[发明专利]最小化门挠曲的前开式晶圆容器

说明书

本申请案主张2010年10月20日申请的美国临时专利申请号61/394，770的优先权，该美国临时专利申请以引用的方式并入本文中。

技术领域

例如计算机芯片等集成电路（IC)是由硅晶圆制成。该硅晶圆需要在其运输期间及在各制造过程步骤之间保持于极其干净且无污染的环境中。另外，用于运输和/或储存半导体晶圆的容器的所需或期望的特性包括轻量、刚性、洁净、有限的气体排放、以及划算的可制造性。当容器被封闭时，该容器提供晶圆的气密性或接近气密性的隔离。简而言之，此类容器需要保持晶圆洁净、无污染且不受损坏。

塑料容器被用于在过程步骤之间运输及储存晶圆已达数十年之久。所选的聚合物材料提供充分的特性。此类容器具有严格受控的公差，以与处理设备以及用于运输该容器的设备/机器人交界。而且，较佳的是此种塑料容器中利用不使用例如螺栓等金属紧固件即可附装及移除的组件。金属紧固件当被插入和移除时会引起微粒的产生。

在成本效益及改善的制造能力驱动下，制造半导体时所用的晶圆的尺寸在增大。如今，若干制造设施使用300毫米晶圆。随晶圆的尺寸增加和电路的密度增加，电路易受越来越小的微粒和其他污染物的影响。因此，随晶圆尺寸的增加，容器的尺寸也在增加；因晶圆更易受更小的微粒和其他污染物的影响，所以使晶圆保持洁净和无污染的要求已变得更加严格，进而使容器的尺寸增加。另外，载具需在剧烈的自动搬运中保持其性能，此种自动搬运包括由位于容器顶部的自动凸缘来提升载具。

前开式晶圆容器已成为用于运输和储存大直径300毫米晶圆的行业标准。在此类晶圆容器中，前门可闩锁至容器部并封闭正面存取开口，晶圆通过该正面存取开口自动式地插入和移除。当容器装满晶圆时，该门被插入至该容器部的门框架中并闩锁至该门框架。当进行安放时，该门上的衬垫则提供向上、向下及向内的约束。

在制造用于容纳和/或运输较大晶圆的前开式塑料容器（例如300毫米容器）时所发现的问题是容器的顶部、底部、侧面、正面及背面上所用的塑料的广阔区域在容器被提起时可能会由于晶圆负载重量增加而弯曲，且前门和后侧可能会由于容器的前门和后侧上的晶圆衬垫之间的晶圆的保持而朝外弯曲。

半导体行业如今正趋于使用更大的，450毫米直径的晶圆。直径更大的晶圆尽管提供成本效益，然而也会提供增大的易碎性、更大的重量、以及与搬运和储存该更大晶圆于塑料制成的容器中相关联的尚未发现的难题。与顶部、底部、侧面、正面及背面上的塑料的广阔区域相关联的弯曲和相应问题加剧。

随着被处理晶圆在尺寸上的显著增大，较小尺寸的晶圆所不具有的新难题和问题随之出现。由于现有设备兼容性和成本压力，用于450毫米晶圆的许多标准，例如容器中晶圆的数目以及晶圆之间的间距等可能非常好地保持300毫米晶圆容器标准。并且当然，随着晶圆的直径增大，该晶圆会相应地变重。容纳与标准化300毫米容器中提供的晶圆相同数目的450毫米晶圆的晶圆容器预期具有大约40磅的重量。在此重量下，人工搬运开始变得更加困难。

对较大容器使用类似厚度的聚合物壁可能无法使容器具有足够的结构刚度。即，预期该容器会由于聚合物的较大尺寸和较大的广阔区域而在装载、转移及装运时在尺寸上较不稳定。加厚该壁并且添加显著的强化结构则会进一步增大450毫米晶圆容器的重量。

此外，传统的300毫米晶圆容器通常是注塑成型的。预期将难以充分控制利用类似注塑成型方式及类似或更大壁厚度的较大容器的尺寸。目前，300毫米晶圆容器一般使用壳体作为主要结构构件来定位用于与晶圆和外部设备交界的组件，即晶圆支撑件及运动耦合机器界面。

另外，随着密封地容纳门的开放正面的面积，开放的内部体积将显著增大。这表明该门与该容器部之间的密封问题更加难以解决。

较大尺寸的晶圆还将具有明显更大的下垂程度并需要使用较小晶圆所不需要的独特支撑件，该更大的下垂程度会使晶圆在搬运及运输期间更易损坏。该更大的下垂程度使得在仍允许由机械手臂自动地放置和移除晶圆的同时难以维持晶圆间之间所期望的间距。

因此，期望开发出用于450毫米晶圆容器的前开式配置，该前开式配置具有用于最小化晶圆下垂程度并最小化容器重量的设计属性。另外，提供改善的门密封特性的配置是所期望的。此外，在自动地搬运晶圆期间为了在晶圆容器中储存450毫米晶圆而提供增强的晶圆支撑件的配置是所期望的。

发明内容