JP2007529880A - ドア作動式ウェーハ制止部を備えるウェーハ容器 - Google Patents

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Abstract

ウェーハを保持するための容器は、上面、底面、1対の対向面、背面、ドアフレームにより規定される対向開口前部をもつ筐体を含む。ドアは、開口前部を閉止するため、ドアフレームにおいて封止的に係合可能である。容器はさらに、固定式ウェーハ制止手段および操作可能ウェーハ制止手段を含む筐体内ウェーハ制止手段を含む。操作可能ウェーハ制止手段は、ドアフレームに対してドアを係脱することで選択的に位置決め可能であり、ドアがドアフレームから離脱する場合、容器に対してウェーハの挿入あるいは除去を可能にするよう位置決めされ、ドアがドアフレームと係合する場合、ウェーハを容器内で制止するため、固定式ウェーハ制止手段と協動するよう位置決めされる。

Description

本出願は、密閉可能ウェーハ容器、さらに詳細には、ウェーハ容器内のウェーハ支持・制止手段に関する。
半導体ウェーハのスケールが大きくなり、現在、製造施設では一般に300ミリメートルのウェーハを使って集積回路などの半導体装置が製造されている。集積回路自体は、回路密度が増加するにしたがってサイズが大きくなっている。その結果、回路を破壊しうる微粒子汚染物質のサイズが大幅に低下し、半導体ウェーハの製造、処理、輸送、貯蔵の全段階で厳格な微粒子制御が必要となる。
保存、処理、取扱い作業中における微粒子による汚染を阻止するため、ウェーハは、一般に、開口前部にラッチで固定されるドアを有する密閉前開口ウェーハ容器に保存され、輸送される。このドアは、典型的には、手動で、あるいはロボットにより取り外される。このようなウェーハ容器は産業界において、前開口統合型ポッドの頭文字をとったFOUP、および前開口発送箱の頭文字をとったFOSBとして知られている。このような容器の例は、全体として、特許文献1、特許文献2、特許文献3、特許文献4、特許文献5、特許文献6で開示されているが、これらは全て本発明の所有者により所有されており、ここでは全て開示されたものとする。
こういったタイプの容器のドアは、容器部分に対してドアを除去・設置するためのラッチ機構を作動させるようドア前部に挿入される正確に位置決めされるキーを有するロボット化されたインタフェースで操作される。
米国特許第6,644,477号明細書 米国特許第6,267,245号明細書 米国特許第6,216,874号明細書 米国特許第6,206,196号明細書 米国特許第6,010,008号明細書 米国特許第5,944,194号明細書
半導体ウェーハは、典型的には、非常に薄く壊れやすい。その結果、移動を抑制するため、ウェーハを容器内で堅固に制止することが非常に望ましい。さらに、ウェーハは、ウェーハの破損を引き起こす可能性のある衝撃を緩和しなければならない。
従来技術の容器は、典型的には、筐体内に固定される1個以上のウェーハ衝撃緩衝支持体あるいは制止構造をもつ。これらの固定構造はドアに固定される1個以上のウェーハ緩衝材により補われるが、これは、ドアが容器と係合する場合にウェーハを支持するものである。最も一般的には、2つの固定される支持体が筐体内で離間されており、ウェーハが3つのほぼ均等に離間される位置で支持されるよう、1個の支持体がドアに設けられる。
従来の容器は一般的に、たいていの使用に対して満足できるものであるものの、ある場合、特に、1個のウェーハに対するウェーハ容器において、ウェーハの不十分な偏向や移動を軽減するため、ドアに面するウェーハ縁部に沿って追加支持体を設けることが望ましい。産業界で必要とされるものは、ウェーハ前縁部に沿った強固な支持および衝撃緩衝が
可能な代替ウェーハ衝撃緩衝手段である。
本発明は、ウェーハ前縁部に沿った強固な支持および衝撃緩衝が可能な代替ウェーハ衝撃緩衝手段を有するウェーハ容器に対する産業界の必要性に見合うものである。本発明の一実施例によれば、ウェーハを保持するための容器は、上面、底面、1対の対向面、背面、ドアフレームにより規定される対向開口前部をもつ筐体を含む。ドアは、開口前部を閉止するため、ドアフレームにおいて封止的に係合可能である。容器はさらに、固定式ウェーハ制止手段および操作可能ウェーハ制止手段を有する筐体内ウェーハ制止手段を含む。操作可能ウェーハ制止手段は、ドアフレームに対してドアを係脱することで選択的に位置決め可能であり、ドアがドアフレームから離脱する場合、容器に対してウェーハの挿入あるいは除去を可能にするよう位置決めされ、ドアがドアフレームと係合する場合、ウェーハを容器内で制止するため、固定式ウェーハ制止手段と協動するよう位置決めされる。
一実施例において、ウェーハ制止手段は、1対の対向ブランチをもつほぼコの字型のウェーハ支持体を含み、各ブランチが、筐体部分の背面に固着される第1の端部と、そこから片持ち梁状に支えられる第2の対向端部とを有する。各ブランチは、第2端部に近接する前部ウェーハ係合部分を含み、ウェーハ制止システムはさらに、ドアが筐体部分と係合する場合にブランチの第2端部を内部に向けて係合・推進するよう配置されるアクチュエータを含む。
本発明の他の実施例において、操作可能ウェーハ制止手段は、筐体部分と枢軸的に結合されるアームを含む。このアームは、ドア接触部分を有する第1端部と、ウェーハ接触部分を有する第2の対向端部とを含む。このアームはさらに、アームを第1位置に向けて付勢するため、筐体部分とアームとの間で作動可能に結合されるバネをもつ。
図1および2を参照すると、本発明の実施例による1個のウェーハを保持するための前部開口ウェーハ容器10は、一般的に、上面14、底面16、1対の対向面18,20、背面22、開口前部24をもち、開口内部26を閉止する筐体部分12を含む。ウェーハ容器10は、さらに、開口前部4を封止的に閉止するため、ドア28を一般的に含む。ドア28は、一般的に、前あるいは外面32と、後あるいは内面34とを有するシャーシ30を含む。前面32は、1個以上のラッチ機構38を覆うパネル36を含むが、同機構は、パネル36内で規定される鍵穴40を通して操作される。ラッチ機構38のさらなる詳細については、本発明と同一日に出願された『ウェーハ容器およびカムラッチ機構を備えるドア』という件名の米国特許特許出願第10/ で開示されているが、ここではこれは参照によって完全に取り込まれている。(図示されていない)封止手段は、筐体部分12内のドアフレーム44と封止的に係合するよう、ドア28の周縁42に設けられる。
図2および3の実施例において、容器10を容易に取り扱えるようにするため、筐体部分12の外側にハンドグリップ45が設けられる。これらのハンドグリップ45の内面45aは、容器10内の固定ウェーハ支持面45bの2倍である。
図4および5で示される一実施例によれば、ウェーハ支持・制止システム46が筐体部分12内に設けられ、一般的に、ウェーハ支持体48およびアクチュエータ機構50を含む。示された平面図で見ると、ウェーハ支持体48はほぼコの字型であり、取付部分56から延伸する1対のブランチ52,54を含むが、ブランチ52,54が片持ち梁状に支えられるよう、この取付部分は筐体部分12の内背面22に固定される。各ブランチ52,54は、取付部分56近辺に置かれた後係合部分58と、各ブランチの先端部62近辺に置かれた前ウェーハ係合部分60とをもつ。
アクチュエータ機構50は、一般的に、ガイド64、ピストン66および戻りバネ68を含む。ガイド64は、ピストン66が滑動可能に配置される(図示されていない)内径を規定する。ピストン66は、ヘッド70、中間軸72および楔状支持係合部分74を一般的に含む。戻りバネ68は、ガイド64およびヘッド70の間に配置される。
動作中、ウェーハ76が各ブランチ52,54の後ウェーハ係合部分58と係合するよう、ドア28を除去した状態でウェーハ76が筐体部分12に挿入される。図4で示されているとおり、ドア28が筐体部分12と係合しない場合、前ウェーハ係合部分60の内先端部78だけがウェーハ76下で係合されるよう、ブランチ52,54の先端部62は
、ウェーハ76から若干外側に離れるように広がる。この位置において、ウェーハ76は開口前部24に向けて動かないよう維持される。
図4で示されるとおり、ドア28が矢印方向で筐体部分12と係合すると、ドア28の内面34が各ピストン66のヘッド70を係合する。ドア28がドアフレーム44内で係合すると、ピストン66が筐体部分12の内部に向けてガイド64内で滑動し、ヘッド70がガイド64に向けて移動すると、戻りバネ68が圧縮される。ピストン66がさらに内側に移動すると、楔状支持係合部分74がブランチ52,54の傾斜外縁部79を係合し、先端部62をウェーハ76に向けて押し付け、前ウェーハ係合部分56をウェーハ76周りに係合する。図5で示された完全係合位置において、ウェーハ76は、前ウェーハ係合部分58により、開口前部24に向けた移動が制止される。
ウェーハ76を容器から取り除きたい場合はいつでも、ドア28を筐体部分12から離脱させる。ドア28がドアフレーム44から移動されると、戻りバネ68が圧縮し、ヘッド70をガイド64から外側に押し出し、ピストン66を図4で示された位置に戻す。次に、楔状支持係合部分74がブランチ52,54の傾斜外縁部78から離脱すると、先端部62および前ウェーハ係合部分58がウェーハ76から外側に押し出され、図4で示される位置に戻る。アクチュエータ機構50の代替物として、上述のようにドア28が筐体部分12と係合すると、先端部62を内側に向けて撓ませるようブランチ52,54の傾斜外縁部79を係合するため、ピストン66に類似した構造を適当な位置でドア28に対して直接固定する。係合中、ドア28を容器に対して配置する際に比較的高い精度が必要とされるものの、この実施例により、移動部品のないアクチュエータという利点をもたらす。
本発明の他の代替実施例は図6および7で示される。この実施例において、ウェーハ支持・制止システム80は、筐体部分12の背面22に1対の固定された後ウェーハ支持体81と、1対の作動可能前ウェーハ支持体82,84とを一般的に含む。各前ウェーハ支持体82,84は旋回心軸86において筐体12に対して旋回可能に取り付けられ、一般
的に、旋回心軸86の反対側にドア係合部分88とアーム90とを含む。アーム90は先端部94にウェーハ係合部分92を有する。ドア28が容器から除去される場合、ウェーハ76を挿入するようアーム90を適切な位置に設けるため、また先端部94がウェーハ76に向けて内側に向けて移動される場合、アーム90を側面18,20に向けて引っ張るような付勢力をもたらすため、バネ96は各アーム90と、側面18,20との間で結合される。ドア係合部分88を受け入れるため、ドア28はパッド98を有する。
動作中、ウェーハ76が後ウェーハ支持体80と係合するよう、ドア28を除去した状態でウェーハ76が筐体部分12に挿入される。図6で示されているとおり、ドア28が筐体部分12と係合していない状態で、ウェーハの挿入あるいは除去と干渉しないよう、各アーム90の先端部94は近接面18,20に設けられる。この位置において、ウェーハ76は開口前部24に向けて動かないよう維持される。
図6で示されるように、ドア28が矢印方向で筐体部分12と係合すると、ドア28のパッド98が各前ウェーハ支持体82,84のドア係合部分88を係合する。ドア28がドアフレーム44内の係合に向けて移動すると、ドア係合部分88が面18,20に向けて外側に押され、前ウェーハ支持体82,84を旋回心軸86周りで旋回させ、アーム90の先端部94を内側に向けて移動させる。ドア28が、図7で示された完全係合位置に達すると、ウェーハ係合部92がウェーハ76周りで係合する。図7で示されたこの完全係合位置において、ウェーハ76は、ウェーハ係合部分92により、開口前部24に向けた移動が制止される。
また、ウェーハ76を容器から取り除きたい場合はいつでも、ドア28を筐体部分12から離脱させる。ドア28がドアフレーム44から動かされると、パッド98がドア係合部分88から離脱し、前ウェーハ支持体82,84が旋回心軸86周りで旋回し、バネ96が圧縮できるようになり、これにより、アーム90をウェーハ76から離して面18,20に向けて引っ張るようになる。そのため、ウェーハ支持・制止システム80が図4で示される位置に戻る。
図8で示されるとおり、本発明は、複数ウェーハ用容器のウェーハの前縁部に対して追加支持をもたらすために適用される。示された実施例において、本文書において上述された複数の片持ち梁状コの字型ウェーハ支持体48は、保持される各ウェーハに対して1つの容器98で位置決めされる。ドア100が容器と係合すると、ウェーハ支持体48を起動させるため、複数の起動機構50が容器98の面に沿って位置決めされる。図6および7で示される代替実施例は、本発明の適用範囲内において同様の方式で複数ウェーハ用キャリアにおいて用いられることが認められるであろう。
ここで特定されるさまざまな構成要素は、ウェーハ容器で用いる上で適した特性をもつ適当な熱可塑材あるいは他の材料から成形される。望ましい熱可塑性物質としては、炭素ファイバ充填材あるいは炭素粉末充填材を有するポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリエーテルイミド(PEI)、ポリカーボネート、あるいは本技術で一般的に知られている適当な熱可塑材が含まれる。 (第1実施形態)
1個のウェーハを保持するための前部開口ウェーハ容器の斜視図。 1個のウェーハを保持するための前部開口ウェーハ容器の他の実施例の斜視図。 ドアを取り外した図2のウェーハ容器の正面図。 ドアを筐体から離脱させた本発明によるドア作動式ウェーハ制止部を備えるウェーハ容器の1個の実施例の断面図。 ドアを筐体と完全に係合させた図4のウェーハ容器の断面図。 ドアを筐体から離脱させた本発明によるドア作動式ウェーハ制止部を備えるウェーハ容器の他の実施例の断面図。 ドアを筐体と完全に係合させた図6のウェーハ容器の断面図。 本発明によるドア作動式ウェーハ制止部を備える複数ウェーハ用ウェーハ容器の斜視図。

Claims (27)

  1. ウェーハと、このウェーハを保持するための容器との組み合わせであって、この容器が、
    上面、底面、1対の対向面、背面、ドアフレームにより規定される対向開口前部をもつ筐体部と、
    開口前部を閉止するため、ドアフレームにおいて封止的に係合可能なドアと;
    少なくとも1個の固定ウェーハ制止部分と、少なくとも1個の操作可能ウェーハ制止部分を備える筐体内におけるウェーハ制止システムであって、操作可能ウェーハ制止部分が、ウェーハが容器に対して挿入・除去できるよう位置決めされる第1位置と、ウェーハが固定ウェーハ制止部で受入れられる場合に操作可能ウェーハ制止部分がウェーハと係合・制止する第2位置との間でドアに対して選択的に移動可能であるウェーハ制止システムとを備えるところの組み合わせ。
  2. 請求項1の組み合わせであって、ウェーハ制止システムが、1対の対向ブランチをもつほぼコの字型のウェーハ支持体を含み、各ブランチが、筐体部分背面に固着される第1の端部と、そこから片持ち梁状に支えられる第2の対向端部とを有し、各ブランチが、第2端部に近接する前部ウェーハ係合部分を含み、ウェーハ制止システムがさらに、ドアが筐体部分と係合する場合にブランチの第2端部を内部に向けて係合・推進するよう配置されるアクチュエータを含む組み合わせ。
  3. 請求項2の組み合わせであって、アクチュエータが、筐体部分と作動可能に結合されるガイドと、このガイド内に滑動可能に配設されるピストンとを備えるところの組み合わせ。
  4. 請求項3の組み合わせであって、ピストンが、ドアと係合可能になるよう配設されるヘッド部分を含むとともに、アクチュエータがさらに、ガイドに向けてヘッド部分の付勢力抵抗運動を行うよう配設される戻りバネを備えるところの組み合わせ。
  5. 請求項4の組み合わせであって、ピストンが、ヘッドに対向する楔状ウェーハ支持係合部分を含むところの組み合わせ。
  6. 請求項2の組み合わせであって、アクチュエータがドア上に突起を有するところの組み合わせ。
  7. 請求項1の組み合わせであって、操作可能ウェーハ制止部分が、筐体部分と枢軸的に結合されるアームを備えるところの組み合わせ。
  8. 請求項7の組み合わせであって、アームが、ドア接触部分を備える第1端部と、ウェーハ接触部分を備える第2の対向端部とを含むところの組み合わせ。
  9. 請求項7の組み合わせであって、さらに、アームを第1位置に向けて付勢するため、筐体部分とアームとの間で作動可能に結合されるバネを備えるところの組み合わせ。
  10. ウェーハを保持するための容器であって、
    上面、底面、1対の対向面、背面、ドアフレームにより規定される対向開口前部をもつ筐体と、
    開口前部を閉止するため、ドアフレームにおいて封止的に係合可能なドアと、
    固定ウェーハ制止手段と操作可能ウェーハ制止手段とを含む筐体内のウェーハ制止手段であって、操作可能ウェーハ制止手段は、ドアフレームに対してドアを係脱することで選択的に位置決め可能であり、操作可能ウェーハ制止手段は、ドアがドアフレームから離脱する場合、容器に対してウェーハの挿入あるいは除去を可能にするよう位置決めされ、ド
    アがドアフレームと係合する場合、ウェーハを容器内で制止するため、固定式ウェーハ制止手段と協動するよう位置決めされるウェーハ制止手段と
    を備える容器。
  11. 請求項10の容器であって、ウェーハ制止手段が、1対の対向ブランチをもつほぼコの字型のウェーハ支持体を含み、各ブランチが、筐体部分背面に固着される第1の端部と、そこから片持ち梁状に支えられる第2の対向端部とをもち、各ブランチが、第2端部に近接する前部ウェーハ係合部分を含み、ウェーハ制止システムがさらに、ドアが筐体部分と係合する場合にブランチの第2端部を内部に向けて係合・推進するよう配置されるアクチュエータを含む容器。
  12. 請求項11の容器であって、アクチュエータが、筐体部分と作動可能に結合されるガイドと、このガイド内に滑動可能に配設されるピストンとを備えるところの容器。
  13. 請求項12の容器であって、ピストンが、ドアと係合可能になるよう配設されるヘッド部分を含むとともに、アクチュエータがさらに、ガイドに向けてヘッド部分の付勢力抵抗運動を行うよう配設される戻りバネを備えるところの容器。
  14. 請求項13の容器であって、ピストンが、ヘッドに対向する楔状ウェーハ支持係合部分を含むところの容器。
  15. 請求項11の容器であって、アクチュエータがドア上に突起をもつところの容器。
  16. 請求項10の容器であって、操作可能ウェーハ制止手段が、筐体部分と枢軸的に結合されるアームを備えるところの容器。
  17. 請求項16の容器であって、アームが、ドア接触部分を備える第1端部と、ウェーハ接触部分を備える第2の対向端部とを含むところの容器。
  18. 請求項16の容器であって、さらに、アームを第1位置に向けて付勢するため、筐体部分とアームとの間で作動可能に結合されるバネを備えるところの容器。
  19. 複数のウェーハと、同一軸線上にあり、ほぼ平行に離間した配置でこれらのウェーハを保持するための容器との組み合わせであって、この容器が、
    上面、底面、1対の対向面、背面、ドアフレームにより規定される対向開口前部を有する筐体部と、
    開口前部を閉止するため、ドアフレームにおいて封止的に係合可能なドアと、
    複数の固定ウェーハ制止部分と、複数の対応する操作可能ウェーハ制止部分とを備える筐体内におけるウェーハ制止システムであって、操作可能ウェーハ制止部分は、ウェーハが容器に対して挿入・除去できるよう操作可能ウェーハ制止部分が位置決めされる第1位置と、ウェーハが固定ウェーハ制止部で受入れられる場合に操作可能ウェーハ制止部分がウェーハと係合・制止する第2位置との間でドアに対して選択的に移動可能なウェーハ制止システムと
    を備える組み合わせ。
  20. 請求項19の組み合わせであって、ウェーハ制止システムが、1対の対向ブランチを有する、複数のほぼコの字型のウェーハ支持体を備え、各ブランチが、筐体部分背面に固着される第1の端部と、そこから片持ち梁状に支えられる第2の対向端部とをもち、各ブランチが、第2端部に近接する前部ウェーハ係合部分を含み、ウェーハ制止システムがさらに、ドアが筐体部分と係合する場合にブランチの第2端部を内部に向けて係合・推進するよ
    う配置される各ブランチに対するアクチュエータを含む組み合わせ。
  21. 請求項20の組み合わせであって、各アクチュエータが、筐体部分と作動可能に結合されるガイドと、このガイド内に滑動可能に配設されるピストンとを備えるところの組み合わせ。
  22. 請求項21の組み合わせであって、各ピストンが、ドアと係合可能になるよう配設されるヘッド部分を含むとともに、各アクチュエータがさらに、ガイドに向けてヘッド部分の付勢力抵抗運動を行うよう配設される戻りバネを備えるところの組み合わせ。
  23. 請求項22の組み合わせであって、ピストンが、ヘッドに対向する楔状ウェーハ支持係合部分を含むところの組み合わせ。
  24. 請求項20の組み合わせであって、各アクチュエータがドア上に突起をもつところの組み合わせ。
  25. 請求項19の組み合わせであって、操作可能ウェーハ制止部分が、筐体部分と枢軸的に結合されるアームを備えるところの組み合わせ。
  26. 請求項25の組み合わせであって、各アームが、ドア接触部分を備える第1端部と、ウェーハ接触部分を備える第2の対向端部とを含むところの組み合わせ。
  27. 請求項26の組み合わせであって、さらに、複数のバネを備え、各バネが、アームを第1位置に向けて付勢するため、筐体部分と、1個の別個のアームとの間で作動可能に結合される組み合わせ。
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