另外，參見美國專利公開案US20050236110及US20050056601，其中薄膜成型揭示于包覆成型應用中。這些公開案出于所有目的以引用方式并入本文中。薄膜具有一些最小剛性，使得將其插入三維復雜結構中是有問題的。所述公開案中所揭示的技術出于各種原因尚未被商業(yè)上采用，這可能是由于其在實際使用中的困難及包含使用薄膜使一致產(chǎn)品重復成型的困難。

正如上文提到的，關鍵是晶片被正確地定位在晶片載體中，使得其被適當?shù)刈ノ涨也槐粰C器人處理設備損壞。已發(fā)現(xiàn)，在移除300mm晶片容器(例如FOSBS(“前開口船運箱”))的門期間，晶片從架間座接位置不一致地下落到架上座接位置。換句話說，晶片不均勻地定位在架上。歡迎解決這個問題。

克服使薄膜包覆成型的缺點并發(fā)現(xiàn)用于薄膜成型的有利應用將受到工業(yè)界的歡迎。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的實施例大體上涉及一種在半導體加工工業(yè)中利用的處理器、轉運器、載體、托盤和類似裝置的成型過程中包含薄保護性密封熱聚合物膜的系統(tǒng)和方法。具有合適大小及形狀的所述熱塑性膜可真空成型成接近所期望的組件部分的最終形狀的預制品。接著，經(jīng)塑形的預制品被放入組件模具中，且用一次注射成型聚合物包覆成型。在實施例中，銷或其它結構可將薄膜固定于適當位置中，使得被注射的聚合物不會使預塑形的薄膜位移或移動?？稍诒∧げ迦胗诮M件模具中之前提供合適的紋理化，或模具可具有表面處理以改變最終成型組件中的薄膜表面紋理。

在實施例中，薄的PBT條通過以合適的形式加熱所述條以對晶片容器的背側處的晶片嚙合斜坡表面塑形而被預塑形。接著，預制的條，“預制品”被放入包含晶片架及斜坡表面的模具中，且常規(guī)聚碳酸酯在預制的條上注射成型。在實施例中，PBT薄膜厚度可為.254mm或在.254mm的正或負25％的范圍內(nèi)。PBT允許晶片容易地從V形凹部的谷部中的座接位置滑落以坐落在架上，如在前開口船運箱(FOSB)中常見的那樣。

在其它實施例中，PBT膜可為約.254mm。在其它實施例中，PBT薄膜可為.254mm±.050mm。在其它實施例中，PBT薄膜厚度可為.100到.400mm。在其它實施例中，PBT薄膜可小于.300mm。在其它實施例中，PBT薄膜可小于.500mm。在其它實施例中，PBT薄膜可小于1mm。上述范圍也可適用于其它薄膜，例如PEEK、PTFE、PFA、PC以及其它。此類膜可由聚合物的組合形成且具有添加劑。

一些實施例的特征及優(yōu)點是最初用于非包覆成型應用的常規(guī)模具可用于包覆成型應用而無需針對所述包覆成型的第一部分構造的新模具。相反，較不精確的形式，例如薄組件的真空成型的形式可用于形成預制品。此類形式比注射模具便宜得多。

在實施例中，銷或爪形器具或其它結構可使預制的膜在使聚合物注射成型于其上之前及期間保持于適當位置中。

在實施例中，原始模具可以被充分加熱以在一次成型操作之前預制薄膜；更大量的意義上的“一次”，例如當聚碳酸酯注射基底時。

在實施例中，組件模具可具有用于在模腔中與薄膜部分的座接位置直接相對地注射熔融聚合物的澆口，其用于提供薄膜在模具中的改進固持。對于功能性，在所期望的薄膜的位置從注射澆口位移時，薄膜插入部分可經(jīng)放大以相對所述澆口定位薄膜的部分以更好地固定所述薄膜。

在實施例中，模具可具有澆口，其相對薄膜將放置的地方放置，且具有輔助銷、掛鉤或其它壓緊特征。

在實施例中，可預制用于晶片嚙合表面、分劃板嚙合表面、機器界面嚙合表面、其它接觸表面的薄膜。在實施例中，薄膜可經(jīng)預塑形以界定密封表面，借此提供屏障以防止水分從一次密封材料(其可為例如PC)排出或擴散。

特定實施例的特征及優(yōu)點是：其提供選擇性地利用合意的聚合物及聚合物的對應功能特性的具成本效益的方法，其中其不一定利用比所需的更多的聚合物。

特定實施例的另一優(yōu)點及特征是：功能熱塑性膜可選擇性地被接合到晶片載體的部分、芯片托盤或其它半導體組件處理器或接觸敏感部件、組件的轉運器或加工設備。

特定實施例的另一優(yōu)點及特征是：在用于半導體加工工業(yè)中用于嚙合襯底接觸表面的功能部分的部件上選擇性地使用優(yōu)選的低摩擦及/或耐磨聚合物膜。

特定實施例的又另一優(yōu)點及特征是：形成具有透明或半透明的聚合物成膜表面區(qū)域的半導體組件處理裝置同時仍為所選擇的表面提供功能性能改進。此處理裝置通過利用裝置的所選擇的目標結構上的足夠薄的材料層、預制所述層、及使所述結構包覆成型成由例如PC的材料構造的大體上透明或半透明裝置主體。

實施例的特征及優(yōu)點是：利用預制的薄膜中間注射成型包覆成型部分。在此類應用中，所述薄膜可經(jīng)預制以施加于第一注射成型部分，且第二注射成型部分在其上成型。

實施例的特征及優(yōu)點是：前開口晶片容器，其具有用于晶片的由前后V形晶片邊緣接納部分界定的架間座接位置及架上座接位置，且其利用后V形晶片邊緣接納部分中的材料，相對于所述晶片，所述材料具有小于前V形晶片邊緣接納部分所利用的材料的摩擦系數(shù)。借此當門從前開口晶片容器移除時，晶片從架間座接位置更均勻地下落到架上座接位置，且更不趨向于不適當?shù)刈?。在此類實施例中，后V形晶片邊緣接納部分的材料可為PBT，且前V形晶片邊緣接納部分的材料可為聚碳酸酯或對在V形晶片邊緣接納部分的斜坡上滑動的晶片呈現(xiàn)耐磨性的其它材料。

本文中的實施例的特征及優(yōu)點是：在打開到并入本發(fā)明的300mm晶片容器的門之后，晶片比現(xiàn)有技術晶片容器更均勻地下落且座接到晶片架上。本發(fā)明的實施例的特征和優(yōu)點是將PBT用于晶片座接部分，而不將晶片暴露于來自PBT的不可接受水平的污染物。

附圖說明

圖1是根據(jù)本發(fā)明的實施例的前開口晶片容器的透視圖。

圖2是圖1的晶片容器的容器部分的前透視圖。

圖3是圖2的容器部分的局部分解圖，其中晶片架組件被移除。

圖4是圖1的門的內(nèi)表面及側壁的透視圖。

圖5是根據(jù)本發(fā)明的實施例的晶片容器的部分的側橫截面圖，且其說明晶片的架上座接位置，其中門未處于適當位置中。

圖6是根據(jù)本發(fā)明的實施例的門經(jīng)放置且由容器部分接納之后圖5的晶片容器的部分的側橫截面圖，且其說明關上門時晶片到架間位置的提升。

圖7是根據(jù)本發(fā)明的實施例的圖5及6的晶片容器的部分的側橫截面圖，其中晶片容器旋轉借此容器中的晶片針對船運而被垂直定向。

圖8是根據(jù)本發(fā)明的實施例的聚碳酸酯晶片架的透視圖，其中預制的晶片嚙合膜由聚碳酸酯包覆成型。

圖9A是根據(jù)本發(fā)明的實施例的適合于預制品的薄膜條的正視圖。

圖9B是根據(jù)本發(fā)明的實施例的預制的薄膜的正視圖。

圖10是根據(jù)本發(fā)明的實施例的具有從在模具中用于壓制目的的條的功能部分延伸的龍頭預制的薄膜條的正視圖。

圖11是根據(jù)本發(fā)明的實施例的圖8的晶片架組件的特寫圖，其說明由聚碳酸酯包覆成型的插入條(如圖所示)。

圖12是根據(jù)本發(fā)明的實施例的圖8及11的晶片架組件的特寫圖，其說明由聚碳酸酯包覆成型的插入條(如圖所示)的V形晶片接納部分。

圖13是根據(jù)本發(fā)明的實施例的適合于附接到門或晶片容器的背側的晶片接納堆疊式斜坡組件的透視圖。

圖14是根據(jù)本發(fā)明的實施例的晶片架組件模具零件的橫截面圖，其說明預制品的放置位置。

圖15是根據(jù)本發(fā)明的實施例的具有夾鉗構件的晶片架組件模具的橫截面圖。

圖16是根據(jù)本發(fā)明的實施例的圖15的模具的橫截面圖，其中夾鉗構件固定預制品且熔融聚合物正被注射于其中。

圖17是根據(jù)本發(fā)明的實施例的圖15的模具的橫截面圖，其中夾鉗構件固定預制品且熔融聚合物已被注射于其中。

圖18是根據(jù)本發(fā)明的實施例的圖15的模具的橫截面圖，其中夾鉗構件回縮。

圖19是根據(jù)本發(fā)明的實施例的具有回縮的夾鉗構件及先前由夾鉗構件位移的區(qū)域中填充的聚合物的圖15的模具的橫截面圖。

圖20是根據(jù)本發(fā)明的實施例的晶片架組件模具的橫截面圖，其說明預制品及定位于與放置位置相對的模腔中的注射成型澆口的放置位置。

圖21是根據(jù)本發(fā)明的實施例的圖20的晶片架組件模具的橫截面圖，其說明熔融聚合物的注射成型流動動態(tài)。

具體實施方式

參考圖1到4，前開口晶片容器20包括適合于300mm 450mm晶片24的容器部分22及門23。容器部分具有左側壁25及右側壁26、背壁27、底壁28、一對晶片架組件30、附接到所述底壁的運動耦合件32、機器人法蘭34及手動處理附接結構36。晶片24通過由門框41界定的敞開的前部40被接納，從而引導到敞開的內(nèi)部42。

參考圖1及4，門23具有前側43、背側44、可在所述前側接近的閂鎖機構45、及附接于所述背側上的凹部47處的晶片襯墊組件46。晶片嚙合組件具有多個指狀物48，其各自具有V形晶片邊緣接納部分49，其具有斜坡53以用于嚙合晶片的邊緣及頂點除的座接位置54。所述指狀物具有形成兩組堆疊式斜坡55的斜坡。

參考圖1到4及8到13，晶片架組件30可通過連接件50及閂鎖52(其附接到例如容器部分(圖3)的側壁25、26上的凸耳56及小塊57的特征件)附接到側壁25、26。晶片架組件30具有多個晶片架60，其中晶片座接脊62橫向延伸到架60的縱向尺寸。在實施例中，晶片架組件具有多個V形晶片邊緣接納部分64，其各自具有形成一組垂直的堆疊式斜坡66的斜坡65(圖12)。每一V形晶片接納部分64具有V形凹部68的頂點處的晶片邊緣座接位置67(圖11)。參考圖13，在一些實施例中，所述組堆疊式斜坡66可為與架60分離的堆疊式斜坡組件70，且架組件30可被附接到背壁27，例如由圖3中的虛線69所說明的位置處。替代地，還可代替由離散晶片指狀物48提供的堆疊式斜坡將此組件安裝到門23內(nèi)或背側(圖4)。組件70可通過常規(guī)方法(例如，壓入配合具有孔徑的突片71)附接到門上的小塊上或容器部分上或通過類似于用于附接本文所描述的晶片架組件的方法的方法。

參考圖5、6及7，當門23用架60上的晶片24封閉敞開的前部40時，晶片從“架上”座接位置75沿著斜坡76上升以座接于“架間”座接位置77中的V形凹部68的頂點中。當門23移除時，晶片下滑以再次座接于架上。參見即時應用的所有者擁有且出于所有目的以引用方式并入本文中的第6,267,245號美國專利。發(fā)明者已發(fā)現(xiàn)，由晶片容器中使用的常見材料聚碳酸酯形成的斜坡具有高摩擦系數(shù)，且晶片可能不能完全下落到架，這是因為門被移除，如由圖5中的虛線80所說明。一種有效的解決方案是利用PBT作為晶片邊緣接觸表面，已發(fā)現(xiàn)，這大體上消除移除門之后晶片不能完全下落到架的問題。如所說明的晶片邊緣接納部分64的堆疊包括通過包覆成型提供的PBT條84。所述條被接合到PC基底部分86。在其它實施例中，門23可包含具有非PBT晶片嚙合表面的非PBT晶片襯墊。在所述組的堆疊式斜坡由在裝載時轉向的離散指狀物48界定的情況中(圖4)，與PBT相比，聚碳酸酯或其它聚合物的較高摩擦系數(shù)并不是一個因素。此外，因為門被移走，所以晶片將一定會從前或后V形晶片接納部分中的至少一者下降，且接著嚙合架。接著，架將“抓握”晶片，使得其將一定會從門釋放。已發(fā)現(xiàn)，PBT條的使用提供晶片從架間座接位置到架上座接位置的均勻且一致的釋放特性。顯著地，已知PBT可釋放污染物，盡管已發(fā)現(xiàn)在本申請案中利用的量不會明顯增加污染問題。所以本文中適合使用的薄文件條的寬度小于1英寸且長度小于14英寸。

在實施例中，PBT薄膜厚度可為.254mm或在正或負25％的范圍內(nèi)。在其它實施例中，PBT薄膜厚度可為.254mm±.050mm。在其它實施例中，PBT薄膜厚度可為.100到.400mm。在其它實施例中，PBT薄膜可小于.300mm。在其它實施例中，PBT薄膜可小于.500mm。在其它實施例中，PBT薄膜可小于1mm。上述范圍也可適用于其它薄膜，例如PEEK、PTFE、PFA、PC以及其它。此類膜可由聚合物的組合形成且具有添加劑。

參考圖9A到9B及14到19，說明根據(jù)本發(fā)明的實施例的包覆成型序列。例如通過如由各種已知真空成型方法(例如，第3,041,669號美國專利中所描述)所說明的真空成型對圖9A的扁平條90進行預制。所述參考文獻出于所有目的以引用方式并入本文中。所述預制品被配置為預制的條92，如圖9B中所說明。所述預制品具有近似或更好的最終模具形狀及配置，使得其座接于模具94內(nèi)(圖14)。所述預制品被放置于模具94中反映晶片架組件30的堆疊式斜坡66的位置的適當?shù)姆胖梦恢?7中。所述模具是密閉的，如圖15中所展示，使得反映最終部件形狀的模腔91由相應的第一模具部件95及第二模具部件96界定。

可在薄膜插入于組件模具中之前提供合適的紋理化，或模具可具有表面處理以改變最終成型組件中的薄膜表面紋理。

預制品92可具有從所述預制品的功能部分98位移的保持部分93，例如突片，所述預制品從斜坡及V形嚙合部分位移。所述保持部分可由夾鉗構件104抓握或夾持于模具94中，參見圖15及16，所述保持部分可被配置為銷，使得所述預制品在注射成型過程期間在熔融聚合物100的流動期間被固持于適當位置中?？墒褂萌舾纱祟悐A鉗構件，且其理想地被定位于預制部件的“上游”側上，如圖16中所見。在模具模腔已被填滿(圖17)使得熔融聚合物不流動或已大體上停止流動之后，夾鉗構件104回縮(圖18)。接著，聚合物可回填到先前由夾鉗構件104位移的區(qū)域107中?？衫脢A鉗構件的其它配置，例如如由圖18及19中的虛線所說明在第一模具零件95中操作的掛鉤零件109。

除使單個膜插入成型外，多個膜可經(jīng)層壓以形成用于可模制接合到半導體組件處理裝置的復合膜結構。例如，各種膜層可包含本文所列的不同性能或密封特性或提供其組合。能想象到膜層壓領域的技術人員已知的無數(shù)膜層壓技術以結合本發(fā)明的實施例使用。例如，第3,660,200號、第4,605,591號、第5,194,327號、第5,344,703號及第5,811,197號美國專利揭示熱塑性層壓技術，且所述美國專利出于所有目的以全文引用方式并入本文中。

參考圖20及21，說明用于使預制品保持于適當位置中的另一成型方法。預制品92如上述方法中那樣被放置于放置位置97中。第二模具零件包含用于注射熔融聚合物的澆口116，且所述澆口定位于預制品放置位置97直接相對的模具模腔處。移動的熔融聚合物抵靠預制品的驅動力有效地將預制品固定于第一模具零件上的適當位置中。箭頭指示熔融聚合物的流動方向。也可利用其它已知技術將預制品固定于適當位置中。

本申請案中的所有段落中的上述參考文獻出于所有目的以全文引用的方式并入本文中。

本說明書(其包含通過參考并入的參考文獻、任何所附權利要求書、摘要說明書和附圖)中所揭示的所有特征及/或如此揭示的任何方法或過程的所有步驟可以除其中手動排除的至少部分此類特征及/或步驟的組合外的任何組合組合。

本說明書(其包含通過參考并入的參考文獻、任何所附權利要求書、摘要說明書和附圖)中所揭示的每一特征可由適合相同、等效或類似目的的替代特征取代，除非另外明確陳述。因此，除非另外明確陳述，否則所揭示的每一特征僅作為等效或類似特征的通用系列的一個實例。

本發(fā)明不限于前述實施例的細節(jié)。本發(fā)明延伸到本說明書中(其包含通過參考參考文獻并入的任何者、任何所附權利要求書、摘要說明書和附圖)揭示的特征中的任何新型一者或任何新型組合，或者延伸到如此揭示的任何方法或過程的步驟的任何新型一者或任何新型組合。本申請案的所有段落中的上述參考文獻出于所有目的以全文引用方式并入本文。

盡管本文已說明并描述特定實例，但所屬領域的一般技術人員應了解，經(jīng)計算以實現(xiàn)相同目的的任何布置可取代所展示的特定實例。本申請案希望涵蓋本標的物的修改或變化。因此，希望本發(fā)明由所附權利要求書及其合法等效物以及以下說明性方面定義。本發(fā)明的上述方面、實施例僅描述其原理，且不應被認為是具限制性。相關領域的技術人員應想到本文中所揭示的本發(fā)明的另外修改，且所有此類修改被認為是在本發(fā)明的范圍內(nèi)。