JP4918495B2 - 二次ウェハ拘束システムを備えたウェハ容器 - Google Patents

Description

本発明は一般的に、半導体ウェハ用密封容器に関し、特にウェハ容器用ウェハ拘束システムに関する。

半導体ウェハディスクの集積回路チップへの変換には多くの工程を含むことが多く、ディスクは繰り返し加工され、保管され且つ移送される。ウェハはワークステーションからワークステーションへ、また設備から設備へ移送されなければならない。ウェハディスクは脆く、且つ物理的衝撃によって簡単に破損させられる。また、半導体ウェハ付近での静電荷の帯電及び放電は、最悪の事態を招きかねない。ウェハの繊細な性質及びその極値に起因して、ウェハはこれらの工程の間に、汚染並びに物理的及び電気的破損から適切に保護されることが不可欠である。

ウェハを取り扱い、保管し、且つ輸送するために、特殊なキャリア即ち容器が使用される。この装置は通常、例えば一列に２５個のウェハを備えた軸方向整列配列でウェハを保持する。容器の重要な構成要素は、衝撃及び振動による物理的破損から保護するために、取り扱いの間にウェハを支持する手段である。このウェハ支持手段には、帯電防止のために容器底部の機械境面を介して接地するように、経路が備えられる。

従来技術の容器は一般的に、容器のドアにウェハ拘束構造体を有し、ウェハ拘束構造体はドアが所定位置にある時に、容器のウェハ支持体と協働する。これらウェハ拘束構造体は、ウェハを保護すると共に、衝撃による破損を阻止するためにその移動を制限するように機能する。しかしながら、従来のウェハ拘束構造体は、ある場合では全く満足のいくものではなかった。ある場合では、ウェハ拘束構造体は、物理的衝撃時の間に、ウェハを垂直方向に非常に遠くへ平行移動させてしまい、ウェハ自体又は隣接するウェハを破損させてしまう。ある場合では、ウェハはウェハ拘束体から取り除けられさえする。他の場合では、ウェハは、このような物理的衝撃時の間に、隣接するウェハ拘束体の間で交差状に差し込まれるおそれがある。

本業界において必要とされるのは、物理的衝撃時の間におけるウェハの拘束を改良することにより、上記の問題を緩和するウェハキャリア用改良型ウェハ拘束システムである。

本発明は、衝撃時の間におけるウェハの拘束を改良することにより、業界の必要性に取り組む改良型ウェハ拘束システムを備えたウェハ容器にある。本発明では、二次ウェハ拘束構造体が、容器のドアに設けられた対向するウェハ拘束部材の間に載置される。本発明の一実施形態では、二次ウェハ拘束構造体は複数の切欠を画定する。切欠は向斜形状であると共に、１個以上の収束縁即ち交点で交わる面によって画定される。ドアが容器の外枠と完全に封止係合された時に、ウェハの縁が交点と接触するように、交点はウェハ拘束部材の各対向対のウェハ受入れ部と整列するように位置決めされる。この位置において、容器に与えられる衝撃に起因するウェハの垂直方向移動は、ウェハを収束面即ち縁と接触させて、この移動を制限する。一次ウェハ拘束体の対向するフィンガの間及びその付近への二次ウェハ拘束体の位置決めは、ウェハの撓みを支持点間に制限し、更にウェハが支持体の外へ飛び出て交差状に差し込まれるのを阻止する。

従って、本発明の実施形態は、複数のウェハ、及びウェハを軸方向整列略平行離間配列で保持する容器の組み合わせを含む。容器は、上面、底面、一対の対向側面、背面、及びドア枠によって画定される対向開放前面を有する外枠部と、開放前面を閉鎖するためにドア枠に密封的に受入れ可能なドアを含む。容器は、外枠部に形成される少なくとも１個のウェハ支持構造体と、ウェハと係合し且つウェハを拘束するためにドアに設けられるウェハ拘束構造体を備えたウェハ拘束システムを含む。少なくとも１個のウェハ支持構造体は、複数の長溝を画定する複数のウェハ支持棚を含み、各長溝は複数のウェハの夫々一つを受け入れるように適用される。ドアに設けられるウェハ拘束構造体は、一次拘束構造体及び二次拘束構造体を有する。一次拘束構造体は、複数の第１ウェハ係合部材が複数の第２ウェハ係合部材に対して離間及び対向する状態で配置される複数の弾性ウェハ係合部材を含む。二次拘束構造体は、複数の第１及び第２ウェハ係合部材の中間に位置決めされると共に、複数の切欠を画定する。ドアがドア枠と係合させられた時に、複数のウェハの夫々一つが各切欠に受け入れられるように、切欠は配置される。

一実施形態において、弾性ウェハ係合部材の各々は、第１長手状連結部及び第１向斜形状ウェハ受入れ部を有する。第１ウェハ受入れ部は第１連結部の第１端部付近に位置決めされると共に、第１連結部の第２端部はドアと作動的に結合される。また、各弾性ウェハ係合部材は第２長手状部及び第２向斜形状ウェハ受入れ部を有する。第２長手状部の第１端部は、第１ウェハ受入れ部付近において第１連結部と作動的に結合されると共に、第２ウェハ受入れ部は、第１ウェハ受入れ部から離間する位置において、第２連結部上に位置決めされる。

一実施形態において、ウェハ拘束構造体は一対の対向側部及び中心部を有する本体部を含んでよい。一次拘束構造体の弾性ウェハ係合部材は、対向側部各々から中心部へ向けて内方に突出する。ウェハ拘束構造体の本体部は、中心付近に隆起部を有してよく、隆起部は二次拘束構造体の切欠を画定する。

本発明の実施形態において、切欠は、交点で交わる一対の収束縁によって各々画定されてよい。ドアがドア枠に完全に受け入れられた時に、各ウェハが交点の夫々一つと接触するように、各交点は位置決めされる。更に、二次拘束構造体は、ドアの内側と一体的に形成されてよい。

本発明の実施形態の目的及び効果は、ウェハ容器に生じる物理的衝撃時の間におけるウェハの移動を阻止することである。
本発明の実施形態の別の目的及び効果は、ウェハ容器に生じる物理的衝撃に起因して、ウェハ拘束体から押しのけられるウェハを再度位置決めすることである。

本発明の実施形態の更に別の目的及び効果は、ウェハ容器に生じる物理的衝撃に起因するウェハ拘束体の間への交差状差し込みを阻止することである。
本発明の付加的な目的、効果及び新規な特徴は、一部は以下の説明に記載され、また一部は以下を検討した時に当該技術分野に属する通常の知識を有する者に理解され、或いは本発明の実施によって学ばれる。

本発明に係るウェハ容器１０は、加工装置１２の一端に載置された状態で図１に示されている。ウェハ容器１０は一般的に、外枠１４及びドア１６を含む。外枠１４は一般的に、ポリカーボネート又は他の適当な熱可塑性材料から形成されると共に、底面１８、上面２０、対向側面２２，２４及び背面２６を含む。背面２６の反対側には、ドア枠３０によって画定される開放前面２８がある。複数のウェハ支持棚３４を備えた１個以上のウェハ
支持構造体３２は、略平行軸方向整列配列で間隔があけられた複数の半導体ウェは又は基板（図示なし）を受け入れるために、外枠１４の内部に位置決めされる。自動操縦装置での容器の搬送及び使用を可能にするために、キネマティックカップリング３６及びロボット操縦フランジ３８が、底面１８及び上面２０夫々の外面に位置決めされてよい。ウェハ容器及び支持手段の構成並びに使用法の詳細については、本発明の所有者によって全て所有されている米国特許第５７８８０８２号明細書、第５９１５５６２号明細書、第６０１０００８号明細書、第６２１６８７４号明細書、第６２６７２４５号明細書、第６４６４０８１号明細書、及び第６６４４４７７号明細書に開示されており、これら特許全てはここに開示されたものとする。

ドア１６は、内部にウェハのための密封ミクロ環境を形成するべく、ウェハ容器１０を密封閉鎖するように、ドア枠３０に選択的に密封するように位置決め可能である。図２及び図３に示す実施形態では、ドア１６は一般的に、外周壁４２を備えた本体部４０を含む。一対の掛止め凹部４４，４６は本体部４０の外側４８に画定される一方、ウェハ拘束凹部５０は内側５２に画定される。参照により既にここに引用されている米国特許第５，９１５，５６２号に開示されるような掛止め機構が、ドア１６をドア枠２８の所定位置に固定するために、掛止め凹部４４，４６各々に設けられる。蓋５２がラッチ上に設けられており、容器１０の外部からのラッチ機構の作動を可能にするために、鍵穴溝５４を備える。

ウェハ拘束構造体５６は、ウェハ拘束凹部５０に固定される。ウェハ拘束構造体５６は、一対の横レール６０，６２、上レール６４及び下レール６６を有する外周枠５８を含む。可撓性フィンガ６８の形態をなす弾性ウェハ係合部材は、外周枠５８において、横レール６０，６２から内方に突出すると共に、間隙７０を横切り対向するように位置決めされる。各フィンガ６８は、横レール６０，６２に連結される末端７４を備えた第１長手状部７２を有する。内部向斜形状ウェハ受入れ部７６は、各第１長手状部７２の先端７８に位置決めされる。第２長手状部８０は内部ウェハ受入れ部７６から外方に突出すると共に、外部向斜形状ウェハ受入れ部８４を備えた外端８２を有する。概ね平坦なウェハの縁がフィンガ６８対各々の内部ウェハ受入れ部７６及び外部ウェハ受入れ部８４に受け入れられるように、可撓性フィンガ６８が間隙７０を横切り対向するように対をなすことにより、ウェハは４個の接触点において拘束及び保護される。

本発明の一実施形態によれば、二次ウェハ拘束構造体８６は、衝撃時の間におけるウェハの垂直方向移動、及び結果的にもたらされるウェハの押しのけ及び交差状差し込みを阻止するために、間隙７０に位置決めされる。二次ウェハ拘束構造体８６は一般的に、ドア１６の内側５２から外方に突出する複数の向斜形状ウェハ拘束部８８を含む。各ウェハ拘束部８８は、交点９２で交わる一対の対向傾斜縁即ち面９０を含む。各ウェハ拘束部８８の交点９２は、各対向フィンガ対６８の内部ウェハ受入れ部７６及び外部ウェハ受入れ部８４と整列するように位置決めされており、その結果、ドア１６がドア枠３０に完全に密封係合された時に、ウェハの縁は交点９２と接触する。この位置において、容器１０に伝えられる衝撃に起因するウェハの垂直方向移動が、ウェハを面即ち縁９０と接触させて、この移動が制限される。対向するフィンガ６８の間及び付近へのウェハ拘束部８８の位置決めは、ウェハの撓みを支持点の間に制限し、更にウェハが支持体から「飛び」出して交差状に差し込まれることを阻止する。

当然のことながら、二次ウェハ拘束構造体８６は単一鋸歯形状構造体として図示されているが、各ウェハ拘束部８８はまた、本発明の範囲内にある別の構造体であってもよい。また当然のことながら、二次ウェハ拘束構造体８６は、ドア１６の本体部４０の一体部分として形成されてよく、或いは別に取り付けられた構造体であってもよく、或いはウェハ拘束構造体５６の一部であってもよい。二次ウェハ拘束構造体８６は、ポリカーボネート
、ＰＥＥＫ、ＰＥＩ、又は所望の特性を有する他の熱可塑性材料等、ウェハ容器での使用に適当な材料から形成されてよく、また帯電防止性又は導電性を得るために、カーボン又は他の充填材を含んでもよい。

本発明に係るウェハ容器９４の別の実施形態が、図７から図１０に示されている。ウェハ容器９４は一般的に、外枠部９６及び容器９４を選択的に密封閉鎖するドア９８を含む。ウェハ容器９４の更なる細部については、本発明の所有者によって自己所有されると共に、参照により引用される米国暫定特許出願番号６０／５９２，１５６に開示されている。

本発明によれば、ウェハ拘束体１００はドア９８の内面１０２に位置決めされる。ウェハ拘束体１００は一般的に、一対の対向端部１０６，１０８を有する本体部１０４を含む。可撓性フィンガ対１１０は、各端部１０６，１０８から本体部１０４の中心へ向けて、内方に突出する。各フィンガ１１０の内端１１２には、向斜形状ウェハ受入れ部１１４がある。可撓性フィンガ１１０は、概ね平坦なウェハがフィンガ１１０対各々のウェハ受入れ部１１４に受け入れられるように、間隙１１６を横切り対向するように対をなす。端部１０６，１０８において、本体部１０４は、ウェハ拘束体１００をドアに固定するために、ドア９８上の固定構造体（図示なし）を受け入れる孔１１８を有する。

本体部１０４は、対向フィンガ１１０の間の間隙１１６に位置決めされる一対の隆起部１２０を有する。各隆起部は、対向フィンガ１１０のウェハ受入れ部１１４と整列するように位置決めされる向斜切欠１２２を有する。各向斜切欠１２２は一対の収束縁即ち面１２４によって画定され、縁即ち面１２４は交点１２６で交わる。ドア９８が外枠部９６と完全に密封係合された時に、ウェハの縁が交点１２６と接触するように、交点１２６は位置決めされる。この位置において、容器９４に伝えられた衝撃に起因するウェハの垂直方向への移動が、ウェハを面即ち縁１２４と接触させるので、この移動は制限される。対向するフィンガ１１０の間及び付近への向斜切欠１２２の形態をなす二次ウェハ拘束体の位置決めは、ウェハの撓みを支持点の間に制限して、更に支持体から「飛び」出して交差状に差し込まれるのを阻止する。

また、二次ウェハ拘束体が鋸歯形状構造体であり、二次ウェハ拘束体が可撓性フィンガと一体的或いは可撓性フィンガから独立している構成を含む、ウェハ拘束体１００の他の構成が、本発明内で企図される。二次ウェハ拘束体は、ポリカーボネート、ＰＥＥＫ、ＰＥＩ、又は所望の特性を有する他の熱可塑性材料等、ウェハ容器での使用に適当な材料から形成されてもよく、また帯電防止性又は導電性を得るためにカーボン又は他の充填材を含んでもよい。

本発明の一実施形態に係るウェハ容器を示す斜視図。 部分的に組み立てられたドアを備える本発明の一実施形態に係るウェハ容器を示す斜視図。 ウェハ容器のために部分的に組み立てられたドアの内側を示す斜視図。 本発明の一実施形態に係るウェハ容器ドアを示す内側斜視分解組立図。 組み立て状態における図４のドアを示す内側斜視図。 図４のドアの一次及び二次ウェハ拘束部の一部を示す拡大斜視図。 本発明に係るウェハ容器の別の実施形態を示す斜視図。 図７のウェハ容器のドアを示す内部斜視図。 図７のドアのウェハ拘束部を示す側面図。 図７のドアのウェハ拘束部を示す斜視図。

Claims (16)

1. 複数のウェハ及び該ウェハを軸方向において平行になるように離間して配列した状態で保持する容器であって、
   上面、底面、一対の対向側面、背面及びドア枠によって画定される対向開放前面を有する外枠部と、
   前記開放前面を閉鎖するために、前記ドア枠に密封的に受入れ可能なドアと、
   前記外枠部に形成される少なくとも１個のウェハ支持構造体と、前記ウェハを係合及び拘束するためにドアに設けられるウェハ拘束構造体を含むウェハ拘束システムとを含み、該少なくとも１個のウェハ支持構造体は、複数の長溝を画定する複数のウェハ支持棚を含み、各長溝は複数のウェハの夫々一つを受け入れるように適応されており、該ドアに設けられたウェハ拘束構造体は、一次拘束構造体及び二次拘束構造体を含み、該一次拘束構造体は、複数の第１ウェハ係合部材が複数の第２ウェハ係合部材に対して離間及び対向するように配置される複数の弾性ウェハ係合部材を含み、該二次拘束構造体は該複数の第１及び第２ウェハ係合部材の間に位置決めされると共に、複数の切欠を画定し、該切欠は、前記ドアが前記ドア枠に係合された時に、複数のウェハの夫々一つが各切欠に受け入れられるように配置され、
   前記一次拘束構造体は中心孔を画定すると共に一対の横レールを有する外周枠を含み、前記弾性ウェハ係合部材は該横レールから該中心孔まで突出し、
   前記弾性ウェハ係合部材各々は、第１長手状部及び第１向斜形状ウェハ受入れ部を含み、該第１向斜形状ウェハ受入れ部は該第１長手状部の第１端部に位置決めされ、該第１長手状部の第２端部は前記ドアに連結され、
   各弾性ウェハ係合部材は更に、第２長手状部及び第２向斜形状ウェハ受入れ部を含み、該第２長手状部の第１端部は前記第１向斜形状ウェハ受入れ部において前記第１長手状部に連結され、該第２向斜形状ウェハ受入れ部は該第１向斜形状ウェハ受入れ部から離れた位置で前記第２長手状部に位置決めされることを特徴とする容器。
2. 前記ウェハ拘束構造体は、一対の対向側部及び中心部を有する本体部を含み、前記一次拘束構造体の弾性ウェハ係合部材は該対向側部各々から該中心部へ向けて内方に突出することを特徴とする請求項１に記載の容器。
3. 前記ウェハ拘束構造体の本体部は中心付近に隆起部を有し、該隆起部は前記二次拘束構造体の切欠を画定することを特徴とする請求項２に記載の容器。
4. 前記切欠は交点で交わる一対の収束縁によって画定され、前記ドアが前記ドア枠に完全に受け入れられた時に、各ウェハが該交点の夫々一つと接触するように、該交点は位置決めされることを特徴とする請求項１に記載の容器。
5. 前記ドアは内側を有し、前記二次拘束構造体は該ドアの内側と一体的に形成されると共に、該内側から外方に突出することを特徴とする請求項１に記載の容器。
6. 複数のウェハ及び該ウェハを軸方向において平行に整列させた状態で保持する容器であって、
   上面、底面、一対の対向側面、背面、及びドア枠によって画定される対向開放前面を有する外枠部と、
   前記開放前面を閉鎖するために前記ドア枠に密封的に受け入れ可能なドアと、
   前記外枠部に形成される少なくとも１個のウェハ支持構造体と、前記ウェハを係合及び拘束するために前記ドアに設けられるウェハ拘束構造体を含むウェハ拘束システムとを含み、該少なくとも１個のウェハ支持構造体は複数の長溝を画定する複数のウェハ支持棚を含み、各長溝は複数のウェハの夫々一つを受け入れるように適応され、該ドアに設けられるウェハ拘束構造体は、複数の第１ウェハ係合部材が複数の第２ウェハ係合部材に対して離間し且つ対向するように配置される複数の弾性ウェハ係合部材を含み、該ウェハ拘束構造体は更に、前記複数の第１及び第２ウェハ係合部材の間に位置する二次拘束構造体を含み、前記二次拘束構造体は複数の切欠を含み、各切欠は交点で交わる一対の収束面によって画定され、前記ドアが前記ドア枠に完全に受け入れられた時に、各ウェハが該交点の夫々一つと接触するように、該交点が位置され、
   前記弾性ウェハ係合部材各々は第１長手状部及び第１向斜形状ウェハ受入れ部を含み、該第１向斜形状ウェハ受入れ部は該第１長手状部の第１端部に位置決めされ、該第１連結部の第２端部は前記ドアと作動的に結合に連結され、
   更に、各弾性ウェハ係合部材は更に、第２長手状部及び第２向斜形状ウェハ受入れ部を含み、該第２長手状部の第１端部は前記第１向斜形状ウェハ受入れ部において前記第１長手状部と連結され、該第２向斜形状ウェハ受入れ部は前記第１向斜形状ウェハ受入れ部から離れた位置において、前記第２長手状部に位置決めされることを特徴とする容器。
7. 前記一次拘束構造体は中心孔を画定すると共に一対の横レールを有する外周枠を含み、前記弾性ウェハ係合部材は該横レールから該中心孔へ向けて突出することを特徴とする請求項６に記載の容器。
8. 前記ウェハ拘束構造体は一対の対向側部及び中心部を有する本体部を含み、前記拘束構造体の弾性ウェハ係合部材は、該対向側部各々から該中心部へ向けて内方に突出することを特徴とする請求項６に記載の容器。
9. 前記ウェハ拘束構造体の本体部は前記中心部の付近に隆起部を有し、該隆起部には複数の切欠が形成されていることを特徴とする請求項８に記載の容器。
10. 複数のウェハを軸方向において平行になるように整列した状態で保持する容器であって、
    上面、底面、一対の対向側面、背面、及び対向開放前面を有する外枠部と、
    前記開放前面を密封閉鎖するドアと、
    前記外枠部に形成される少なくとも１個のウェハ支持構造体と、前記ウェハを係合及び拘束するために前記ドアに設けられるウェハ拘束構造体を含むウェハ拘束システムとを含み、該少なくとも１個のウェハ支持構造体は複数の長溝を画定する複数のウェハ支持棚を含み、各長溝は複数のウェハの夫々一つを受け入れるように適応されており、該ドアに設けられるウェハ拘束構造体は一次拘束構造体及び二次拘束構造体を含み、該一次拘束構造体は、ウェハ係合部材の複数の第１ウェハ係合部材が該ウェハ係合部材の複数の第２ウェハ係合部材に対して及び離間及び対向するように配置される複数の弾性ウェハ係合部材を含み、該二次拘束構造体は該複数の第１及び第２ウェハ係合部材の間に位置決めされ、
    前記弾性ウェハ係合部材各々は第１長手状部及び第１向斜形状ウェハ受入れ部を含み、該第１向斜形状ウェハ受入れ部は該第１長手状部の第１端部に位置決めされ、該第１長手状部の第２端部は前記ドアと連結され、
    各弾性ウェハ係合部材は更に、第２長手状部及び第２向斜形状ウェハ受入れ部を含み、該第２長手状部の第１端部は前記第１向斜形状ウェハ受入れ部において前記第１長手状部と連結され、該第２向斜形状ウェハ受入れ部は該第１向斜形状ウェハ受入れ部から離れた位置で、前記第２長手状部に位置決めされることを特徴とする容器。
11. 前記一次拘束構造体は中心孔を画定すると共に一対の横レールを有する外周枠を含み、前記弾性ウェハ係合部材は該横レールから該中心孔へ突出することを特徴とする請求項１０に記載の容器。
12. 前記二次拘束構造体は複数の切欠を画定し、前記ドアが前記ドア枠に係合された時に、前記複数のウェハの夫々一つが各切欠に受け入れられるように、該切欠は配置されることを特徴とする請求項１０に記載の容器。
13. 前記ウェハ拘束構造体は、一対の対向側部及び中心部を有する本体部を含み、前記一次拘束構造体の弾性ウェハ係合部材は、該対向側部各々から該中心部へ向けて内方に突出することを特徴とする請求項１２に記載の容器。
14. 前記ウェハ拘束構造体の本体部は、中心付近に隆起部を有し、該隆起部は前記二次拘束構造体の切欠を画定することを特徴とする請求項１３に記載の容器。
15. 前記切欠は交点で交わる一対の収束縁によって画定され、前記ドアが前記ドア枠に完全に受け入れられた時に、各ウェハが該交点の夫々一つと接触するように、該交点は位置決めされることを特徴とする請求項１２に記載の容器。
16. 前記ドアは内側を有しており、前記二次拘束構造体は該ドアの内側と一体的に形成されると共に該内側から外方に突出することを特徴とする請求項１０に記載の容器。

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