具有粒子罩的晶片容器的制造方法
【专利摘要】可在诸如FOUPS的晶片容器内的顶部晶片以上设置一个或多个粒子罩，以防止微粒积聚在晶片上。该粒子罩或屏障可由兼容的材料形成以保持低于5%的RH，特别是不会吸收大量水以及将所吸收的水分带入容器中的材料。在实施方式中，发现合适的特别材料包括环烯烃聚合物、环烯烃共聚物和液晶聚合物。在特定的实施方式中，FOUP可设置有超过工业标准的25条狭槽的额外狭槽，以容纳专用屏障。在实施方式中，该屏障可以是与晶片形状相对应的固体薄形。在实施方式中，该屏障可具有与在容器中发现的微粒相反的固有电荷性质，从而将微粒吸至该屏障。在实施方式中，该屏障可具有孔，如狭槽或其他开口，以促进电荷发展用于增强将微粒吸至该屏障的吸引力。在实施方式中，该屏障可改造到现有晶片容器，例如FOUPS上。在实施方式中，该罩可符合特定FOUP配置的内部结构。
【专利说明】具有粒子罩的晶片容器
[0001]相关申请
[0002]本申请要求2011年5月3日提交的美国临时专利申请号61/482，151的权益，其公开的内容通过引用方式全部并入本文。
【背景技术】
[0003]控制微粒和其它污染物在半导体加工中一直是至关重要的。因此，加工成集成电路的晶片在封闭环境中存储和运输，通常为前开口盒，有时也被称为FOUPS (前端开口片盒)和FOSBS (前端开口装运箱)。这些晶片容器将晶片保持在间隔排列的堆叠阵列中，并具有可自动开启的密封门。该容器还具有允许搬运以及自动进入晶片的特点。随着电路尺寸有所下降，晶片控制(containment)环境完整性的重要性有所增加。在高级半导体的处理中，特别是40nm和以下，已发现晶片的含水率控制在或低于10%或5%的相对湿度(“RH”)对所需的集成电路产量来说是非常有益或关键的。为了控制运输和储存晶片的晶片载体内的水分，气体净化，如氮气用来代替环境空气。
【发明内容】
[0004]已经发现，在FOUPS和FOSBS中保持晶片控制环境在5%以下的相对湿度会产生微粒问题，特别涉及在间隔排列的堆叠阵列中的顶部晶片，以及特别是在通过它们位于FOUPS顶部的自动凸缘运送FOUPS的过程中。这意味着要提供增强的微粒控制，特别是在保持约5%以下的RH的应用中。
[0005]可在诸如FOUPS的晶片容器内提供放置在顶部晶片以上的粒子罩，以防止微粒积聚在晶片上。该粒子罩或屏障(barrier)可由兼容的材料形成以保持低于5%的RH,特别是不会吸收大量水以及将所吸收的水分带入容器中的材料。在实施方式中，发现合适的特别材料包括环烯烃聚合物、环烯烃共聚物和液晶聚合物。在特定的实施方式中，FOUP可设置有超过工业标准的25条狭槽的附加狭槽，以容纳专用屏障。在实施方式中，该屏障可以是与晶片形状相对应或覆盖晶片形状的固体薄形。在实施方式中，该屏障可具有与在容器中发现的微粒相反的固有电荷性质，从而将微粒吸至该屏障。在实施方式中，该屏障可具有孔，如狭槽或其他开口，以促进电荷发展用于增强将微粒吸至该屏障的吸引力。在实施方式中，该屏障可改造到现有晶片容器，如FOUPS上。在实施方式中，该罩可符合特定FOUP配置的内部结构。在实施方式中，第25条狭槽可用作屏障，其保护在第24条狭槽内的晶片不受从晶片容器顶部脱落的微粒之害。
[0006]本发明实施方式的特点和优势是屏障提供了在自动凸缘/外壳界面和最上面晶片中间的罩。已发现此区域是微粒来源，特别是当由自动凸缘输送该晶片容器时。所述微粒落在所述屏障上，而不是在最上面的晶片上。
[0007]本发明实施方式的特点和优势是屏障可由聚碳酸酯、聚醚酰亚胺或环烯烃共聚物形成，所述聚合物可以是天然的或具有紫外线防护的。所述聚合物可具有碳粉、碳纤维和/或碳纳米管。[0008]本发明实施方式的特点和优势是屏障可由聚醚醚酮或液晶聚合物形成。所述聚合物可以是天然的，或可具有碳粉、碳纤维和/或碳纳米管。
[0009]本发明实施方式的特点和优势是一种方法，其中容器用净化气体，如氮气净化，以保持RH在5%以下，以及还提供屏障以控制在最上面晶片上的微粒，该方法可包括使用选择的材料来保持RH在5%以下。该选择的材料可在屏障内。该选择的材料还可包括晶片容器的其它部分或全部或基本上整个的晶片容器。该选择的材料可以是环烯烃聚合物、环烯烃共聚物、液晶聚合物、聚醚醚酮。
[0010]本发明的实施方式包括具有用于屏障、改装屏障、槽形屏障、多孔屏障、符合容器结构配置的屏障的附加狭槽的前端开口晶片容器以及具有多个屏障的容器。
[0011]本发明特定实施方式的特点和优势是为前端开口晶片容器内的顶部晶片提供微粒控制，其中晶片容器的RH维持在5%以下。该微粒控制包括在最上面晶片的正上方的位置中水平延伸的罩，并且该罩放置在晶片容器的顶壁结构的下方。
[0012]特定实施方式的特点和优势是在粒子罩中的孔促进空气或气体流通过该屏障，以允许该罩发展来自逆向经过该罩表面的气体的电荷。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1是被称为FOUP的晶片容器的透视图，其适用于本发明。
[0014]图2是晶片容器的具有第26条狭槽以及插入其中的微粒罩的容器部分的透视图。
[0015]图3是具有适于与其组装或改装的微粒罩的FOUP的分解透视图。
[0016]图4是适合于在图1所示的组装FOUP上改装的晶片罩的透视图。
[0017]图5是表示在图1和3的FOUP的内部晶片支撑结构上的图4的晶片罩的俯视图。
[0018]图6是从根据与图1和3相一致结构的FOUP容器部分向上看进去的透视图，还示出了所述FOUP的底部部分。
【具体实施方式】
[0019]参照图1、2和3，示出了被称为FOUP的前端开口晶片容器20，通常包括容器部分24和门26。该容器部分具有前开口 27和大小能容纳门26的门框27.2。该容器部分具有带顶壁27.8的顶部27.6、一对侧壁28、带背面壁28.8的背面28.6以及具有三个凹槽运动联结件30的底部29。该门密封地与容器部分接合，并通过闩锁机构32进行闭锁。图1的门具有手动把手36和在门的前侧40上露出的键孔38。自动凸缘44安装到容器部分的顶部，并用于在其中的晶片加工过程中架空运输晶片容器。各组件通常可由注模的热塑性塑料，如聚碳酸酯形成。在其它实施方式中，组件可由下列低吸湿性材料形成:环烯烃聚合物、环烯烃共聚物、液晶聚合物、聚醚醚酮的其中之一或组合。
[0020]参照图2和3，该容器部分具有专用于容纳粒子罩50的附加狭槽48。所述狭槽可以是第26条狭槽，比300mm晶片容器，例如所示配置中的常规和行业标准狭槽数多了一条。在其它实施方式中，第25条狭槽可用于粒子罩。在具有粒子罩的狭槽下面的狭槽容纳晶片
51。该罩与顶壁和最上面的晶片隔开，以收集或防止从容器部分的顶部产生或源自容器部分的顶部的微粒落在最上面的晶片上。在某些情况下，通过由该自动凸缘运输该容器而给予顶壁结构53的压力可由该顶壁结构产生或释放微粒。[0021]该粒子罩层可配置为直接与容纳在容器中的晶片的尺寸和形状相对应，并在第25条狭槽，最上面晶片狭槽54中的晶片的正上方。在实施方式中，该罩可成形为基本上覆盖最上面的晶片。在实施方式中，该粒子罩可略大于包含在晶片容器中的晶片。即，直径尺寸约大0.5?2%。在其它实施方式中，直径尺寸约大2?5%。
[0022]该晶片容器具有净化端口 56，用于该晶片容器关闭时净化其内部。这种净化端口可位于容器部分的前部或后部，通常在运动联结板58的同一外侧底部上。如在本发明的所有者拥有的美国专利号为7，328，727中公开的端口公开了净化端口的合适配置。所述专利通过引用的方式并入本文。
[0023]该罩可由具有固有电荷的材料制成，该电荷与晶片容器中微粒所携带的电荷相反。这种相反的电荷将导致微粒吸引到该罩上并粘在上面。该罩还可由高度抗吸水性的材料形成，例如环烯烃聚合物、环烯烃共聚物、液晶聚合物和聚醚醚酮。该罩可由这些材料的任意一种或这些材料的任意组合或任意材料与其它材料的组合形成。该罩还可具有导电性和/或静态耗散特性，由另外的碳粉、碳纤维和/或碳纳米管所提供。通过将罩容纳在第26条狭槽中的架子上，还利用该架子也是导电材料或至少是静电耗散的且连接到地面，该罩将有效地接地。
[0024]在应用中，其中容器内部的RH保持在低湿度水平，例如低于10%或低于5%，使用上述材料有助于保持低的RH。在实施方式中，净化可降低RH至低于10%，其中至少保持30分钟。在实施方式中，净化可降低RH至低于5%，其中至少保持30分钟。在实施方式中，净化可降低RH至低于10%，其中逐渐上升。在实施方式中，净化可降低RH至低于5%，然后逐渐上升。已发现如此低的RH引起了促进微粒产生的倾向，特别是在临近该自动凸缘44的容器部分内的顶部，并与通过自动凸缘架空运输该容器有关。覆盖最上面晶片的罩的存在防止在晶片叠层的上方产生的或存在的微粒落在最上面的晶片上。由低吸湿性材料形成的罩减少了晶片容器中RH的上升。
[0025]参照图3、4、5和6，示出了具有关联的粒子罩64的晶片容器60的另一个实施方式。该罩的大小可符合由该申请的拥有者Entegris公司制造的F300 FOUP的配置。该罩具有主体部分66和翼片(tab) 68以及中央狭槽70。该罩符合F300F0UP的顶部内侧结构76。该狭槽70紧密配合支撑结构，特别是晶片盒部分80的桥接件79上的上部78，其连接到所述容器部分24外部上的自动凸缘44上。该晶片盒部分具有两套由所述桥接件连接的晶片架子81。该狭槽70的大小可以是过盈配合，使得该罩保持在适当位置。可选择地，可用棘爪、柄脚、掣爪或紧固件将罩保持到位。
[0026]除了这种FOSB的300mm晶片容器之外，本发明还适合用于450mm的晶片容器，特别是那些利用容器顶部上的自动凸缘来运输的容器。
[0027]该罩具有配置为狭槽82的孔或开口，其呈现格栅结构。这允许净化气体或周围大气通过所述孔，提高了气体与表面的接触，这被认为是增加了该罩的电荷，从而增加了将微粒吸引到罩上的吸引力。该罩放置在最上面晶片槽的上方。在可选择的实施方式中，两块板可彼此覆盖，使得一块板的开口在水平方向上与另一块板的开口偏离，而不会为来自上述两块板的微粒提供到最上面晶片的直接垂直路径。在另一实施方式中，该孔可与垂直方向成角度，使得不会为来自晶片容器顶部的微粒提供到晶片的直接路径或减少的直接路径，同时仍然允许空气或气体通过所述板来吸引电荷。在另一实施方式中，板可具有两层或两层以上由垂直间隙分隔的微粒收集表面，通过该垂直间隙空气或气体可穿过。这样的空气或气体在净化或打开和/或关闭门的过程中可穿过所述板。
[0028]该粒子罩的尺寸可基本上覆盖晶片或完全覆盖晶片。当在本文中使用“基本上”时，是指75%以上，即该粒子罩在晶片的垂直正上方覆盖了至少75%的晶片面积。在其它实施方式中，晶片顶表面的90%将由粒子罩覆盖。在其它实施方式中，该粒子罩将覆盖100%的晶片顶表面区域。
[0029]可放置该粒子罩，使得在该粒子罩和最上面的晶片之间存在至少Icm的间隙或间距。在实施方式中，该粒子罩和最上面的晶片之间的间距在Icm和3cm之间。在实施方式中，在顶壁结构和该粒子罩之间有至少0.5cm的间隙或间距。在实施方式中，在顶壁结构和该粒子罩之间有至少Icm的间隙。在实施方式中，在顶壁结构和该粒子罩之间有在0.5cm和2cm之间的间隙。
[0030]该罩结构还可由具有固有电荷的材料形成，该固有电荷与由晶片容器中微粒所携带的电荷相反。这种相反的电荷将导致粒子吸引到该罩上并粘在上面。该罩还可由高度抗吸水性的材料形成，例如环烯烃聚合物、环烯烃共聚物、液晶聚合物和聚醚醚酮。该罩还可具有导电性和/或静态耗散特性，由另外的碳粉、碳纤维和/或碳纳米管所提供。通过与该晶片盒部分接合，其中该晶片盒部分由导电性材料形成或至少是静态耗散的，并连接到地面，该罩将有效地接地。在实施方式中，该罩可由金属形成。
[0031]美国专利号为RE38, 221,6, 010，008,6, 267，245,6, 736268,5, 472，086,5, 785，186、5，755，332和PCT公开文本W02008/008270、W02009/089552中示出了晶片容器、密封件、特征
件和其它晶片容器结构和组件。公布的专利和发明由本申请的所有者拥有。此外，参阅美国专利号5，346，518，其示出了蒸汽去除元件。这些专利和公开文本通过引用方式并入本文。
[0032]本发明可以其它特定形式来体现，而不脱离其精神或本质属性；并且因此理想的是，本实施方式被认为在所有方面均是说明性的，而不是限制性的，参照所附权利要求而不是前面的描述来表示本发明的范围。
【权利要求】
1.具有增强的粒子防护的晶片容器，包括具有前开口的容器部分和大小能关闭该前开口的门，该容器部分具有带顶壁的顶部、一对侧壁、带背面壁的背面和带三个外露的凹槽运动联结件的底部，该顶壁、侧壁、背面壁、底部限定了开放的内部，该容器部分还包括位于开放内部的两套相对的架子，在容器部分的每一侧限定了多个狭槽，包括最上面的狭槽，用于容纳通过前开口的晶片，该晶片容器还包括在该容器部分的顶部从该容器部分向上延伸的自动凸缘， 该晶片容器还包括通常配置为平板的粒子罩，该粒子罩在与该自动凸缘相对的容器部分的顶部处的开放内部，连接到容器部分并与顶壁间隔开，从而收集在顶壁产生的微粒，并防止它们落在最上面狭槽内的晶片上。
2.根据权利要求1所述的晶片容器，其中该板包括配置为多个狭槽的多个孔。
3.根据权利要求1或2任何一项所述的晶片容器，其中该粒子罩具有周长，其符合并沿着该背面壁、侧壁和前开口，并且大小至少基本上覆盖在最上面的晶片狭槽中的晶片。
4.根据权利要求1-3中任何一项所述的方法，其中该罩由环烯烃聚合物、环烯烃共聚物、液晶聚合物、聚醚醚酮其中之一形成。
5.根据权利要求1-4中任何一项所述的晶片容器，其中所述两套相对的架子在晶片容器内部的晶片容器顶部通过桥接件彼此连接，该两套相对的架子和桥接件彼此统一，其中所述自动凸缘与桥接件接合。
6.根据权利 要求1-5中任何一项所述的晶片容器，其中所述罩通过过盈配合、柄脚，掣爪和棘爪机构的其中之一保持在适当位置。
7.在晶片容器中提供增强的粒子防护的方法，包括: 为前开口晶片容器提供净化，使晶片容器中的相对湿度在5%以下； 通过晶片容器顶部上的自动凸缘运送该晶片容器，从而在晶片容器内部的晶片容器顶部产生微粒； 在晶片容器内的最上面晶片和晶片容器顶部之间通过放置其间的粒子罩而提供屏障，并且由该晶片容器支撑该晶片罩。
8.根据权利要求7所述的方法，还包括提供由低吸湿性材料构成的晶片罩，该材料由环烯烃聚合物、环烯烃共聚物、液晶聚合物、聚醚醚酮的至少一种形成。
9.根据权利要求7或8任何一项所述的方法，还包括向粒子屏障提供不同于晶片上电荷的电荷，从而微粒吸引到粒子屏障上，而非晶片上。
10.根据权利要求7、8和9中任何一项所述的方法，还包括为该屏障提供有多个孔，用于通过穿过该孔的气体或空气之一产生电荷。
11.具有增强的粒子防护的晶片容器，包括具有前开口的容器部分和大小能关闭该前开口的门，该容器部分具有带顶壁的顶部、一对侧壁、带背面壁的背面和带三个外露的凹槽运动联结件的底部，该顶壁、侧壁、背面壁、底部限定了开放的内部，该容器部分还包括位于开放内部的两套相对的架子，在容器部分的每一侧限定了多个晶片狭槽，包括最上面的晶片狭槽，用于容纳通过前开口的晶片，该晶片容器还包括在该容器部分的顶部从该容器部分向上延伸的自动凸缘， 该晶片容器还包括放置在最上面晶片狭槽和顶壁的中间且放置在自动凸缘下面的粒子罩，该粒子罩提供了屏障以防止在顶壁产生的微粒落在最上面晶片狭槽内的晶片上。
12.向晶片容器中的晶片提供增强的粒子防护的方法，包括:保持晶片容器中低于10%的低RH超过30分钟，并通过在晶片容器的顶壁和晶片叠层之间提供可去除的粒子罩来控制存在于容器内的顶部或在此散发的微粒，所述屏障基本上覆盖了最上面的晶片。
13.向晶片容器中的晶片提供增强的粒子防护的方法，包括: 在前端开口晶片容器的顶部狭槽中插入粒子罩； 使空气或气体通过该粒子罩中的开口，然后在该粒子罩中产生用于吸引微粒的电荷；以及 用所述电荷吸引微粒并粘在所述粒子罩上。
14.根据权利要求13所述的方法，还包括确定该粒子罩的大小并布置该粒子罩以基本上覆盖最上 面的晶片。
15.根据权利要求13或14所述的方法，还包括降低RH至低于10%。
16.根据权利要求13或14所述的方法，还包括降低RH至低于5%。
17.根据权利要求13-16中任何一项所述的方法，还包括通过晶片容器顶部的自动凸缘运送该晶片容器。
18.具有增强的粒子防护的晶片容器，包括具有前开口的容器部分和大小能关闭该前开口的门，该容器部分具有带顶壁的顶部、一对侧壁、带背面壁的背面和带三个外露的凹槽运动联结件的底部，该顶壁、侧壁、背面壁、底部限定了开放的内部，该容器部分还包括位于开放内部的两套相对的架子，在容器部分的每一侧限定了多个狭槽，包括最上面的狭槽，用于容纳通过前开口的晶片，该晶片容器还包括在该容器部分的顶部从该容器部分向上延伸的自动凸缘和一对用于净化该晶片容器的净化端口， 该晶片容器还包括通常配置为平板的粒子罩，该板具有多个在其上的开口，该粒子罩在与该自动凸缘相对的容器部分的顶部处的开放内部，连接到容器部分并与顶壁和最上面的狭槽间隔开，其大小基本上将最上面狭槽内的晶片和顶壁屏蔽开，从而收集在顶壁产生的微粒，并基本上防止它们落在最上面狭槽内的晶片上。
19.在运送的过程中通过晶片容器上的自动凸缘向晶片容器中的晶片提供增强的粒子防护的方法，该方法包括:保持晶片容器中低于10%的低RH超过30分钟，并通过提供在晶片容器的顶壁和晶片叠层之间布置的可去除粒子罩来控制存在于容器内的顶部或在此散发的微粒，所述屏障基本上覆盖了晶片叠层的最上面晶片。
20.根据权利要求19所述的方法，还包括提供由低吸湿性材料构成的晶片罩，该材料由环烯烃聚合物、环烯烃共聚物和液晶聚合物以及聚醚醚酮的至少一种形成。
21.根据权利要求19或20所述的方法，还包括向该晶片罩提供电荷以吸引微粒。
【文档编号】B65D85/38GK103765569SQ201280033141
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2012年5月3日 优先权日:2011年5月3日
【发明者】马丁·L·福布斯, 约翰·伯恩斯, 马修·A·富勒 申请人:恩特格里公司