JP2004529493A - 薄型ウエハー挿入体 - Google Patents

Abstract

プラスチック挿入体（２０）は、薄型ウエハー（４９）を周囲部で支持するように構成されたウエハーキャリア（４５）内で薄型ウエハーを支持するように構成されている。本発明は、挿入体、ウエハーキャリアと組み合わせた挿入体および挿入体およびウエハーキャリアによって薄型ウエハーを支持する方法を含む。挿入体（２０）は、好適実施例では側壁内に形成された凹部（５３）内にフィットし、挿入体を固定位置に安定させるために凹部内で締まりどめされるタブ（８０と８２）を使用している。

Description

【技術分野】
【０００１】
本明細書は、２００１年４月１日に出願された米国仮出願第６０／２８０，７４４号の優先権を主張する。本発明はウエハーキャリアに関し、より具体的には薄型ウエハーのための装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
集積回路は結晶ウエハー、典型的にはシリコンウエハーで製造される。これらのウエハーは高度に制御された環境条件下での多数の加工ステップを通過する。ウエハーは極度に脆弱で、破損や汚染の影響を受けやすい。ウエハーは、典型的には円形であり、様々なタイプのウエハーキャリアで運搬され、格納され、加工される。ウエハーキャリアは、典型的にはプラスチック製であり、通常はウエハーキャリアを装置に正確に配置する機械干渉（ｍａｃｈｉｎｅ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）を有する。半導体製造設備で使用されている一般的なウエハーキャリアは、Ｈバーウエハーキャリアである。このキャリアは配向に応じて開口前面部あるいは開口上部を有し、一対の側面壁部および一対の末端壁部を有する。
【０００３】
末端壁部の一つは、Ｈバー機械干渉を有する。ウエハーは、キャリア側壁部の内側に形成された凹部が提供する複数のスロットに開口前面部を通して抜き差しされる。凹部は、通常は反対側の側壁部へ向かって延長する突起部によって提供される。突起部は歯形で提供できる。従来のウエハーでは、キャリアは典型的にウエハーを周囲端部で支えて固定している。
【０００４】
従来のウエハーは０．０３０インチ厚である。工場が電子装置の小型化に努めているため、集積回路はより高密度で、より小型で、より薄くなっている。今日では、集積回路は０．００７インチ厚の薄型ウエハーで製造される。
【０００５】
ロボット手段は、通常はキャリアへのウエハー抜き差しを含む集積回路チップへの個別シリコンウエハー処理および加工に使用される。加工ステップ中、ウエハーは典型的にＨバーウエハーキャリアに支持され、個別のウエハーはロボット腕部を有する移載装置によって抜き差しされる。移載装置の設定は，このような移載中にウエハーを適切に保持し、破損することのないように慎重に行われる。ウエハーが従来のウエハーではない場合、経済的な理由により、可能な限りは同一の加工装置および同一の移載装置設定を使用することが望ましい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
今日の半導体製造設備は、通常は２００ｍｍあるいは３００ｍｍウエハーに対応している。薄型ウエハーは従来のウエハーに比べてかなり脆弱でそれほど堅固ではないため、従来型ウエハーキャリアによって周囲を支えられると引力によって中間部が下方に湾曲する。ゆえに、湾曲に対応し、ウエハーの損傷を防ぐために、ウエハー移載装置を改善する必要がある。Ｈバーウエハーキャリアのごとき従来型ウエハーキャリアが使用でき、ウエハー加工の際に移載装置の再設計を必要としないことが望ましいだろう。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
プラスチックの挿入体は、ウエハーを周囲で支えるように構成されたウエハーキャリア内で薄型ウエハーを支えるように提供される。本発明は挿入体、ウエハーキャリアと組み合わせた挿入体、および挿入体とウエハーキャリアとで薄型ウエハーを支える方法を含む。好適実施例では、挿入体はキャリアの側面内に形成された凹部内にフィットするタブを使用し、挿入体を固定位置に安定させるために凹部内に摩擦フィットさせる。好適実施例では、挿入体は最小限の接触でウエハーを支えるためにウエハー周囲から内側に向けて提供された複数のウエハーサポートを有する上面を含む。好適実施例では、挿入体は挿入体に堅度を提供する補強構造を持つ下面を有する。上面のリブは、好適にはウエハー挿入および引きだし方向に平行の配向性を有し、タブが配置される凹部によって提供されるスロットの真上に隣接するスロット内に支えられたウエハーを配置するように上方に延長する。ゆえに、挿入体はキャリア内の一つおきのスロットに挿入できる。好適実施例ではプラスチックの量、およびそれに応じる挿入体の重量を最小限にする一方で、挿入体はウエハーの正確な配置との最適な組み合わせを有するようにＨバーで提供できる。
【０００８】
ゆえに、本発明はウエハーキャリアおよび内部の少なくとも一つの薄型ウエハーを支える挿入体を含む。ウエハーキャリアは少なくとも上部、下部、一対の対向側面および開口前面部を有するキャリア部を含む。一対の対向側面部は、複数のスロットを提供する複数の対向リブを有する。挿入体はスロットの一つにフィットするように提供され、プレートを含む。プレートは、スロットを形成する凹部内で表面と摩擦的に係合する複数の突起タブ構造を有する一対の側端部を含む。プレートは、挿入体が配置されたスロットの真上に位置するスロット内のウエハー周囲部で挿入体の上方の薄型ウエハーを支えるために提供される上方に突起する複数のウエハーサポートを有する。ウエハーサポートは、ロボットウエハー処理部が挿入体とウエハーとの間に挿入できるように構成できる。挿入体は内部に補強リブが形成された下面を有する。それぞれのタブ構造は、タブと係合する表面に対してバネでバイアスをかけられ、バイアス方向は隣接タブ間で交互であってよい。さらに、ウエハーサポートはウエハーがスロット高さの少なくとも半分の高さにおいて保持されるスロット内に突起できるため、ウエハーキャリアが上方のキャリア開口前面部と整合する場合にはウエハーの前後移動は最小限に抑えられる。
【０００９】
本発明はまた、少なくとも一つの薄型ウエハーを支え、挿入体はキャリアの対向側面を係合する手段を有することで対向側面の中間部で支えられるプレートとして提供されるウエハーキャリアおよび挿入体を含む。プレートはプレートの上面の上方に薄型ウエハーを支える手段を有し、そのためロボットウエハー処理部は挿入体とウエハーサポート上の薄型ウエハーとの間に挿入できる。
【００１０】
本発明はまた、ウエハーキャリア内に薄型ウエハーを支える挿入体を含む。ウエハーキャリアは、挿入および引き出し方向を有する開口前面部、一対の側壁部、上部および下部を含む。側壁部は複数のスロットを提供する複数の凹部ペアを有し、下部はキャリアを対応する受領部に適切に配置させるために締まりばめを有する。挿入体は、ウエハーキャリアの凹部ペアを係合するように提供された一対の陥凹係合部を有する。さらに、挿入体は、ウエハーとの接触を提供するために上方に延長した複数の突起部を含む上面を有する。
【００１１】
本発明はまた、ウエハーキャリア内に少なくとも一つの薄型ウエハーを支える方法を含む。方法は、少なくとも上部、下部、複数のスロットを提供する複数の対向凹部を有する一対の対向側面部、および開口前面部を有するウエハーキャリアを提供するステップを含む。また、上部を有し、複数のスロットの一つにフィットし、複数のスロットの一つ内に配置されたウエハー周囲部で上部の上方の薄型ウエハーを支えるウエハーサポートを有する平面挿入体を形成するステップを有する。また、複数のスロットの一つに挿入体を配置するステップを有する。また、挿入体のウエハーサポート上に薄型ウエハーを搭載するステップを有する。
【００１２】
本発明の特定実施例の特徴および利点は、挿入体が一体状（ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ）保持バネであるタブの使用によってウエハーキャリア内にしっかりと取り付けられることである。タブは、一つのベアリングが各上方突起に対し、次のベアリングが各下方突起に対するように交互に提供できる。好適には、一列のタブは実質的にそれぞれの凹部の全長に延長する。交互タブおよびタブの延長部である各凹部の全長は、キャリアに挿入体を適切に配置する手段を提供し、ゆえに支えられたウエハーを適切に配置する。
【００１３】
本発明の１特徴および利点は、約０．００７インチ厚の薄型ウエハーが従来型ウエハーキャリア内で支えられることである。
【００１４】
本発明の追加的な目的、利点および新規な特徴は以下で部分的に記述され、以下の記述の精読によって当業者にとって部分的に明らかになるか、あるいは本発明の実行によって理解されるだろう。本発明の目的および利点は、「請求の範囲」で記載される教示およびそれらの組み合わせによって理解および達成されるだろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図面は本発明のウエハー収容器の実施例、その特徴および構成要素を示す。前後、左右、上下、縦横などの用語は説明を容易にするために使用されており、本発明を制限したり、その構成要素をある特定位置あるいは空間的配向性に限定するためではない。添付図面および本明細書に特定される寸法は、可能な構造および本発明の実施例の特定使用法によって本発明の範囲から外れることなく変更できる。
【００１６】
図１は、薄型ウエハー４９を支えている本発明のＨバーウエハーキャリア４５および挿入体２０を示している。ウエハーキャリアは凹部５３ペア５２を提供する複数のリブ５０を有し、凹部ペアの一方は左側面５６上に位置し、対応する他方は右側面５８上に位置する。Ｈバーウエハーキャリアはまた、キャリアが図１のような配向性を有する場合に上部６６および下部６８を構成する一対の端部６２と６４を有する。上部６６、下部６８、左側面５６および右側面５８は、双方向矢印７５で示される方向へウエハーを挿入および引き出すための開口前面部７２を提供する。各凹部ペアはウエハースロット７６を提供し、開口前面部からウエハーを受領するように構成される。下部６８は締まりどめできる。
【００１７】
図２と図３は本発明の挿入体の目下最も好適な実施例を示す。挿入体２０は、通常は平面であり、上面２４、下面２６および陥凹係合部３０と３２として提供される一対の周囲端部を有する。挿入体は、通常はＨ状であり、通常は挿入体の輪郭をなぞり、放射方向で同心弧状に延びる補強リブ４０としての形状を有する下面上の補強構造体３８を有する。この補強構造体は、挿入体を補強する。上面２４はウエハーサポート１２０、１２２、１２４および１２６を含み、それぞれはリブ４４から上方に突起する。リブ４４もまた挿入体２０を補強し、ロボット処理具（図示せず）のガイドとしての役割を果たす。ウエハーサポート１２０、１２２、１２４および１２６が提供されるため、ウエハーはウエハー周囲内側の複数の点で支えられる。ウエハーサポート１２０、１２２、１２４および１２６のウエハー接触領域が図示されるように最小化されることによってウエハーがキャリアに抜き差しされる際にウエハー表面に対する摩擦および引きずりを最小にすることが目下最も好適である。しかしながら、さらに大きい接触領域を有する図４のような別実施例も可能である。示された挿入体は、好適にはポリカーボネートのごとき堅固で弾力性のあるプラスチックで注入成型されるが、その他の適切な素材も使用できる。
【００１８】
図２および図３が示す実施例では、陥凹係合部３０と３２は側端部あるいはプレート２１上に位置し、高タブ８０および低タブ８２が交互に提供されたタブ構造を有する。図６および図７に最も良く示されているように、ウエハーキャリア内に搭載されると、高タブ８０は凹部５３の上面８６と摩擦接触し、低タブ８２は下面８８と摩擦接触する。高タブ８０および低タブ８２は、各凹部５３の全長に実質的に延長するように提供される。最終タブ９０は上面と下面の両方に摩擦表面を有する。また、高タブ８０と低タブ８２は挿入体２０がウエハーキャリアの凹部５３に挿入された際に僅かに圧迫されて、それらが接触している凹部５３内の表面へバイアス力を加えるように構成される。このバネバイアスは高タブ８０および低タブ８２と凹部５３の表面との間の摩擦量を増加させ、洗浄のための挿入体２０取り外しは可能にしつつも、ウエハーキャリア内に挿入体２０しっかりと固定させる。隣接するタブ間のバイアス力の交互方向は、挿入体２０を凹部５３内にさらに正確に中央配置させる役割を果たす。
【００１９】
図１、図２、図６および図７を参照すると、挿入体２０の構造および特にウエハーサポート１２０、１２２、１２４および１２６の構造および配置によって独特の特徴および利点が提供されることは当業者にとって明白であろう。ウエハーサポート１２０、１２２、１２４および１２６の高さは、図９のごときロボットウエハー処理具２００が挿入体２０の上面とウエハー４９との間に挿入できるように選択できる。ウエハーサポートの高さは、挿入体２０が挿入されたスロットに隣接した上方のスロット７６内にサポート上に搭載されるウエハー４９がその周囲部を有するように選択されるのが好適である。また、ウエハーサポート１２０、１２２、１２４および１２６は隣接しているスロット内にスロットの高さの少なくとも半分まで突起するのが最も好適であり、各スロットの高さはリブ５０の隣接端部１１２と１１４との間の距離として定義される。このような突起は好適であるため、ウエハーキャリア４５が上方を向く開口前面部７２と整合する場合、挿入体に隣接するスロット内に配置された薄型ウエハー４９は、スロット内で前後移動するための最小量のすき間を提供される。ウエハーサポート１２０、１２２、１２４および１２６の高さが記述のように選択されると、通常サイズの２５枚のウエハーを運搬するように構成されているウエハーキャリアは、一つおきのスロット内に位置する最大数の挿入体と共に１２枚の薄型ウエハーを収容できることはもちろん当業者に理解されるだろう。さらに、挿入体に沿った前後指向のリブ４４と共に図示された位置にあるウエハーサポート１２０、１２２、１２４および１２６の提供によって、挿入体は様々な設計のロボットウエハー処理具と共に使用できる。例えば、図９に示されたような分岐状道具２００は、分岐の一方２０４がウエハーサポート１２０と１２２との間にフィットし、他方２０２がウエハーサポート１２４と１２６との間にフィットするように挿入できる。別方法として、単独接触部を有するロボットウエハー処理具は、ウエハーサポート１２２と１２６との間に挿入できる。
【００２０】
図８は本発明の挿入体の別実施例を示している。僅かに異なる挿入体取り付け手段が使用され、タブはリブを分岐間で係合する半径方向に沿って突起する二股部分９２に代用されている。また、上方に延長するウエハーサポート構造体１２４が提供され、線接触にはリブであり、点接触には小突起で提供される。これらの挿入体はリブの連続ペアに取り付けることができ、よってウエハーがキャリアの各スロット内あるいは一つおきのスロット内で支えられ、ロボットウエハー処理具がウエハーに接近するためのさらに大きいすき間を提供する。
【００２１】
Ｈバーウエハーキャリアは挿入体を受領するように前述されているが、米国特許第５，９１５，５６２号および第５，９４４，１９４号に記述されているような運搬モジュールのごときその他のキャリアも使用でき、本発明の範囲内であることは当業者に理解されるであろう。
【００２２】
上記の説明は多くの特異性を含むが、それらは本発明の範囲を制限するのではなく、単に例示として提供されている。ゆえに、本発明の範囲は、例示ではなく「請求の範囲」およびそれらの法的な均等物によって制限される。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は本発明のウエハーキャリアおよび挿入体の斜視図である。
【図２】図２は本発明の挿入体の現在最も好適な実施例の上部の斜視図である。
【図３】図３は本発明による挿入体の下部の斜視図である。
【図４】図４は本発明による挿入体の別実施例による上部の斜視図である。
【図５】図５は図２および図３の挿入体の平面図である。
【図６】図６はウエハーキャリアに挿入された図２、図３および図５の挿入体の正面断面図である。
【図７】図７は図５の６−６線に沿った図２、図３、図５および図６の挿入体の断面図である。
【図８】図８は図５の６−６線に沿った図２、図３，図５および図６の挿入体の別実施例の断面図である。
【図９】図９はロボットウエハー処理腕部構造体と共に示された自動加工装置上に配置された本発明のウエハーキャリアおよび挿入体の斜視図である。

Claims (26)

1. 内部で少なくとも一つの薄型ウエハーを支えるウエハーキャリアおよび挿入体であって、
   少なくとも上部と、下部と、複数のスロットを提供する複数の対向リブを有する一対の対向側面部と、開口前面部とを有するキャリア部と、
   前記複数のスロットの一つに挿入式および着脱式にフィットし、プレートを含む挿入体と、
   を含んでおり、
   前記プレートは一対の対向側端部を含み、それぞれの前記側端部は前記複数のスロットの前記一つと摩擦的に係合するために提供される複数のタブ構造を含み、前記プレートはさらに上方に突起した複数のウエハーサポートを有し、前記ウエハーサポートは前記ウエハーの周囲部が前記複数のスロットの分離した一つ内に位置した状態で前記挿入体の上方の薄型ウエハーを支えるように提供され、前記ウエハーサポートが提供されることによってロボットウエハー処理道具は前記挿入体と前記ウエハーとの間に挿入できることを特徴とするウエハーキャリアおよび挿入体。
2. 挿入体は下面を有しており、前記下面はその内部に形成された複数の補強リブを有することを特徴とする請求項１記載のウエハーキャリアおよび挿入体。
3. 複数のタブ構造のそれぞれは複数の対向リブの一つの表面に対してバイアスをかけられ、前記タブ構造のそれぞれのバイアス方向は隣接するタブ構造のバイアス方向と逆であることを特徴とする請求項１記載のウエハーキャリアおよび挿入体。
4. 薄型ウエハーは挿入体によって係合されたスロットに隣接する複数のスロットの１スロット内で支えられ、上方に突起する複数のウエハーサポートはそれぞれ隣接するスロット内へ前記隣接するスロットの高さの少なくとも半分まで突起することを特徴とする請求項１記載のウエハーキャリアおよび挿入体。
5. 少なくとも一つの薄型ウエハーを内部で支えるウエハーキャリアおよび挿入体であって、
   少なくとも上部と、下部と、複数の対向凹部を提供する複数の対向リブを有し、複数のスロットを形成する一対の対向側面部と、開口前面部とを有するキャリア部と、
   上面を有し、プレートを含む通常は平面の挿入体と、
   を含んでおり、
   前記プレートは前記対向側面部を係合する手段を有するため、前記プレートが中間に挿入されると前記プレートは前記一対の対向側面部の中間で支えられ、ゆえに前記挿入体はキャリア部から取り外しでき、前記プレートはさらに前記上面の上方の薄型ウエハーを支持する手段を持ち、前記薄型ウエハーを支持する手段によってロボットウエハー処理部は前記挿入体と前記薄型ウエハーとの間に挿入できることを特徴とするウエハーキャリアおよび挿入体。
6. 挿入体は複数のスロットの一つ内にフィットでき、一対の対向側面部と係合する手段は一対の陥凹係合部を含み、前記陥凹係合部は複数のタブ構造を有し、前記陥凹係合部は複数の対向凹部の１対向凹部ペア内で係合できることを特徴とする請求項５記載のウエハーキャリアおよび挿入体。
7. 複数のタブ構造のそれぞれは一対の対向凹部内で表面に対してバイアスをかけられ、前記各タブ構造のバイアス方向は隣接するタブ構造のバイアス方向と逆であることを特徴とする請求項６記載のウエハーキャリアおよび挿入体。
8. 一対の対向側面部を係合する手段は複数の半径方向に沿って突起する二股部を含み、前記二股部のそれぞれはその分岐部の間で複数の対向リブの一つを係合することを特徴とする請求項５記載のウエハーキャリアおよび挿入体。
9. 挿入体上面の上方の薄型ウエハーを支える手段は、前記上面から延長する上方に突起した複数のウエハーサポートを含むことを特徴とする請求項５記載のウエハーキャリアおよび挿入体。
10. 挿入体は下面を有し、該下面は内部に形成された複数の補強リブを有することを特徴とする請求項５記載のウエハーキャリアおよび挿入体。
11. 挿入体によって支えられた薄型ウエハーは前記挿入体が配置されたスロットに隣接する複数のスロット中の一スロット内で支持され、前記挿入体の上面上方の薄型ウエハーを支持する方法は前記上面から延長する上方に突起した複数のウエハーサポートを含み、各スロットは高さを有し、前記上方に突起する複数のウエハーサポートそれぞれは前記隣接するスロット内へ前記隣接するスロットの少なくとも半分の高さまで突起することを特徴とする請求項６記載のウエハーキャリアおよび挿入体。
12. ウエハーキャリア内に少なくとも一つの薄型ウエハーを支える方法であって、
    少なくとも上部と、下部と、複数のスロットを提供する複数の対向凹部を有する一対の対向側面部と、開口前面部とを有するウエハーキャリアを提供するステップと、
    上面を有し、前記複数のスロット内の一つにフィットし、薄型ウエハーを最小限の接触で前記複数のスロットの一つ内に前記ウエハー周囲部が配置された状態で前記上面の上方に支えるためのウエハーサポートを有する通常は平面の挿入体を形成するステップと、
    前記挿入体を前記複数のスロットの一つに配置するステップと、
    薄型ウエハーを前記挿入体の前記ウエハーサポート上に搭載するステップと、
    を含むことを特徴とする方法。
13. ウエハーキャリア内で薄型ウエハーを支えるための挿入体であって、前記ウエハーキャリアは挿入および引き出し方向を有する開口前面部と、一対の側壁部と、上部と、下部とを有し、前記側壁部は複数のスロットを提供する複数の凹部ペアを有し、挿入体は、
    間に挿入された際に前記ウエハーキャリアの凹部ペアを係合するように構成された一対の陥凹係合部と、
    ウエハーとの接触を提供するために複数の上方に延長するウエハーサポートを有する上面と、
    を有することを特徴とする挿入体。
14. 挿入体は下面を有し、前記下面は内部に形成された複数の補強リブを有することを特徴とする請求項１３記載の挿入体。
15. 陥凹係合部の各ペアは複数のタブ構造を含むことを特徴とする請求項１３記載の挿入体。
16. 複数のタブ構造のそれぞれは凹部ペア内の表面に対してバイアスをかけられ、前記各タブ構造のバイアス方向は隣接するタブ構造のバイアス方向と逆であることを特徴とする請求項１５記載の挿入体。
17. 複数の陥凹係合部のそれぞれは半径方向に沿って突起する複数の二股部を含み、それぞれの前記二股部は上部分岐および下部分岐を有し、前記各二股部の前記上部分岐は凹部ペアの一つを係合することを特徴とする請求項１３記載の挿入体。
18. 内部で少なくとも一つの薄型ウエハーを支持するためのウエハーキャリアおよび挿入体であって、
    少なくとも上部と、下部と、複数のスロットを提供する複数の対向凹部を有する一対の対向側面部と、開口前面部とを有するキャリア部と、
    上面を有し、フィット可能な中間部として提供されて前記一対の対向側面部によって支えられ、薄型ウエハーを支持するために上方に突起した複数のウエハーサポートを有する通常は平面の挿入体と、
    を有しており、
    前記ウエハーサポートの提供によってロボットウエハー処理部は前記挿入体と前記薄型ウエハーとの間に挿入できることを特徴とするウエハーキャリアおよび挿入体。
19. 挿入体は下面を有し、前記下面は内部に形成された複数の補強リブを含むことを特徴とする請求項１８記載のウエハーキャリアおよび挿入体。
20. 挿入体は一対の陥凹係合部を有し、それぞれの前記陥凹係合部は複数の対向凹部の一つを係合するように構成されることを特徴とする請求項１８記載のウエハーキャリアおよび挿入体。
21. それぞれの陥凹係合部ペアは複数のタブ構造を含むことを特徴とする請求項２０記載のウエハーキャリアおよび挿入体。
22. 複数のタブ構造のそれぞれは複数の対向凹部の一つ内で表面に対してバイアスをかけられ、前記タブ構造それぞれのバイアス方向は隣接するタブ構造のバイアス方向と逆であることを特徴とする請求項２１記載のウエハーキャリアおよび挿入体。
23. 挿入体は取り外しできることを特徴とする請求項１のウエハーキャリア。
24. 挿入体は取り外しできることを特徴とする請求項５記載のウエハーキャリア。
25. 挿入体は取り外しできることを特徴とする請求項１３記載のウエハーキャリア。
26. 挿入体は取り外しできることを特徴とする請求項１８記載のウエハーキャリア。