JP6337061B2 - ドア・ガイドおよびシールを備えたウェーハ容器 - Google Patents

ドア・ガイドおよびシールを備えたウェーハ容器 Download PDF

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Description

本発明は、半導体ウェーハなどの高感度基板用容器に関し、詳細には、このような容器のドアおよびドア・フレーム・インターフェースに関する。
コンピュータ・チップなどの集積回路は、半導体ウェーハから製造されている。これらのウェーハは、集積回路を作る工程中に多くのステップにさらされる。これは普通、専門機器による処理のために、1つのワークステーションから別のワークステーションまで複数のウェーハを輸送することが必要である。処理手順の一部として、ウェーハを、容器内に一時的に保管または容器に入れて他の設備またはエンド・ユーザに発送する可能性がある。このような設備内および設備外移動は、潜在的にウェーハを損なう汚染物質を生成するか、そのような汚染物質にウェーハをさらす可能性がある。ウェーハへの汚染物質の悪影響を少なくするために、汚染物質の生成を最小限に抑え、かつ、ウェーハを容器外部の汚染物質から隔離する専門容器が開発された。これらの容器に共通の主要な特徴は、内部のウェーハへのアクセスを可能にするために取り外し可能なドアまたはクロージャを備えているということである。
工程ステップの間でウェーハを輸送および保管するために、プラスチック容器が数十年間使用されてきた。このような容器は、処理機器と、容器を輸送する機器/ロボットとインターフェース接続するための許容範囲を高度に制御してきた。さらに、このようなプラスチック容器内では、金属ファスナは挿入および取り外しの際に粒子生成を引き起こす可能性があるので、ねじなどの金属ファスナを使用することなく取り付けおよび取り外し可能な構成部品を使用することが望ましい。
半導体ウェーハを輸送および/または保管するための容器の追加の所要のまたは望ましい特徴としては、軽量、剛性、清浄度、限られたガス放出、および費用効果的な製造可能性が挙げられる。容器は、容器が閉じられている場合に、ウェーハの気密または気密に近い隔離を行なう。簡単に述べると、このような容器は、ウェーハを清潔に、汚染されないように、および損傷を受けないように保つ必要がある。加えて、担体は、容器の上部に位置決めされたロボット・フランジによって担体を持ち上げることを含む、ロボット処理の困難のもとで、能力を維持する必要がある。
前部開口ウェーハ容器は、大径の300mmウェーハを輸送および保管するための工業基準となった。このような容器では、前部ドアは、容器部のドア・フレーム内に掛けることが可能であり、ウェーハがこれを通してロボット制御で挿入および取り外される、前部アクセス開口部を閉じる。容器にウェーハが十分装填されると、ドアは容器部のドア・フレーム内に挿入され、そこに掛けられる。着座する場合、ドア上のクッションは、ウェーハに対して上向き、下向き、および内向きの制約を与える。
普通はエラストマー材料の連続ループの形のシールは、密封するように、ドアの周面上に締め付けられている。典型的には、このようなシールは、ドアの周面上の溝に基部を挿入すること、および/またはシール内の穴を通して延びるペグ上にシールを固定することによって取り付けられる。しばしば、シール材料の「ループ」は、溝の周囲より小さい。これにより、丸みを帯びた隅部上に優れたシール保持を与えることが証明されたが、シール内の張力は、ドアの上部、底部、および側部の大きな直線拡張部内の溝にシールを保持することにほとんど効果がない。特に、ウェーハ容器内の開口部が増大して、より大きなウェーハを収納するときに、密封の均一性および一貫性の問題に直面した。
半導体産業は現在、さらにより大きな、450mm直径のウェーハを使用する方向に向かっている。より大きな直径のウェーハは、費用効率を提供するが、脆性を増大させ、重量をより重くし、プラスチックで作られた容器内でより大きなウェーハを処理および保管することに関連する未だ知られていない問題を提示する。上部、底部、側部、前部および後部のプラスチックの拡張部に関連する偏向および関連問題が悪化する。というのは、容器表面の偏向によるドア−ドア・フレーム・インターフェースの不均一なシールおよび歪みによるドア密封の問題であるからである。
半導体ウェーハの寸法の増大に伴って、ウェーハ上に形成された回路の密度もまた、増大してきており、回路がますます小さな粒子および他の汚染物質による欠陥の影響をより受けやすくなっている。要するに、ウェーハの寸法が大きくなったので、容器の寸法も大きくなり、ウェーハがより小さな粒子および他の汚染物質の影響をより受けやすいことにより、ウェーハを清潔および汚染されないように保持するための要件がより厳しくなった。
粒子状物質生成に関連する従来のウェーハ処理デバイスまたは容器に関連するいくつかの欠点がある。容器の使用寿命中、クロージャまたはドアは、ロボットおよび手動手段の両方によって多数回取り付けられ、取り外される。各取り付けおよび取り外しでは、ドア縁部の一部が、容器のドア・フレームを削る可能性がある。この結果、入れられているウェーハ上に留まるように浮遊するようになる可能性がある遊離した粒子が生成される可能性がある。同様に重要なことに、ウェーハ処理デバイスまたは容器のドアは典型的には、ウェーハ縁部に接触し、これを支持するクッションまたはチャネルを備えている。最適には、このようなクッションまたはチャネルは、複数のウェーハをしっかり保持するために、容器内のウェーハ受けチャネルに合わせて動作するように設計されている。ドアをドア・フレーム内に正確におよび繰り返し中心に置かない、また置くことができない場合、ドア・クッションまたはチャネルとウェーハの間の過剰な接触およびその後の粒子生成が生じる可能性がある。
粒子生成の問題はまた、ドアおよび容器が製造される工程に原因がある可能性がある。容器およびドアは普通、ポリカーボネートなどのプラスチックでの射出成型によって形成される。このような成型における固有なものは、成型された部品の収縮および反りである。プラスチック射出成型技術は極めて先進的であるが、同じ金型からの異なる構成部品間の個別の偏差がまだある可能性がある。僅かな偏差は普通、容器を閉じる際のドアの機能を劣化させないが、ドアとドア・フレームの間の接触(および得られる粒子生成)が増大する程度に、作業寸法を変える可能性がある。寸法変化はまた、通常の摩耗および裂けの結果として、金型自体によって生じる可能性がある。この問題は、ドアおよび容器の構成部品の許容誤差が積み重ねられたまたは追加された場合に強調される。
これらのウェーハ担体はロボット制御で開閉されるので、さらに別の欠点が生じる。担体は、それぞれ異なるようにセットアップされる可能性がある多数の機器によって開かれる。また、このような機器は、調節されなくなる可能性があり、摩耗および裂けの影響を受ける。このような機器はその後、完全には位置合わせされず、その結果、望ましくないおよび/または過剰なドア・フレーム接触、および過剰な摩滅および/または粒子生成の状況につながる可能性がある。
したがって、特に、450mm直径以上のウェーハ用の容器に対して存在するときに、これらの問題の1つまたは複数に対処するウェーハ容器に対する需要が当業界には存在す
る。
本発明の実施形態は、特に450mm直径以上のウェーハ用の容器でこれらの問題を経験するときに、装填による過剰な容器壁面偏向および過剰な粒子状物質生成に関連する問題の1つまたは複数を少なくするまたは軽減するウェーハ容器に対する、当業界の需要に対処する。
1実施形態では、大径ウェーハに適した前部開口ウェーハ容器は、丸みを帯びた隅部を備えた矩形フレームとして構成および成形されたエラストマー・ガスケットを使用する。エラストマー材料を、ガスケット保持フレームとドア・ハウジング部材の間に挟むことができる。本発明の1実施形態では、ガスケット保持フレームは、ドアの内面の実質的部分を覆っている。本発明の1実施形態では、ガスケット保持フレームは、ドアの周面周りに延び、ドアがドア・フレームに挿入されたときに完全に位置合わせされない場合にガイド動作を行なうように、ドア・フレーム上の同様の構造と協働し、それによって構成部品間の摩擦接触による粒子状物質生成を抑制するドア・ガイド部材を有する。ドア・ガイド部材および協働するドア・フレーム部はそれぞれ、互いに協働および係合するテーパ状表面を有する可能性がある。
本発明の1実施形態では、ガスケット材料は、比較的均一な厚さを有するシート材料として構成されている。シールの露出先端は、エンクロージャ部のドア・フレームの側壁に係合するように外向きに延びている。他の実施形態では、ガスケットは、ガスケット材料が成型された状態で比較的均一な厚さではない。本発明の1実施形態では、ガスケット保持フレームワークを、ウェーハ・クッションと一体的に形成することができる。別の実施形態では、ガスケット材料は、ガスケット保持フレーム上でオーバモールドされている。
1実施形態では、ウェーハ・クッションとシールの中間にある前部ドアの内側表面が、ガスケット層の上にある単一の単位フレームによって提供され、ガスケット材料の周縁部は、ドア・フレームの内向き表面と係合するように、ドアから径方向外向きに突起している。
本発明の1実施形態では、前部開口ウェーハ容器用ドアにおいて、ドアの周面は、周面で露出された3つのはっきり異なる層、ドア基部、エラストマー・シール、およびガスケット・フレームを有する。
本発明の1実施形態では、密封部材は、ドア開口部周りに延びる周溝に挿入される連動部を提供する。密封部材は、ドアに固定された被保持部を備えた本体部と、被保持部から延びている外向きに延びる部分とを有する。外向きに延びる部分はL字形であり、径方向に延びる部分、および軸方向に延びる部分を備えることができ、軸方向に延びる部分は連動部を画定する。密封部材は無端、すなわち、ループ形であってもよい。密封部材は、ドア・フレーム、特にドア・フレームの中間上部および中間底部を固定することができるドア・フレーム伸び抵抗特性を有することができ、それによって、密封部材に関連するドアは、容器が容器部の上部、例えば、そこに取り付けられたロボット・フランジによって支持される場合、特に、容器にウェーハが装填された場合に、ドア・フレームの垂直伸びを抑制する。実施形態の特定の態様は、密封部材の効果的なデュロメータを増大させ、外向きに延びている部分の径方向膨張に耐えるように径方向に延びる部分の抵抗を大きくすることができる、周張力を受けている密封部材を備えることができる。このような径方向膨張は、上向きに、および容器部から離れる方向に回転する軸方向に延びる部分によって生じる可能性がある。前記回転を起きないようにするまたは小さくするために、延びている部分の容器部側と反対に剛性止め部を位置決めすることができる。エラストマー・シール
の本体部の非エラストマー性、またはより少ないエラストマー特徴の材料の角付きストリップを利用して、軸方向に延びる部分がドア・フレーム内の伸び応力によって生じる上向きおよび容器部から離れる回転に耐えるのをさらに助けることができる。
1実施形態では、ガスケット保持フレームワークはまた、「z」方向に突出し、突出部の内側表面上のテーパを備えたドアの周面周りに延びる突出部を備えた周面ドア・ガイドおよびフレーム型リテーナを形成する。周面ドア・ガイドは、ドア・フレーム上の適合しているテーパ状表面に対応するほぼV字形のリセスを係合させるように構成されている。
1実施形態では、半導体ウェーハ担体は、ウェーハの挿入および取り外し用開口部を画定するドア・フレームを備えたエンクロージャと、前記開口部を閉じ、密封するためのドアと、前記ドアとエンクロージャの間のインターフェースを制御するための別々に形成されたドア・ガイドとを有する。いくつかの実施形態では、ドア・ガイドはそれぞれ、ドアの周囲に沿って延び、ドアの1つ、2つまたは4つの周側表面上で中心に位置決めされた細長い部材を備えている。それぞれ位置決め、すなわち、「x」および「y」方向両方の位置決め機能を行なう(「z」方向は、ドアのドア・フレーム内への挿入およびドア・フレームからの取り外し方向である)。
1実施形態では、ドア・ガイドは、ドア・フレーム内のスロット内に嵌合する周方向に延びる細長く薄いリブを有する。各ドア・ガイドは、U字の脚部が縁部を位置決めする際にガイドを提供するように傾斜しているU字型開口部を有することができ、U字はドアがドア・フレーム内に挿入される前に、およびそのときに、エンクロージャおよびエンクロージャ・ドア・フレームに向かって「z」方向に内側に向いている。スロットに嵌合しているリブを着座させる、すなわち、ドア・フレームと接触および係合させることができる、または分離させ、ドア・フレームと直接接触しないようにすることができる。好ましい1実施形態では、ドアは垂直および水平中心線を有し、ドア・ガイドは、ドア中心線周りで中心に置かれた上部周面側に位置決めされている。ドア・ガイドは同様に、それぞれのドア中心線周りにそれぞれ中心に置かれた、横周面側および底部周面側に位置決めすることができる。各ドア・ガイドは、xおよびy方向にドアを位置決めするためのそれぞれ提供ガイド表面を備えた2つの位置決め部を有することができる。
1実施形態では、各ドア・ガイドは、ドア・フレーム内のスロットに係合する、戻り止め、例えば、舌形の戻り止めを有することができる。各ドア・ガイドは2つの戻り止めを有することができる。さらに、各ドア・ガイドは、ドア・フレーム上の突出部に係合するための、またはその逆の受入れ装置を有することができる。突出部および受入れ装置は、最終的および誘導係止位置を提供するように楔形をしている可能性がある。したがって、実施形態では、ガイドはドアの周縁部に沿って延び、別のファスナなしで取り付けられる。
1実施形態では、ガイドは、ポリブチレン・テレフタラート(PBT)またはアセタールを含む混合物から形成されている。これらの材料は、この内容では、ドア−縁部からドア−フレーム係合中の粒子生成を最小限に抑える、有利な低粒子生成特徴を有するように見える。
代替実施形態では、ガイドを、ドアに加えて、またはドアよりむしろ、ドア・フレームに取り付けることができる。ガイドがドアおよびドア・フレームの両方に取り付けられる場合、ガイドをオフセットまたは対面協働関係で取り付けることができる。ガイドは、両方とも全体的に本願明細書に援用する、米国特許第6,206,196号および第6,464,081号に開示されたような隅部ガイドで、またはなしで利用することができる。
1実施形態によると、半導体ウェーハ用の前部開口容器は、上壁面、底壁面、1対の側壁面、後壁面、および後壁面と反対側のドア・フレームを含むエンクロージャ部であって、ドア・フレームは前部開口部を画定し、ドア・フレームは複数のドア・フレーム隅部を形成する複数の交差側壁面を有し、各側壁面は隣接するドア・フレーム隅部の中間の傾斜部を画定するエンクロージャ部と、前部開口部を閉じるためにドア・フレーム内に取り外し可能に受け入れられるドアであって、複数の交差周面を呈する本体部を備えたドアとを備えている。容器はさらに、複数のドア・ガイドを備えており、各ドア・ガイドは周面の別の1つの上に配置されており、それによって、ドアがドア・フレーム内に受け入れられた場合に、各ドア・ガイドがドア・フレームの傾斜部の別の1つと係合される。
1実施形態によると、ドア・フレームは、各傾斜部から内向きに、前部開口部の前縁部と平行に延びる外向きリセスを画定することができる。各ドア・ガイドは縁部を画定することができ、ドア・ガイドの縁部は、ドアがドア・フレーム内に受け入れられた場合に、ドアをエンクロージャ部と連動させるように、リセス内に係合している。リセスはほぼV字形をしており、係合表面を呈することができ、ドア・ガイドの縁部は、ドア・ガイドの縁部がリセス内に受け入れられた場合に、リセスの係合表面に直面するように一致して配置された係合表面を有することができる。
1実施形態では、本体部の複数の周面はそれぞれ、ドア・ガイド・リセスを画定し、ドア・ガイドの別の1つは各ドア・ガイド・リセス内に受け入れられる。各ドア・ガイドは、少なくとも1つの係合構造を有することができ、少なくとも1つの係合構造は、ドア・ガイド・リセス内の対応する係合構造によって受け入れられる。少なくとも1つの係合構造は、係合タブである可能性があり、対応する係合構造は開口部である可能性がある。
1実施形態では、容器のドアは、ドアの周面周りに延びているエラストマー・シールを備えることができ、エラストマー・シールは、ドアがエンクロージャ部を気密に密封するようにドア・フレーム内に受け入れられる場合に、ドア・フレーム上の構造と係合する。容器はまた、ドアの後側に配置されたウェーハ・クッションを備えることができる。ドア・ガイドは、アセタールまたはPBTである可能性がある、低粒子生成材料から作ることができる。
別の実施形態では、半導体ウェーハ用の前部開口容器は、上壁面、底壁面、1対の側壁面、後壁面、および後壁面と反対側のドア・フレームを有するエンクロージャ部を備えている。ドア・フレームは、前部開口部、およびドア・フレームの前縁部と平行にドア・フレームの内周面周りに延びる前向きリセスを画定する。ドアは、前部開口部を閉じるように、ドア・フレーム内に取り外し可能に受け入れられる。ドアは、後側を呈する本体部と、後側に配置されたガスケット・アセンブリとを備えている。ガスケット・アセンブリは、ガスケット・フレームおよびガスケットを備えている。ガスケット・フレームは、ドアの周面周りに延びている細長い突出部を画定し、ガスケットはガスケット・フレームと本体部の間に保持されている。ガスケットは、横方向に突出する密封部を備えている。ガスケット・フレームの突出部は、ドアがドア・フレーム内に受け入れられた場合にドアをドア・フレームと連動させるように、ドア・フレームのリセス内に受け入れられ、ガスケットの横方向に突出する密封部は、ドアがドア・フレーム内に受け入れられた場合に、ドア・フレームの側壁面に係合し、これを密封する。1実施形態では、ガスケット・アセンブリは、一体的に形成されたウェーハ・クッションを備えている。いくつかの実施形態では、ガスケット・アセンブリは実質的に、ドアの本体部の後側全体を覆っている。別の実施形態では、ガスケットをガスケット・フレーム上にオーバモールドすることができる。
1実施形態では、前向きリセスは、ほぼV字形であり、係合表面を呈し、ガスケット・アセンブリの突出部は、突出部がリセス内に受け入れられた場合に、リセスの係合表面に
直面するように一致して配置された係合表面を有する。
別の実施形態では、半導体ウェーハ用の前部開口容器は、上壁面、底壁面、1対の側壁面、後壁面、および後壁面と反対側の矩形ドア・フレームを有するエンクロージャ部を備えており、ドア・フレームは前部開口部を画定し、側壁面によって画定されるドア・フレームは矩形のドア・フレームの隅部の間に延びており、各側壁面は隣接する隅部の中間にある傾斜部を画定する。矩形ドアは、前部開口部を閉じるように、ドア・フレーム内に取り外し可能に受け入れられ、ドアは4つの交差周面を呈する本体部を備えている。容器はさらに、複数のドア・ガイドを備えており、各ドア・ガイドは周面の別の1つに配置されており、それによって、ドアがドア・フレーム内に受け入れられた場合に、各ドア・ガイドがドア・フレームの傾斜部の別の1つと係合される。
1実施形態では、ドア・フレームは、各傾斜部から内向きに、前部開口部の前縁部と平行に延びる外向きリセスを画定する。各ドア・ガイドは係合構造を画定し、ドア・ガイドの係合構造は、ドアがドア・フレーム内に受け入れられた場合に、ドアをエンクロージャ部と連動させるように、リセス内に係合している。いくつかの実施形態では、リセスはほぼV字形をしており、係合表面を呈し、ドア・ガイドの係合構造は、ドア・ガイドの係合構造がリセス内に受け入れられた場合に、リセスの係合表面に直面するように一致して配置された係合表面を有する。いくつかの別の実施形態では、本体部の複数の周面はそれぞれ、ドア・ガイド・リセスを画定し、ドア・ガイドの別の1つは各ドア・ガイド・リセス内に受け入れられる。各ドア・ガイドは、少なくとも1つの係合構造を有することができ、少なくとも1つの係合構造は、ドア・ガイド・リセス内の対応する係合構造によって受け入れられる。
本発明の利点および特性は、衝撃吸収特徴が、ドア基部との間にガスケット層を有するドアのドア・フレーム係合部を有することによって提供されることである。これにより、容器部内へのラッチ機構の動作などによる衝撃波の伝達が小さくなり、このような衝撃波は、その後、容器部の内側表面から粒子を放出させることができる。
本発明の利点および特性は、ガスケットが、z−x平面またはz−y平面内に実質的に延びる密封表面と係合することである。ドア周面から延びるガスケット・リップは、密封表面とほぼ通常に係合するように外向きに延びている。密封完全性に影響を与えるドア・フレーム内の僅かな歪みの影響が、最小限に抑えられる。
本発明の実施形態の利点および特性は、エラストマー本体部材、およびその周りに延び、そこに付着される剛性化ストリップ部材を備えた周面シールである。剛性化ストリップ部材は、異なるデュロメータ硬度を有する。
本発明の実施形態の利点および特性は、ループ形状をしており、エラストマー本体部材およびループの長さ周りに延びるストリップ部材を備えた周面シールである。ストリップ部材は、係合表面を提供することができる。
本発明の実施形態の利点および特性は、ウェーハ容器のドアにドアの周面上で中心に置かれた取り外し可能なドア・ガイドを設けることである。
本発明の実施形態の利点および特性は、ドアとドア・フレームの間の摩擦接触によって生成される粒子状物質の量を少なくすることである。
本発明の実施形態の利点および特性は、ドア・フレーム内のドアのセンタリングを容易にすることである。
本発明の実施形態の利点および特性は、ドアに取り付けられたクッションと半導体ウェ
ーハ縁部の間の摩擦接触によって生成される粒子状物質の量を少なくすることである。
本発明の実施形態の利点および特性は、ドアとドア・フレームの間の許容誤差を大きくすることである。
本発明の実施形態の利点および特性は、ガイドをドア上の様々な場所に取り外し可能に取り付けることができることである。
本発明の実施形態の利点および特性は、ガイドが摩耗に耐える比較的硬く、低摩擦材料で製造されていることである。
本発明の実施形態の利点および特性は、容器のドアをエンクロージャ部と連動させることによって、容器エンクロージャの上部、底部、側部、および/または前部の偏向を少なくすることである。
本発明の実施形態の利点および特性は、ドアがエンクロージャ部から取り外された場合に、容器に入る空気の速度を低くし、それによってエンクロージャの内側への粒子状物質の拡散を抑制することである。
本発明の実施形態は、添付の図面と合わせて、様々な実施形態の以下の詳細な説明を検討することにより、より完全に理解することができる。
本発明の1実施形態による前部開口部ウェーハ容器の展開等角正面図。 図1の容器用の前部ドア・アセンブリの1実施形態の展開等角図。 図1の容器用の前部ドア・アセンブリの別の実施形態の展開等角図。 エンクロージャ部のドア・フレームに係合した前部ドア・アセンブリを示す、図1の容器の断片断面図。 ドア本体上に配置するために見当合わせされたウェーハ・クッション・アセンブリを示す、前部ドア・アセンブリの展開図。 ドアの内向き表面のほぼ全体にわたって延びるクッション材料を備えた前部ドア・クッション・アセンブリの等角図。 図6の前部ドア・クッション・アセンブリの後側の等角図。 前部ドア・アセンブリがドア・フレーム内への挿入の第1段階である、容器部および前部ドア・アセンブリの隅部を通る断面図。 前部ドア・アセンブリがドア・フレーム内への挿入の第2段階である、図8に示す容器部および前部ドア・アセンブリの隅部の断面図。 前部ドア・アセンブリがドア・フレームに完全に着いている、図8に示す容器部および前部ドア・アセンブリの隅部の断面図。 図1の断面11−11に沿った断片断面図。 本発明の代替実施形態による、容器部のドア・フレームに係合したドアの断片断面図。 本発明の別の実施形態による、前部開口部ウェーハ容器の展開等角正面図。 図13の前部開口部ウェーハ容器の組立等角正面図。 傾斜ドア・ガイド係合部および連動機構を示す、図13の容器のドア・フレームの底縁部の等角図。 図13のウェーハ容器のドア・アセンブリの後側の等角図。 図16のドア・アセンブリの側部ドア・ガイドの1つの詳細図。 図16のドアの上部ドア・ガイドの詳細図。 図14の断面19−19に沿った、底部ドア・ガイドを通る部分断面図。 ドア・ガイド係合開口部を示すためにドア・ガイドを省略した、図16のドアの後側の等角図。 受け入れリセス内への挿入のために見当合わせされた位置のドア・ガイドを示す、図16のドアの側部の部分等角図。 図16のドア・アセンブリのドア・ガイドの内側の等角図。 図22のドア・ガイドの外側の等角図。
本発明は、様々な変更形態および代替形態に補正可能であるが、その詳細は、図面に例として示したものであり、詳細に説明される。しかし、記載した特定の実施形態に本発明を限定することを意図したものではないことを理解されたい。むしろ、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、全ての変更形態、同等物、および代替形態を含むことを意図している。
本応用例の目的では、相対的方向を、「x」、「y」および「z」方向に関して記載することができ、容器の部品に対するこれらの指定は、図1、13および14の一部として提供される方向的手がかりにしたがうものであることを意図している。
次に図1を参照すると、前部開口部ウェーハ容器20は普通、エンクロージャ部22および前部ドア24を備えている。エンクロージャ部22は普通、上壁面26、底壁面27、側壁面28、30、後壁面32、および前部開口部36を画定するドア・フレーム34を備えている。加えて、ラッチ・ボルト・リセス56は、ドア・フレーム34の上側42および底側46それぞれ内に画定されている。各ラッチ・ボルト・リセス56は、持ち上げられた部分58によって囲まれている。外向き連動溝55は、ドア・フレーム34の内側縁部57で画定される。ウェーハ支持構造60を、複数のスロット62内にウェーハを受け入れるために、エンクロージャ部22の内側に設けることができる。当技術分野で知られているように、ロボット持ち上げフランジ64および運動学的継手66は、エンクロージャ部22の上部および底部外側表面にそれぞれ設けることができる。
前部ドア24は普通、後側70、前側72、上部周面74、側部周面76、78、および底部周面80を呈する本体部68を備えている。1対のラッチ・リセス(図示せず)は、前側72内に画定されており、前部パネル82に覆われている。各ラッチ・リセスは、ラッチ・ボルト86を選択的に伸張および格納させ、容器部22のラッチ・ボルト・リセス56と係合して、ドア・フレーム34内に前部ドア24を固定するために、前部パネル82内のキー開口部84を通して挿入可能なキーによって動作可能なラッチ機構(図示せず)を受ける。ラッチ機構は普通、全て、本出願の所有権者によって所有され、全てを本願明細書に援用する、米国特許第4,995,430号、第7,182,203号、または第7,168,587号に開示されているように構成することができる。
図2に示す1実施形態では、前部ドア24は、複数のウェーハ係合部90を備えたウェーハ・クッション88を有するウェーハ・クッション部材87を備えている。ウェーハ・クッション部材87は、本体部68の後側70に位置決めされ、ガスケット部材92が2つの間に介在している。特に、ウェーハ・クッション部材87は、図示する実施形態では、後側70のほぼ全体を覆っている。ウェーハ・クッション88は、本体部68内に形成され、ドアの上部からドアの底部まで延びているリセス92内に受け入れられ、ドアの左右側に関して中心に位置決めされている。リセスは異なる深さを有し、最も深い部分はリセス92の垂直中間線に沿って延びている。ウェーハ・クッション部材87は、その周面全体周りに前向きに突出するリップ89を画定する。
図3を参照すると、前部ドア24の代替実施形態が示されている。ガスケット・フレーム・アセンブリ94は普通、ガスケット・フレーム96およびガスケット98を備えてい
る。ガスケット98を、図示するように、ガスケット・フレーム96から別々に形成する、または普通に知られているオーバモールド技術を使用してガスケット・フレーム96上にオーバモールドすることができる。ガスケット・フレーム96は、その周面全体周りに前向きに突出するリップ97を画定する。ウェーハ・クッション部材100は、ガスケット・フレーム・アセンブリ94から離れており、複数のウェーハ係合部90を有するウェーハ・クッション88を備えている。ウェーハ・クッション部材100は、ガスケット・フレーム・アセンブリ94と本体部68の間に挟まれている。また、ウェーハ・クッション88は、本体部68内に形成されたリセス92内に受け入れられる。
図4は、断片断面で、ドア・フレーム34に完全に係合した前部ドア24を示している。ウェーハ・クッション部材 87の前向きに突出するリップ89は、ドア・フレーム34のほぼV字形の連動溝55内に受け入れられ、リップ89の傾斜した係合表面89aが、連動溝55の傾斜した係合表面55aに当接する。ウェーハ・クッション部材87と本体部68の間に挟まれたガスケット部材92は、横方向に突出するリップ204を備えた突出部202を有する。リップ204は、ドア・フレーム34の側壁面205を係合し、これを密封する。ウェーハ・クッション部材87の内向き表面206を、本体部68の外向き表面208から僅かに異なる角度で角度付けして、ガスケット部材92を圧縮し、ガスケット部材92を定位置により良く固定し、ガスケット部材92のあらゆる滑りまたはずれを防ぐためにクランプ力を与えることができることが理解されよう。
傾斜表面55aおよび傾斜表面89aの当接係合は、前部ドア24と容器部22の間の連動を形成し、上壁面26、底壁面27、側壁面28、30、ドア・フレーム34、および前部ドア24の外向き偏向に耐える傾向があることが理解されよう。例えば、容器20にウェーハが装填され、容器がロボット持ち上げフランジ64で持ち上げられると、ウェーハの重量が、力を加え、特に前部開口部36で、上壁面26および底壁面27を互いに離れるように偏向させる傾向がある。図4に示すように前部ドア24をドア・フレーム34に係合した状態で、連動溝55内のウェーハ・クッション部材87の前向きに突出するリップ89の係合により、ドア24に張力を加え、それによって、上壁面26および底壁面27の偏向に耐えることが可能になる。
図8〜10は、ドア・フレーム34内への係合の連続した段階の前部ドア24を示している。図8では、前部ドア24は、ガスケット部材92の突出部202がドア・フレーム34の外縁部54の内側にある状態で、ドア・フレーム34と見当合わせされている。前部ドア24が、図9に示すようにドア・フレーム34内で前進させられると、ウェーハ210の先端縁部は、ウェーハ係合部90の下側傾斜表面212と係合し、ウェーハを上向きに進ませる。突出部202は、ドア・フレーム34の側壁面205と係合し始める。図10では、前部ドア24が前進してドア・フレーム34内に完全に係合すると、ウェーハ210の縁部が、V字形のウェーハ係合部90内に着く。ウェーハ・クッション部材87の前向きに突出するリップ89は、連動溝55内に受け入れられ、リップ89の傾斜表面89aが連動溝55の傾斜表面55aに当接する。リップ204は、ドア・フレーム34の側壁面205と係合し、これを密封し、それによってエンクロージャ部22の内部およびウェーハ210を外部汚染物質から密封する。
図5〜7に示すように、複数の係合構造214がウェーハ・クッション部材87上の対応するフック216に係合する、各側周面76、78に近接して後側70に配置された状態で、本体部68の後側70にウェーハ・クッション部材87を固定することができる。所望の場合、さらにウェーハ・クッション部材87を定位置に固定するために、ウェーハ・クッション部材87上の対応して配置されたフックと係合可能に、後側70の横方向中間点のより近くに追加の係合構造218を設けることができる。
本発明の特定の実施形態のウェーハ・クッション部材87の別の有利な態様が、図2および11に示されている。ウェーハ・クッション88の各ウェーハ係合部90は、弾力性があり、ウェーハが完全に係合されている場合に、ウェーハを定位置に保持し、ウェーハに対する物理的ショックを和らげるように、各ウェーハへ限られた力を加えるように、ばねとして働く。図示した実施形態によると、各ウェーハ係合部90は、外側縁部に近接して傾斜突起220を有する。この傾斜突起220は、ウェーハ・クッション部材87が本体部68上に配置されている場合に、前部ドア24のラッチ機構222に近接して配置されている。傾斜突起220の上部側は、前部ドア24がドア・フレーム34内に前進されるときに、ウェーハ210の第1の接触点である。より大きな力が各ウェーハ210によってウェーハ係合部90に加えられるので、ウェーハ係合部90は偏向する。初期接触が傾斜突起220で起こるので、ウェーハ係合部90のばね動作によって加えられる力によるクッション装填のより多くが、ラッチ機構222に沿って本体部68に加えられ、ここで前部ドア24はラッチ・ボルト・リセス56内へのラッチ・ボルト86の係合により、外向き偏向に耐えることがより可能になる。したがって、クッション装填による容器20の歪みは比較的最小限に抑えられる。他の実施形態では、傾斜突起220の底縁部とのウェーハ210の第1の初期接触点が同じ効果を達成することが理解されよう。
特定の実施形態の別の有利な態様が、各ラッチ・ボルト・リセス56周りで持ち上げられた部分58によって提供される。ドア・フレーム34の側壁面205の僅かに外向きの傾斜に結合されたこれらの持ち上げられた部分58により、前部ドア24を、特に外縁部35で、ドア・フレーム34から離れるように間隔を置いて配置することが可能になる。使用の際、前部ドア24がドア・フレーム34内で取り外され、交換される場合、気密密封によるエンクロージャ部22内向きへの空気の移動がある可能性がある。ドア・フレーム34からさらに離れて、前部ドア24に間隔をあけることによって設けられるより大きな間隙は、空気の速度をそうでなければあるものから低くさせ、それによって粒子状物質が空気内に巻き込まれ、エンクロージャ部22内に運ばれて、内部でウェーハを汚染する可能性を低くすることができる。さらに、持ち上げられた部分58は、ラッチ位置での前部ドア24とドア・フレーム34の間の間隙を最小限に抑え、それによって、ラッチ・ボルト・リセス56に係合された場合に、ラッチ・ボルト86の支持されていない長さを最小限に抑え、「z」方向への前部ドア24の可能性のある偏向を少なくすることができる。
図12を参照すると、容器部106のドア・フレーム104に係合した前部ドア102を有する代替実施形態が示されている。ラッチ部材108は、ドア・フレーム内にドアを取り外し可能に固定するように、ドア・フレーム104内で受入れ装置109内に伸張および格納される。密封部材110またはガスケットは、ドアのフレームまたは基部117と内側保持フレーム120の間に挟められることによって、保持される被保持部111を備えたエラストマー本体113を有する。エラストマー本体113はまた、非保持で外向きに延びる部分112を有する。外向きに延びる部分112は、径方向に延びる部分116および軸方向に延びる部分114を有する。非エラストマーであってもよく、径方向斜視図では、エラストマー・ガスケット110の内向き(容器部に向かう)垂直面136の上に、そこに接着させることができる内側保持フレームから外向きに延びる、その後、内向きに角度付けされ、リセス144内への挿入のためにエラストマー・ガスケットの角度付けされた内向き面140に接着される、異なる材料、好ましくはポリマー材料で形成されたストリップ部130が、シールの容器部側に位置決めされている。ストリップ部は、エラストマー本体部よりむしろ、ドアに基本的にまたは排他的に接触するように、ドア・フレーム係合部を形成することができる。ドア・フレーム係合ストリップ部130は、ドア・フレームの内側周面周りで周方向に延び、ドア・フレーム104の外向きに延びている角度付けされた突起148と係合する。図示するように、ストリップ部はここで係合するドア・フレームの形状と一致する可能性がある。エラストマー本体およびドア・フレー
ム係合ストリップ部は、密封部150を画定する。ドア・フレーム係合ストリップ部は、ポリマー材料の剛性および弾力性のあるストリップで形成することができ、好ましくは、ドア周りで無端状に延び、オーバモールディングなどによってエラストマー・ガスケット材料に接着される。係合ストリップ部は、ドアとの密封部の係合の全体を形成することができる、またはエラストマー・ガスケットの一部はまた、ドアと直接接触し、これを密封することができる。係合ストリップ部はしたがって、ドア・フレームにあまり接着しない密封係合を行なって、エラストマー・ガスケット材料と比べて、ドアの取り外しをより容易にすることができる。
図12はまた、内側保持フレーム120とドアの基部117の間のガスケット111の固定の別の実施形態を図示している。フレーム120は、ドア基部117の内向きに(容器部に向かって)延びる突起160上に固定され、密封部材110はまた、フレーム120内のリセス164でフレームと突起の間に挟まれ、またその中で圧縮される。断面だけがドアの上部に図示されているが、密封部材、ストリップ部、突起、リセスなどのインターフェース構成部品および機構は、好ましくは、ドアの外周面およびドア・フレームの内周面全体周りに延びている。
ウェーハ容器20の構成部品のいずれかまたは全ては普通、半導体ウェーハで典型的に使用されるポリマーで射出成型することができることが理解されよう。このような材料としては、これに限らないが、ポリカーボネート、フルオロポリマー、およびポリエーテルエーテルケトンが挙げられる。
本発明の別の実施形態によるウェーハ容器300が、図13〜23に示されており、普通は、エンクロージャ部302およびドア304を備えている。エンクロージャ部322は普通、図13および14に示すように、底壁面306、上壁面308、側壁面310、312、後壁面314、およびドア304を受け入れるための開口部318を画定するエンクロージャの前側のドア・フレーム316を備えている。傾斜部320は、それぞれ、図13で注釈がつけられているように、「z」軸方向で外縁部330に向かって傾斜する、ドア・フレーム316の各側322、324、326、328の中間点に近接して、ドア・フレーム316の内周面上で画定されている。各傾斜部320に隣接して、またこれから内向きに、細長い突出部332は、「z」軸方向に外向きに延びて、ドア・フレーム316の外縁部330と平行に延びるほぼV字形のリセス334を画定する。加えて、ラッチ・ボルト・リセス336は、ドア・フレーム316の底部側322および上部側328それぞれ内で画定される。各ラッチ・ボルト・リセス336は、持ち上げられた部分338によって囲まれている。ウェーハ支持構造(図示せず)を、構造内で画定された複数のスロット内にウェーハ(図示せず)を受け入れるように、エンクロージャ部302内側に設けることができる。当技術分野で知られているように、ロボット持ち上げフランジ340および運動学的継手342は、エンクロージャ302の上部および底部外側表面にそれぞれ設けることができる。
図13〜23に示すように、ドア304は普通、後側346、前側348、上部周面350、側部周面352、354、および底部周面356を呈する本体部344を備えている。1対のラッチ・リセス(図示せず)は、前側348内に画定されており、前部パネル358に覆われている。各ラッチ・リセスは、ラッチ・ボルト361を選択的に伸張および格納させるために、前部パネル358内のキー開口部360を通して挿入可能なキーによって動作可能なラッチ機構(図示せず)を受ける。ウェーハ・クッション500が、後ろ側346に配置されている。
本発明の1実施形態によると、上部周面350、側部周面352、354、および底部周面356はそれぞれ、ドア・ガイド・リセス362を画定する。上部周面350および
底部周面356内のリセス362は、垂直ドア中心線364上で中心に置かれ、側部周面352、354内のリセス362は、水平ドア中心線366上で中心に置かれている。
各ドア・ガイド・リセス362は、図20に示すように、内壁面368、側壁面370、372、および底壁面374によって画定されている。溝376は、側壁面370、372、および底壁面374それぞれ内で画定され、リセス362の周面周りに延びている。底壁面374はまた、ガイド係合開口部378、380、および中心ガイド係合開口部379を画定する。1対のガイド・タブ382は、リセス362の各端部に近接して、内壁面368から外向きに延びている。
本体部344はまた、ドア304の各隅部386、388、390、392で、隅部ドア・ガイド受入れリセス384を画定することができる。各リセス384は、ドア・フレーム316内にドア304を配置するのを助けるように、当技術分野で知られているように、隅部ドア・ガイド(図示せず)を受け入れることができる。
ドア・ガイド394が図に示されており、普通は、PBTまたはアセタールの混合物などの、低摩擦係数および望ましくは低粒子生成特徴を有するポリマー材料から形成された一体的な細長い本体部396を備えている。タブ398は、各端部400、402から横方向外向きに延びている。リブ404が底縁部406上に設けられ、中心リブ404は中心位置決めタブ408を備えている。係合タブ410は、各端部400、402に近接して下向きに延びており、戻り止め412を備えている。内側414はまた、各端部400、402に近接して画定された楔形突出部416を有し、各突出部416は溝418を画定する。上縁部420は、脚部422と424の間のほぼU字形の開口部内に画定される。U字形の開口部の側部426は、図示するように僅かに傾斜していてもよい。
ドア・ガイド394の1つは、本体部344の上部周面350、側部周面352、354、および底部周面356内の各ドア・ガイド・リセス362内に取り外し可能に受け入れられる。ドア・ガイド394は、図21に示すように、各溝418をガイド・タブ382の1つと見当合わせし、下向きにドア・ガイドを前進させることによって挿入される。ガイド394が下向きに前進されると、タブ398は、各側壁面370、372内に画定された溝376内に受け入れられ、その中で摺動する。ガイド394が完全に挿入されると、リブ404は底壁面374内の溝376内に受け入れられ、中心位置決めタブ408は中心ガイド係合開口部379を通して延びている。係合タブ410は、ガイド係合開口部378、380を通して受け入れられ、戻り止め412は底壁面374の後に係合して、ガイド394を定位置に固定する。ガイド394が定位置にある状態で、ガイド表面428は外向きになっている。
ドア304は、図13に示すように、ドア・フレーム316によって画定された開口部にドア304を見当合わせすることによって、エンクロージャ部302のドア・フレーム316内に係合される。ドア304がフレーム316内に前進させられると、ドア・ガイド394のガイド表面428は、ドア・フレーム316の内周面上の傾斜部320と係合し、その上で摺動する。傾斜部320の僅かな傾斜が、ガイド・ドア304を所望の位置にするのを助ける。さらに、上縁部420を画定するU字形の開口部の傾斜縁部426はまた、「x」および「y」方向でドア・フレーム316内にドア304を位置決めする、および中心に置くのを助けることができる。ドア304がフレーム316内に完全に係合されると、ラッチ機構を作動させて、ラッチ・ボルト361をラッチ・ボルト・リセス336内に移動させて、ドア304を定位置に固定することができる。
図19の断面図に示すように、ドア304がフレーム316内の完全係合位置にある状態で、ガイド394の上縁部420はリセス334に係合する。上縁部420はまた、リ
セス334内に着ける、すなわちこれと接触および係合していてもよく、または離れていて、直接接触していなくてもよい。ドア304上のリセス431内に受け入れられたエラストマー・ガスケット430は、ドア・フレーム316上のショルダ432に係合して、容器の気密密封を行なう。リセス334内のガイド394の上縁部420の係合は、フレーム316内でドア304を「連動」させるように働いて、ドア304の意図しない係脱、および容器への機械的衝撃により起こる気密シールの完全性への損傷を抑制することができる。さらに、リセス334内の傾斜した係合表面436とのドア・ガイド394の上縁部420上の傾斜した係合表面434の当接係合は、ドア304と容器部302の間の連結を形成して、上壁面308、側壁面310、312、底壁面306、ドア・フレーム316、およびドア304の外向き偏向に耐える傾向がある可能性があることが理解されよう。例えば、容器300がウェーハで装填され、ロボット持ち上げフランジ340で持ち上げられると、ウェーハの重量が力を加え、特に前部開口部318で、上壁面308および底壁面306を互いに離れるように偏向させる傾向がある。図19に示すようにドア304をドア・フレーム316に係合した状態で、リセス334内のドア・ガイド394の前向きに突出する上縁部420の係合により、ドア304に張力を加え、それによって、上壁面308および底壁面306の偏向に耐えることが可能になる。
さらに、垂直ドア中心線364上の上部周面350および底部周面356上へのドア・ガイド394の中心位置決め、および水平ドア中心線366上の側部周面352、354上へのドア・ガイド394の中心位置決めは、前に知られている隅部ドア・ガイドだけよりも十分に、ドア304を「x」、「y」および「z」方向に配置および位置決めするように働くと考えられる。本発明の実施形態によるドア・ガイド394を、追加の位置決め精度を与える必要がある場合に、隅部ガイドなしでそれだけで、または隅部ガイドと合わせて使用することができることが理解されよう。
特定の実施形態の別の有利な態様は、各ラッチ・ボルト・リセス336周りの持ち上げられた部分338によって提供される。その周面全体周りでドア・フレーム316の側壁面490の僅かに外向きの傾斜に結合された、これらの持ち上げられた部分338は、特に外縁部330で、ドア304をドア・フレーム316から離れて置くことを可能にする。使用中に、ドア304がドア・フレーム316内で取り外され、交換されると、気密密封によるエンクロージャ部302内向きへの空気の移動がある可能性がある。ドア304をドア・フレーム316からさらに間隔をおいて置くことによって提供されるより大きな間隙により、空気の速度をそうでなければあるものから低くさせ、それによって粒子状物質が空気内に巻き込まれ、エンクロージャ部302内に運ばれて、内部でウェーハを汚染する可能性を低くすることができる。さらに、持ち上げられた部分338は、ラッチ位置でのドア304とドア・フレーム316の間の間隙を最小限に抑え、それによって、ラッチ・ボルト・リセス336に係合された場合に、ラッチ・ボルト361の支持されていない長さを最小限に抑え、「z」方向へのドア304の可能性のある偏向を少なくすることができる。
前述の説明は、本発明の様々な実施形態の完全な理解を与える多くの特定な詳細を提示している。本願明細書に開示された様々な実施形態を、これらの特定な詳細のいくつかまたは全てなしでも実施することができることは、当業者には自明のことであろう。他の例では、当業者に知られているような構成部品は、本発明を不必要に曖昧にすることを避けるために、本願明細書では詳細には説明しない。様々な実施形態の多くの特徴および利点が、様々な実施形態の構造および機能の詳細と共に前述の説明に記載されているが、この開示は単に例示的なものであることを理解されたい。やはり本発明の原理および精神を利用する他の実施形態を構成することもできる。したがって、この応用例は、本発明のあらゆる適合または変更を含むことを意図している。
本発明の特許請求の範囲を解釈する目的で、米国特許法第112条、第6節の規定は、「するための手段」または「するためのステップ」という特定の用語が特許請求の範囲内で言及されていない限り、行使されないことを明示的に意図している。

Claims (9)

  1. 上壁面、底壁面、1対の側壁面、後壁面、および前記後壁面と反対側のドア・フレームを含むエンクロージャ部であって、前記ドア・フレームは前部開口部を画定し、前記ドア・フレームは該ドア・フレームの複数の隅部の間に延びる側壁面によって画定され、それぞれの側壁面は前記ドア・フレームの隣接する複数の隅部の中間の傾斜部を画定し、前記ドア・フレームはそれぞれの傾斜部よりも内側に設けられ、および前記前部開口部の前端と平行に延びるリセスを画定する、エンクロージャ部と、
    前記前部開口部を閉じるために前記ドア・フレーム内に取り外し可能に受け入れられるドアであって、4つの交差する周面を有する本体部を備えたドアと、
    複数のドア・ガイドであって、それぞれの前記ドア・ガイドは前記ドアの別個の1つの前記周面の上に設けられ、それぞれの前記ドア・ガイドは係合構造を画定し、前記ドアが前記ドア・フレームに受け入れられたときに前記ドアを前記エンクロージャ部に連結させるために、前記ドア・ガイドの係合構造は、前記傾斜部上で摺動可能に前記リセス内に係合する、ドア・ガイドとを備えた、半導体ウェーハ用の前部開口容器。
  2. 前記ドア・フレームによって画定されたリセスは係合表面を呈し、前記ドア・ガイドの前記係合構造は、該ドア・ガイドの前記係合構造が前記リセス内に受け入られたときに前記リセスの前記係合表面に直面するように一致して配置された係合表面を有する、請求項1に記載の半導体ウェーハ用の前部開口容器。
  3. 前記ドアの本体部の前記複数の周面はそれぞれ、一対のドア・ガイド・リセスを画定し、前記ドア・ガイドは前記一対のドア・ガイド・リセスのそれぞれのドア・ガイド・リセス内に受け入れられる、請求項1に記載の容器。
  4. それぞれの前記ドア・ガイドは少なくとも1つの係合構造を有し、前記少なくとも1つの係合構造は前記ドアに画成される前記ドア・ガイド・リセスのうちの対応する係合構造によって受け入れられる、請求項3に記載の容器。
  5. 前記ドア・ガイドは、低粒子生成材料から作られている、請求項1に記載の容器。
  6. 前記低粒子生成材料は、アセタールまたはPBTを含んでいる、請求項に記載の容器。
  7. 記ドアが前記エンクロージャ部を気密に密封するように前記ドア・フレーム内に受け入れられる場合に、前記ドア・フレーム上の構造と係合する、前記ドアの周面周りに延びているエラストマー・シールをさらに備えている、請求項1に記載の容器。
  8. 前記ドアは一定の幅を有したリセスと、該リセス内に係合したエラストマー・シールをさらに備え、前記エラストマー・シールは、横方向に延在する中心部と、当該中心部から上下方向に伸び、各々が前記リセスの幅よりも長い幅を有する少なくとも二対の突出部と、を備え、前記ドアが前記エンクロージャ部を気密に密封するように前記ドア・フレーム内に受け入れられる場合に、前記少なくとも二対の突出部のうちの一対は前記ドア・フレームと係合する、請求項1に記載の容器。
  9. 前記ドアが前記エンクロージャ部を気密に密封するように前記ドア・フレーム内に受け入れられる場合に、前記少なくとも二対の突出部のうち最も外側の一対の突出部の外面は前記ドア・フレームの内面と接触し、当該最も外側の一対の突出部の一部と前記ドア・フレームと係合する一対の突出部の一部とは共に中空部を画定する、請求項に記載の容器。
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