TWI410360B - 具有可調整內徑之晶圓容器 - Google Patents

Description

具有可調整內徑之晶圓容器

本發明係有關於一種用於輸送半導體晶圓之容器改良。本發明尤指晶圓容器包含防止移動至該等晶圓之夾固側壁。

在半導體處理過程中，晶圓一般必須在加工或移至其他設備之間被輸送。半導體晶圓是脆弱的，若晶圓表面受損，則沒有任何利用價值。因此必須封裝輸送半導體以降低傷害程度。在輸送時，多數個半導體晶圓係堆疊於一輸送容器內。目前已有許多銷售的封裝產品與專利品，並且都已獲得專利，嘗試降低對矽晶圓的損害。以下係該等專利產品揭露的實例。

美國專利號US2006/0042998(2006年3月2日公告Cliffton C. Haggard等人申請之專利)揭露使用一設置於該等晶圓上方之緩衝插入件。當該外蓋密封該緩衝插入件時，該等支撐部件係頂推該外蓋內部。這樣導致該緩衝構件順沿著該晶圓之接觸點。雖然該干擾減緩晶圓移動，但是該等晶圓以垂直方向儲存，而且該緩衝構件係於該外殼靠近時被施加。該輸送器封閉端係向下壓該緩衝件，而非於該緩衝件上滑動。該緩衝件還未進一步與該外殼整合，且係一個別零件。

美國專利號7,100,772(2006年9月5日公告John Burns等人申請之專利)揭露一容納裝置，係藉由於一半導體側邊推動之數個方法來固定半導體晶圓。在所有實施例中，該外殼有一半搭配一設置於該外殼另一半的臂部，以於該半導體之該等側邊上按壓。於一實施例中，一負載有活塞之彈簧係推動分部構件。於另一實施例中，一活動樞紐上之一臂部係被推動並接觸該晶圓。雖然該專利揭露一減緩晶圓移動之晶圓載體，但是該等晶圓係以垂直方向儲存，且該緩衝件係於該外殼之封閉端被施壓。該輸送器封閉端係向下壓該緩衝件，而非於該緩衝件上滑動。該專利係使用多數臂部，每一個臂部係對應用於一晶圓。該上蓋於該緩衝墊上向下推，而非於該等臂部上滑動來構成緩衝。

本發明之一目的係提供一種半導體晶圓容器，係限制該晶圓於該容器徑向移動程度。而限制徑向移動是重要的，因為在輸送時，必須堆疊於墊圈上之「受碰撞」晶圓不會以徑向移動至含有該等焊錫凸塊的區域內，其中該等墊圈必須只能接觸該晶圓周圍。該等改良使該晶圓容納裝置更能保護半導體晶圓，而且針對受碰撞與非受碰撞晶圓減緩晶圓徑向位移。該設計使該等垂直堆疊晶圓之間得設置墊圈或者不設置墊圈。

本發明之一目的係提供該半導體晶圓容器，其結合有可撓性側壁區段。該可撓性側壁或者側壁區段係徑向向內移動，並於該晶圓與該容器之主要內徑之間佔去剩餘空間。該可撓性側壁減緩該等晶圓之移動，或者得包含隨該等側壁移動之插入件而減緩該等晶圓移動。該等側壁區段構成位於該上蓋與平板間之一干涉，或者藉由該上蓋及/或底部構件內之組接斜面。該可撓性側壁區段得由含有可撓性插入件之各別組件構成，或者得結合至該基部之一部份。

本發明之一目的係提供該半導體晶圓容器，其係包含一限制側壁之可撓性平板。該可撓性平板係被設置於該晶圓容器之主要內壁內。該可撓性側壁區段得單存為該側壁之一可撓性部分，或是為一縮減該晶圓容器與該晶圓或晶圓堆疊之間徑向間隙之特殊平板。該結構亦得包含彈性插入件徑向移動，該等插入件係被嵌入於該等側壁內，而且由該上蓋組接以移動該彈性插入件之垂直特徵。

本發明之又一目的係提供該半導體晶圓容器，其包含有可撓性插入件，其係被嵌入於該可撓性側壁上或側壁內。該插入件係一可撓性或者彈性插入件，利用一彈性材料作為各別構件或者超模壓於該等側壁上。該側壁得包含孔洞或是槽孔供該插入件插入以及固定。

本發明之又一目的係提供該半導體晶圓容器，其係包含組接斜面。當該等側壁區段徑向向內推動，一般的方向為垂直方向。當載有該晶圓堆疊時，使用斜面係可降低該上蓋與底部構件組合在一起之需求力道。該斜面係位於該可撓性側壁或者平板區段背部，並且該上蓋具有一對應斜面，該上蓋組接該可撓性側壁斜面並向內徑向驅動該平板。

以下將配合附圖之實例來詳細說明本發明之其他要項及優點。

首先，請參閱第一圖所示，係為晶圓容器之分解立體圖，其顯示該晶圓容器具有複數個晶圓設置於兩個晶圓容器夾具殼之間；其包含有：

複數個半導體晶圓20、21、22係位於具有晶圓分離器25之上殼50與下殼100之間。該上殼50具有一平坦頂面105，其中，該底殼100分別於底部中央及外周處之表面界定出一內側基部表面102及一基部表面103，該內側基部表面102延伸至該基部表面103之外側，其中該底殼具有一肋部模型件101，其係支撐大部份半導體晶圓20之底部並讓內側基部表面102與基部表面103之結構強度提高。上殼50與下殼100具有平坦矩形或方形基部。由底殼100垂直延伸之複數個內肋壁110、111，係保護該等半導體晶圓20、21、22免於因位移而受損。一肋部115係由該底殼之外緣延伸設置，並提供一區域標示該晶圓載體。除了該標示區域之外，該晶圓載體具有一用於RF ID標籤65(如第5圖所示)之區域以插入至該晶圓載體外殼內。具有該部件之區域其標示係確認該RF ID之位置，輔助掃描該RF ID，並且排除掃瞄載體所有側邊需求以找出RF ID。

構成於該上殼之該等內部肋部側壁係提供可撓性側壁區段，該等可撓性側壁區段隨著該上殼50被插入至該底殼100內而彎曲。於該較佳實施例中，有四個垂直肋部，且每一垂直肋部皆具有兩個可撓性側壁。當該等側壁彎曲時，該等側壁係徑向向內或同心向該晶圓載體之中心推進，以縮減該中心內穴之內部直徑，及固定該等晶圓20、21、22、晶圓隔離器及/或墊圈25。該應用詳細說明圖請參照第二至第六圖。

第二圖係為具有肋部110、111、112、113之底殼俯視圖，且每一肋部具有兩個可撓性側壁。請參照第3圖，其顯示可撓性側壁，該圖式係顯示肋部110上有兩個側壁區段122、123。每一可撓性側壁122、123分別具有一組接的凸出部124、125，其係由一於該上殼內之嚙合肋部推動。當該上殼於底殼被向下推動時，該等凸出部124、125朝該晶圓載體中心被推動。

該等側壁122、123會於該肋部110之外部受限部位彎曲，而且彎進該晶圓載體中心。因為有八個可撓性側壁位於該晶圓載體周圍，因此該等側壁會全部一起向內移動，於該晶圓上由所有方位推進，以將該晶圓固定於該晶圓載體中心。一起移動所有側壁係進一步防止損害該等晶圓，因為未以單一方向被推動，當該上殼被移除時，該晶圓不會逆向移進一中立位置內，因為該等晶圓全部被固定，且由複數個方向鬆開。

請參照第三圖，四個定心肋部126其中有一個係位於該等凸出部124、125之間。該定心肋部係輔助組接該上、下晶圓載體外殼，並且讓該垂直側壁或肋部具有硬度。請繼續參照第三圖之鎖定凸出部或鎖定件70。該鎖定凸出部或鎖定件70之該等特徵與功能詳細說明請合併參照本案發明人之第12/548,368及12/606,921之專利說明書。四個鎖定件其中之一鎖住於該上殼之槽孔內，並於輸送該等晶圓期間，將該晶圓載體兩半部固定在一起。該等凸出部124、125與位於上殼的傾斜肋部一起被推動。該等傾斜組接肋部詳細說明請參照第四圖。

請同時參閱第四圖所示，係為上殼之立體截面圖，以顯示八個斜面組接肋部之其中之一肋部。該上殼截面圖能較清楚呈現由該外肋部側壁54延伸之肋部143。該外肋部側壁54係呈連續狀構成於該晶圓凹穴周圍，以防止汙染物進入或侵入任何欲置放於該晶圓載體內的半導體晶圓。該肋部143具有一傾斜或呈階梯的側壁區域144，於推動下殼之該等凸出部124、125錐形區域145之前構成一組接起始點，如第五圖所示。該圖亦顯示該凹處75係組接該鎖定凸出部70，如第三圖所示，詳細說明請合併參照本案發明人之第12/548,368及12/606,921之專利說明書。

再請配合參閱第五圖所示，係為底殼之立體截面圖，以顯示該等撓性側壁區段。該鎖定凸出部或鎖定件70(如第3圖所示)已被移除，其清楚顯示出該等撓性側壁122、123。該肋部143(如第四圖所示)組接該等凸出部124、125，而使可向內接合該等可撓性側壁122、123。一定心肋部126係位於該等凸出部124、125之間。於上殼50內之定心肋部係通過兩個肋部143之間，並可防止該等肋部143於該底殼100不適當位置中推動。組接示意圖詳細請參照第六圖。

另，請參閱第六圖所示，係該底殼100之肋部110的可撓性側壁123與該上殼之斜面組接肋部143之側壁立體截面圖。該上殼50係於該底殼100上向下推動，直到該鎖定凸出部或鎖定件70組接，且卡進該上殼50之凹處75內為止。為要隔開兩個外殼，該鎖定凸出部或鎖定件70係由該凹處75被推出，並得以被分開。當該等上殼與底殼被分開，該組接肋部143係由該凸出部125滑出，以致該可撓性側壁123反彈跳開而使該等晶圓鬆開。於該圖式中，一插入件或襯墊127係位於該可撓性側壁內部。該襯墊127得被插入，超模壓或整合於側壁或者由該側壁插入，超模壓或整合。該襯墊127較佳係一彈性件，並可提供額外緩衝給該晶圓，及提高該可撓性側壁之摩擦係數，以抓取該等矽晶圓或墊圈。要注意是該緩衝件或襯墊127之位置並非在該樞紐終端或者直接在一凸出部125後方。該緩衝件或襯墊127係位於這兩個位置之間，其讓該可撓性側壁在與該(等)晶圓接觸點處彎曲。因為該接觸點係位於該樞紐位置與該凸出部位置之間，因此該可撓性側壁具有額外彎曲特性，以進一步讓該等晶圓獲得緩衝。該等緩衝件、襯墊或可撓性插入件127得被嵌入於該可撓性側壁上或側壁內。該插入件係一可撓性或者彈性插入件，利用一彈性材料作為各別構件或者超模壓於該等側壁上。該側壁得包含孔洞或是槽孔供該插入件插入以及固定。該圖係顯示活動樞紐區域128，其中該側壁變薄而得以彎曲。該活動樞紐係由該側壁材料構成，該側壁材料三面並未獲得支撐。該樞紐自由端的壓力係讓該側壁彎曲。該側壁變薄之位置128係可使該側壁於一局部範圍的區域更容易彎曲或者接合。

一用於該晶圓環129之徑向支撐目的是支撐最下方的晶圓環。

因此，本說明書系揭露依半導體晶圓容器之特定實施例。雖然本發明已依據該等特別實施例作說明，但是熟知該技術者將容易明白，並所做之各種變化及修改係不背離本發明申請專利範圍之精神及範疇。

20、21、22．．．半導體晶圓

25．．．晶圓分離器或墊圈

50．．．上殼

54．．．外肋部側壁

100．．．下殼

101．．．肋部模型件

102．．．內側基部表面

103．．．基部表面

105．．．平坦頂面

110、111．．．肋部或內肋壁

112、113．．．肋部

115．．．肋部

65．．．RF ID標籤

70．．．鎖定凸出部或鎖定件

75．．．凹處

122、123．．．側壁區段或側壁

124、125．．．凸出部

126．．．定心肋部

127．．．插入件或襯墊

128．．．活動樞紐區域

129．．．晶圓環

143．．．肋部

144．．．側壁區域

145．．．錐形區域

第一圖係為晶圓容器之分解立體圖，該晶圓容器具有複數個晶圓設置於兩等分晶圓容器之間。

第二圖係為具有肋部與可撓性側壁之底殼俯視圖。

第三圖係為具有兩個可撓性側壁區段之肋部立體圖。

第四圖係為上殼之立體截面圖，以顯示斜面組接肋部。

第五圖係為底殼之立體截面圖，以顯示該等撓性側壁區段。

第六圖係為該可撓性側壁與斜面組接肋部之立體截面圖。

20、21、22．．．半導體晶圓

25．．．晶圓分離器或墊圈

50．．．上殼

100．．．下殼

101．．．肋部模型件

102．．．內側基部表面

103．．．基部表面

105．．．平坦頂面

110、111．．．肋部或內肋壁

115．．．肋部

65．．．RF ID標籤

Claims (20)

1. 一種晶圓容器，其包含：一上殼與一底殼，其係套在一起以構成一具有一內穴之夾具殼，並可用以儲存至少一半導體晶圓；該上殼具有一大體平坦矩形基部，其含有至少一肋部，並以一環向由該基部垂直延伸；該底殼具有一大體平坦矩形基部，其含有至少一肋部，並係由該底殼之基部垂直延伸，其中該底殼之至少一肋部係與該上殼之至少一肋部為同心且不同半徑設置，同時該底殼之至少一肋部係形成一角度小於360°之弧形；其中該底殼之至少一肋部進一步包含至少一個設置於該底殼之活動樞紐，其中該活動樞紐係由至少一可移動之側壁區段構成，其中該至少一可移動之側壁區段係為一可撓性面板，其中該至少一可移動之側壁區段之三個側邊係沒有支撐；其中該至少一可移動之側壁具有一第一封閉斜面；以及該上殼具有一第二封閉斜面，且該第二封閉斜面係組接該第一封閉斜面，因此當該上殼被設置於該底殼上時，該第一封閉斜面會推動該第二封閉斜面，以致朝該內穴以同心力推動該等可移動之側壁。
2. 如申請專利範圍第1項所述之晶圓容器，其中複數個側壁區段徑向移動，使該至少一半導體晶圓與該晶圓容器係為同心設置。
3. 如申請專利範圍第1項所述之晶圓容器，其中該等側壁區段進一步包含多數個彈性插入件，且其係被設置於該側壁區段與該至少一 半導體晶圓之間。
4. 如申請專利範圍第1項所述之晶圓容器，其中該可移動之側壁於該活動樞紐與該第一封閉斜面之間的一區域接觸該至少一半導體晶圓。
5. 如申請專利範圍第1項所述之晶圓容器，其包含至少兩個可移動側壁。
6. 如申請專利範圍第1項所述之晶圓容器，其包含至少四個可移動側壁。
7. 如申請專利範圍第1項所述之晶圓容器，其包含至少八個可移動側壁。
8. 一種晶圓容器，其包含：一上殼與一底殼，其係套在一起以構成一具有一內穴之夾具殼，並可用以儲存至少一半導體晶圓；該上殼具有一大體平坦矩形基部，其含有至少一肋部，並以一環向由該基部垂直延伸；該底殼具有一基部，且其具有由該底殼基部垂直延伸之至少一肋部，其中該底殼之至少一肋部係與該上殼之至少一肋部為同心且不同半徑設置，同時該底殼之至少一肋部係形成一角度小於360°之弧形；其中該底殼係具有由該底殼垂直延伸之至少一鎖定件，其中該底殼之基部至該鎖定件之頂面之距離係小於該底殼之基部至該底殼之至少一肋部之上表面；該上殼係具有至少一鎖定牆，該鎖定牆係具有一底面以及環設於 該牆之一邊緣，其中該底面係位於該上殼之基部下方，其中當該上殼與該底殼結合時，該鎖定件之上表面係低於該牆之邊緣，其中該鎖定牆係包含有一缺口，可供容置該底殼之至少一鎖定件；其中該底殼之至少一肋部具有複數個可撓性側壁區段，其中每一可撓性側壁區段係為一可撓性面板，其中該至少一可移動之側壁區段之三個側邊係沒有支撐；該等可撓性側壁區段係分別具有一第一封閉斜面；該上殼係組接該第一封閉斜面，因此當該上殼被設置於該底殼時，該上殼之至少一肋部組接該第一封閉斜面，並使該等側壁區段徑向向內彎曲至該內穴。
9. 如申請專利範圍第8項所述之晶圓容器，其中該上殼之肋部進一步包含一封閉斜面，其係組接於該第一封閉斜面。
10. 如申請專利範圍第8項所述之晶圓容器，其中該封閉斜面係呈階梯狀。
11. 如申請專利範圍第8項所述之晶圓容器，其中該等側壁區段進一步包含多數個彈性插入件，且其係被設置於該側壁區段與該至少一半導體晶圓之間。
12. 如申請專利範圍第8項所述之晶圓容器，其中該可移動之側壁於該樞紐與該第一封閉斜面之間的一區域接觸該至少一半導體晶圓。
13. 如申請專利範圍第8項所述之晶圓容器，其包含至少四個可移動側壁。
14. 如申請專利範圍第8項所述之晶圓容器，其包含至少八個可移動側壁。
15. 一種晶圓容器，其包含：一上殼與一底殼，其係套在一起以構成一具有一內穴之夾具殼，並可用以儲存至少一半導體晶圓；該上殼具有一大體平坦矩形基部，其係含有至少一肋部，並以一環向由該基部垂直延伸；該底殼具有一大體平坦矩形基部，其係含有至少一肋部，並由該底殼基部垂直延伸，其中該底殼之至少一肋部係與該上殼之至少一肋部為同心且不同半徑設置，同時該底殼之至少一肋部係形成一角度小於360°之弧形；其中該底殼係具有由該底殼垂直延伸之至少一鎖定件，其中該底殼之基部至該鎖定件之頂面之距離係小於該底殼之基部至該底殼之至少一肋部之上表面；該上殼係具有至少一鎖定牆，該鎖定牆係具有一底面以及環設於該牆之一邊緣，其中該底面係位於該上殼之基部下方，其中當該上殼與該底殼結合時，該鎖定件之上表面係低於該牆之邊緣，其中該鎖定牆係包含有一缺口，可供容置該底殼之至少一鎖定件；其中該底殼之至少一肋部進一步包含設置於該平面基部之至少一樞紐，以及活動連接於該樞紐之至少一可移動之側壁區段該至少一可移動之側壁區段可樞轉並接觸該至少一半導體晶圓，其中每一可撓性側壁區段係為一可撓性面板，其中該至少一可移動之側壁區段之三個 側邊係沒有支撐。
16. 如申請專利範圍第15項所述之晶圓容器，其中複數個側壁區段係沿徑向移動，使該至少一半導體晶圓與該晶圓容器為同心設置。
17. 如申請專利範圍第15項所述之晶圓容器，其中當該上殼與該底殼組接時，該至少一可移動側壁係被接合。
18. 如申請專利範圍第17項所述之晶圓容器，其中該接合係配合該上、下殼上之多數個互補肋部。
19. 如申請專利範圍第18項所述之晶圓容器，其中該上殼或該底殼上之至少一互補肋部係呈階梯狀。
20. 如申請專利範圍第15項所述之晶圓容器，其中該上殼或該底殼上之至少一互補肋部係呈斜面狀。