JPH09512960A - 補強された半導体ウェーハ保持装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 半導体ウェーハを隔離して制御する簡単、安価且つ目立たない閉鎖された半導体ウェーハ保持装置（１０）およびカバー（２４）が記載される。カバーは、半導体ウェーハ保持装置に係合されたときにシールを形成する密封周辺（２３）を含む。この保持装置は掃気手段（５３）も更に含み、これが不活性ガスを密封された半導体ウェーハ保持装置の内部に実際にゆっくりと掃気できるようにする。この保持装置は、歪みを生じたときも半導体ウェーハの移動に影響を与えない凹部形成対部分（４４ａ〜４４ｔ，４６ａ〜４６ｔ）を付形される。凹部形成対部分はまた全体的に対応したリブ（１００ａ〜１００ｔ）も有しており、これらはプラスチック材の射出モールド成形処理時に付形された凹部形成対部分に歪みを生じるのを防止する。

Description

【発明の詳細な説明】 補強された半導体ウェーハ保持装置 本願は１９９４年３月１１日付けで出願された特許出願第０８／２０９２２７ 号の部分継続出願である。 発明の背景 Ｉ．発明の分野 本発明は一般に半導体ウェーハの保管、運搬および処理に使用される半導体ウ ェーハ保持装置に関する。特に、本発明は、半導体ウェーハを支持するための凹 部形成組部分を有して、処理、運搬および保管する時に半導体ウェーハを収容す るのに使用される密封可能で掃気（パージ）可能なカセットに関する。本発明の カセットは、カセットを製造するためのプラスチック材の射出モールド成形及び 冷却工程の間及びカセットの使用の間にそりが発生するのを減じるようにされて いる。 ＩＩ．従来技術の説明 半導体ウェーハの製造には極めて清浄な環境を必要とする。その環境中に小さ な粒子、蒸気、または静電気の放電が少しでも存在すると、半導体の製造および 半導体自体に損害を与える。空中浮遊粒子の問題を解決しようとする努力におい て、現在のところ各種技術が使用されている。 今日使用されている最も一般的な技術は、半導体機器製造業者協会（ＳＥＭＩ ）規格に合致した半導体ウェーハ保持カセットを備えることである。半導体機器 製造業者協会（ＳＥＭＩ）規格は、標準化された処理用カセットとして好適な交 換可能な規格容器を定める目的で、仕様を列挙している。半導体ウェーハ上のフ ラックス粒子を減少させる目的を有して、標準化された機械的インターフェース （ＳＭＩＦ）装置が米国特許第４５３２９７０号および第４５３４３８９号に開 示されているようにヒューレット−パッカード・カンパニー社から提案されてい る。 機械的インターフェース（ＳＭＩＦ）装置において、半導体機器製造業者協会 （ＳＥＭＩ）規格に合致したカセットは清浄処理作業ボックスすなわちポッドの 内部に配置される。機械的インターフェース（ＳＭＩＦ）のポッドすなわちボッ クスは、運搬および保管時にカセットおよびウェーハを粒子が存在しない状態で 保持する。このポッドすなわちボックスは更にまたウェーハを作業員から隔離す る。半導体ウェーハカセット、ウェーハ、およびボックスすなわちポッドの内部 の全ては、半導体の製造工程に損害を与える粒子が存在しない状態でなければな らない。 機械的インターフェース（ＳＭＩＦ）のポッドすなわちボックスは、一般的な クリーンルーム環境または清浄小環境（すなわちキャノピー下における）の何れ かにおける処理時に使用される。清浄環境中に置かれたならば、機械的インター フェース（ＳＭＩＦ）のボックスすなわちポッドはカセットの取出しおよびウェ ーハの処理のために開口される。これは、カセットまたはウェーハを汚損するこ とのないように清浄環境中で行われる。 半導体ウェーハの自動処理時に、処理工具のロボットアームが割出しされたカ セットからウェーハを取り出し、また処理済みウェーハをそれぞれの適当位置に 戻す。半導体ウェーハが損傷するのを防止するために、ロボットアームで取り出 され、またカセットへ戻されるときに、カセットは自動化された処理工具に予め プログラムされている変数にしたがって複数のウェーハをカセット内部で一定し て位置決めしなければならない。例えば、各ウェーハの水平方向の整合およびウ ェーハの傾きが自動処理工具に予めプログラムされている。したがって、ロボッ トアームは半導体ウェーハを取り出すまたは戻すために、この正確な位置へ向か って前進される。 カセット内部にウェーハを置くとき、凹部形成組部分すなわちディバイダ、す なわち溝形成スペーサ手段がウェーハを支持し、各々を予め定められた距離に離 隔する。この距離はロボットアームも知っている。カセットを作るのに用いられ るモールド成形処理時およびカセットの使用時に、これらの凹部形成対部分が歪 みを生じて、自動処理工具に予めプログラムされている変数の外側でウェーハに 傾きを生じさせる。ウェーハを取り外すために、ロボットアームはそれ自体が予 めプログラムしてある変数にしたがってカセット内部で整合される。ウェーハに 傾斜が生じていたり、水平方向に整合されていなければ、ロボットアームはウェ ーハ内に突入して、半導体ウェーハを損傷したり破壊してしまう。 同様に、ウェーハを取り替えるとき、ディバイダが歪みを生じているために予 めプログラムされている位置になければ、ウェーハは歪んだディバイダに対して 擦り傷を生じたり衝突したりする。半導体ウェーハに対するこの損傷または破壊 は高価に付くことが立証されている。それ故に、歪みが生じてもウェーハを移動 させないディバイダを備えた標準的な許容できるカセットが必要とされる。 凹部形成対部分の歪みおよび収縮は、使用された重合体化合物、プラスチック 材の射出モールド成形に関する選定されたプレス変数、部品の設計、各凹部形成 対部分の合計体積、カセット側部の厚さ、および周辺リップの体積を含む幾つか の因子によって生じる。現在のところ、ファイバー充填樹脂では、プラスチック 材の射出モールド成形処理時の歪みおよび収縮の制御は、不可能でないとはいえ 非常に難しい。許容できる変数の範囲内でモールド成形プレスを実施する場合で あっても、モールド成形したカセットはウェーハ処理に必要な公差範囲内に入ら ないような歪んだディバイダをかなりの率で有する。この結果、歪みを生じた許 容不能なカセットの過大量の廃棄がカセット製造工程において生じる。許容不能 なカセットがモールド成形されてしまうことは全体的な費用、およびモールド成 形処理の製造時間を増大することになる。それ故に、プラスチック材の射出モー ルド成形処理および冷却処理時に上掲の収縮因子によって容易に生じないという ことがカセットには必要である。 ウェーハの自動処理を可能にするために、カセットは処理工具との割出しを行 われなければならない。Ｈバーが規格カセットの外部に形成されており、このＨ バーは処理工具とのカセットの割出しを助成する。しかしながら、経時によって Ｈバーは曲がり、処理工具に対して同一位置にカセットを一貫して割出すことが できなくなる。従って、Ｈバーは、カセットを処理工具に割出す高い再現性を達 成できる信頼できる方法ではない。 自動処理時には、処理工具とのカセットの割出しは、汚損を防止するために清 浄環境中で実行されなければならない。現在の製造装置においては、機械的イン ターフェース（ＳＭＩＦ）のポッドすなわちボックスは、付随的な処理工具およ び工程を必要とするような方法で開口され、カセットが取り出されなければなら ない。必要とされる工程および工具が増加すると、必要な取出し工具とのインタ ーフェースを処理工具機器が取れなくなるような可能性を与える。 また、必要とされる工程が増加すると、処理工具に対するカセットの割出しに 非常に長いサイクル時間を必要とする。更に、機械的インターフェース（ＳＭＩ Ｆ）のポッドすなわちボックスを使用する場合、処理工具機器の装填高さはボッ クスすなわちポッドから規格カセットを取り出すことができるようにするために 十分に高くなければならない。この結果、機械的インターフェース（ＳＭＩＦ） のポッドすなわちボックスは大きく且つ重くなって一層大きな保管空間を必要と し、またボックスすなわちポッドの取扱い者の手根管を損傷する可能性を高める 。これらの問題点の全ては、機械的インターフェース（ＳＭＩＦ）のボックスす なわちポッドを使用しなければならないという必要性を無くすることで解決され る。ボックスすなわちポッドの不要化は必要とされる清浄化の度合いも軽減し、 これにより半導体ウェーハの処理費用を更に低減させる。 本発明は、不活性ガスで掃気することのできる密封カセットを提供することに よって現在の製造装置の欠点を解消する。この密封カセットは処理工具上に直接 に割り出されるようにされ、以下に述べる工程は削除される。すなわち、機械的 インターフェース（ＳＭＩＦ）のボックスすなわちポッドを開口させる工程、カ セットと同時にポッドすなわちボックスの扉を下げる工程、およびカセットを処 理工具上で操作する工程が削除される。密封カセットは、処理工具にカセットを 積極的に位置決めするために、３溝動的結合の１面を有している。この結合は、 高い再現性のもとでカセットを処理工具に位置決めする確実な方法を提供する。 更に、機械的インターフェース（ＳＭＩＦ）のボックスすなわちポッドよりも カセットは小さく、約２０％〜５０％ほど軽量である。したがって、取扱う者が 手根管に損傷を生じる可能性は低減される。この寸法の縮小は、処理工具機器の 装填高さを十分に大きくして標準カセットを機械的インターフェース（ＳＭＩＦ ）のボックスすなわちポッドから取り出せるようにしなければならないという必 要性を無くする。また、必要とされる保管、運搬および位置決め空間が縮小され る。密封カセットの外面に備えられる追跡装置は、カセットが半導体ウェーハ の運搬、保管または処理を行われる間に不都合な外部環境内で追跡されることが できるようにする。 歪みの負の作用は、半導体ウェーハの損傷が恐らく増大するであろうことを含 めて、各ディバイダすなわち凹部成形対部分に独特の輪郭を与えることで排除す ることができる。また、各々の輪郭付けされた凹部成形対部分に全体的に合致す る外側リブの付加は、プラスチック材の射出モールド成形処理時および部品冷却 処理時の輪郭付けされた凹部成形対部分の歪みを減少させる。輪郭付けされた凹 部成形対部分は、外側リブ、カセット側部の厚み、各凹部形成対部分の間隔距離 、および周辺リップの体積によって体積が決まる。 発明の概要 本発明の目的は、半導体機器製造業者協会（ＳＥＭＩ）規格に適合し、またプ ラスチック材の射出モールド成形処理時に凹部形成対部分（ディバイダすなわち 溝形成スペーサ手段）の歪む傾向が低減された密封可能で掃気可能なカセットを 提供することである。このカセットは少なくとも１つの開口端部と、密封手段を 備えたカバーと、カセット内部に半導体ウェーハを支持する手段と、掃気手段と 、積極的な割出し手段と、追跡手段と、カセットの外側から延在されたリブとを 有する。カバーは、それが係合されるときにカセットと密封シールを形成する。 カセットは、密封カセットの内部に半導体ウェーハを確実に支持するように設計 される。ウェーハを支持する凹部形成対部分は、プラスチック材の射出モールド 成形処理時に生じる凹部形成対部分の歪みの負作用を排除する助けとなるように 輪郭付けられる。このように輪郭付けされた凹部形成対部分は半導体ウェーハを 損傷したり破壊せずに、割出しの行われたカセットに対する、またはそのカセッ トからのウェーハ移動を行うための予めプログラムされているロボットアームの 能力も向上させる。密封カセットは、その容器内容物に外部因子の影響を与えず に半導体ウェーハ処理機器に対する直接的な割出しを可能にする。積極的な割出 し手段は処理工具に対するカセットの確実な割出し方法を提供する。この割出し 手段は、高い再現性のもとでカセットを処理工具に正確に位置決めする。密封さ れると、掃気手段が小容積の不活性ガスをカセット内部へゆっくりと掃気して、 半導体ウェーハのために清浄環境を形成できるようにする。追跡手段は清浄な外 部 環境を必要とせずにカセットを追跡するために備えられる。外側リブはカセット 外面に配置され、輪郭付けされた凹部形成対部分に全体的に対応付けられる。輪 郭付けされた凹部形成対部分およびリブの体積は、互いの体積、カセット側部の 厚み、凹部形成対部分の間隔距離、カセットに対する開口を形成しているリップ 、およびカセット底部フレームに依存する。この体積依存性を決定するために、 カセットの面積部分は複数の小さな等しいセグメントに分けられることができる 。同様に、カセットの各部材は複数の対応するセグメントを有する。したがって 、輪郭付けされた凹部形成対部分およびリブの対応するセグメントの体積は、互 いのセグメントの体積、および隣接セグメントの全体積によって決まる。各セグ メントの体積依存性は、側壁の各セグメントに関する質量中心を側壁の中心へ向 けて移動させる。各セグメントの質量中心のこの移動は、プラスチック材の射出 モールド成形処理時および冷却処理時に輪郭付けされた凹部形成対部分に歪みを 生じることを更に防止する。 したがって本発明の第１の目的は、半導体機器製造業者協会（ＳＥＭＩ）規格 に合致した密封カセットを提供することである。 本発明の他の目的は、隔離制御を可能にする半導体ウェーハのための簡単で融 通性のある安価な目立たぬカセットを提供することである。 本発明の他の目的は、掃気可能なカセットを提供することである。 本発明の他の目的は、半導体ウェーハを処理するサイクル時間を短縮するクリ ーン小環境において処理工具に対して直接に割り出されることのできるカセット を提供することである。 本発明の他の目的は、高い再現性のもとで処理工具に対してカセットを積極的 に割り出すための手段を有する直接的な割出しが可能なカセットを提供すること である。 本発明の更に他の目的は、半導体ウェーハのための処理工具数および工程を減 少することのできるカセットを提供することである。 本発明の更に他の目的は、機械的インターフェース（ＳＭＩＦ）のボックスす なわちポッド、大型のクリーンルーム、およびボックスすなわちポッドの使用に よって必要とされる付加的な処理工程の必要性を無くすることによって、半導体 ウェーハの処理時の信頼性を向上させるカセットを提供することである。 本発明の更に他の目的は、清浄環境のもとで半導体ウェーハを保管し運搬する のに使用されるパッケージの全重量および寸法を減少させるカセットを提供する ことである。 本発明の他の目的は、清浄環境の外部に与えられることのできる追跡装置を備 えたカセットを提供することである。 本発明の更に他の目的は、カセットから半導体ウェーハを取り外して交換する ための自動処理装置のロボットアーム能力を向上させるカセットを提供すること である。 本発明の他の目的は、ウェーハの挿入過程および引出し過程でロボットアーム でウェーハを損傷したり破壊する可能性を低減させる半導体ウェーハ用カセット を提供することである。 本発明の他の目的は、プラスチック材の射出モールド成形処理時および冷却処 理時に簡単には歪みを生じない、半導体ウェーハを支持し離隔するための凹部形 成対部分（溝形成スペーサ手段すなわちディバイダ）を備えたカセットを提供す ることである。 本発明の他の目的は、カセットの側壁質量中心を側壁横断面の中心に向けて移 動させることである。 本発明の更に他の目的は、プラスチック材の射出モールド成形処理時および冷 却処理時に凹部形成対部分に歪みが生じるのを防止する助けをなす外側リブを備 えたカセットを提供することである。 これらのおよび他の目的、ならびに本発明の特徴および利点は、添付図面およ び請求の範囲に関連した好ましい実施例の以下の詳細な説明を参照することで、 当業者に容易に明らかとなろう。 図面の簡単な説明 第１図は、カセットにカバーおよび選択底部が整合された、カセットの斜視図 。 第２図は、閉鎖底部およびＨバー側面を示している準標準カセットの斜視図。 第３図は、代替される好ましい割出し球面が示された、Ｈバーの内側を示して いる第２図に示された形式のカセットの断面図。 第３−Ａ図は、第３図の線Ａ−Ａに沿う横断面図。 第４図は、カバーおよび選択底部が係合された、ウェーハがカセット内部に配 置されている第１図に示された形式のカセットの断面図。 第４−Ｂ図は、カセットからカバーおよび底部が持ち上げられた、第４図の線 Ｂ−Ｂに沿う横断面図。 第５図は、シールが取り外された、第１図に示された形式のカバーの端部断面 図。 第６図は、シールが取り外された、第１図に示された形式のカバーの端面図。 第７図は、カセットに整合されたカバーおよび選択底部、カセット内部へ部分 的に延在した半導体ウェーハ、およびカセットの端部に取り付けられた選択的な ハンドルおよび追跡手段を示す、カセットの斜視図。 第８図は、Ｈバーの内側および輪郭付けされた凹部形成対部分を示し、また好 ましい代替される割出し球面が示された、カセットの好ましい代替実施例の断面 図。 第９図は、第８図の線９−９を通る横断面図。 第１０図は、第８図の線１０−１０を通る横断面図。 第１１図は、第８図の線１１−１１を通る横断面図。 第１２図は、第８図の線１２−１２を通る横断面図。 第１３図は、凹部形成対部分（ディバイダすなわち溝形成スペーサ手段）およ び溝を示す第１２図の断面図の著しく拡大した断面図。 第１４図は、第８図に示した形式のカセットの部分的な側立面図であって、カ セット側部から延在した外側リブを示しており、カセットは三次元グリッドと整 合されている部分的側立面図。 好ましい実施例の詳細な説明 第１図を参照すれば、密封可能な半導体ウェーハカセット１０と、カセットカ バー２４と、ウェーハ５０と、選択的なカセット底部扉１８とが全体的に示され ている。 半導体ウェーハカセット１０は一対の対向する側壁１２，１３と、一対の端壁 １４，１６と、開口頂部２０と、選択開口底部５８とを有している。カセットカ バー２４は開口頂部２０を閉鎖して密封するように設計されている。底部扉１８ は選択開口底部５８を閉鎖して密封するように設計されている。 第２図および第３図を参照すれば、湾曲した半導体ウェーハ支持側壁１２，１ ３は、２つの対向する周辺リップ縁２８，３０からカセット底部フレーム２６へ 向かって下方へ延在している。この湾曲した半導体ウェーハ支持側壁１２，１３ の内面には複数の凹部形成対部分（ディバイダすなわち溝形成スペーサ手段）４ ４ａ〜４４ｔおよび４６ａ〜４６ｔがあり、これらの凹部形成対部分は、第１図 および第３−Ａ図、第１２図および第１３図に最も良く見られるように、各凹部 形成対部分の頂点が対向する内面上に整合されて鋸歯に似た形状をしている。各 々の凹部形成対部分の頂点は溝４５を形成しており、湾曲した側壁１２，１３の 下部と周辺接触する半導体ウェーハ５０の支持面を形成している。選択底部扉１ ８の内側は半導体ウェーハ５０に対する連続した支持面を形成するように凹形状 となされることができる（第１図および第４図参照）。カセットは、勿論のこと ながら本発明から逸脱せずに様々な数の凹部形成対部分を有して構成されること ができる。 半導体ウェーハカセット１０の閉鎖端部は端壁１４，１６が形成している。半 導体ウェーハカセット１０の閉鎖端部を形成している端壁１４は選択的な処理ハ ンドル５６を有しており、この処理ハンドル５６は端壁１４に対して直角に、ま た開口頂部２０に対して平行に突出している（第７図参照）。カセット処理ハン ドル５６は握り面を形成している。また、端壁１４には選択的なカセットレベル の追跡装置５４が取り付けられており、処理、運搬および保管時に半導体ウェー ハカセット１０を追跡できるようにしている。幾つかの形式の追跡装置が使用で き、それらには赤外線エンコーダ、無線周波数発信器、バーコード読取り機と相 互に作用するバーコードが含まれるが、これらに限定されることはない。 端壁１４と対向してＨバー端壁１６が配置されており、このＨバー端壁１６は 半導体ウェーハカセット１０の他側の閉鎖端部を形成している（第２図参照）。 Ｈバー４１がＨバー端壁の面から延在しており、これがカセット１０の処理工具 に対する割出しを可能にしている。第３図および第３−Ａ図を参照すれば、選択 的な複数の部分球面４２がＨバー端壁１６から突出して、正確で一貫した信頼で きる割出しを可能にする。選択的な部分球面４２は３溝動的結合の１面を形成し ている。 ３溝動的結合は２つの面で形成される。３つの球面が三角形を形成するように 配置されて１つの面に取り付けられ、またこれらの球面に整合されて係合するよ うに設計された３つの溝が他側の面に形成される。これらの２つの面は接触する ようになされる。球面は溝と係合して、２つの面を互いに対して正確に配向させ る。この結合構造は、球面および溝の面仕上げのように正確な配向の再現を可能 にする。球面および溝に好適な材料は、炭化タングステン、窒化珪素またはジル コニアのような硬質セラミックスである。勿論のことながら他の材料も本発明か ら逸脱することなく使用できる。溝または球面の何れかはＨバー端壁１６から延 在し、動的結合面４２の１面を形成するようになす。他側の面は処理工具に形成 される。この構造はカセットと処理工具との間の正確な配向を可能にする。代替 される好ましい実施例では、動的結合の部分球面４２がＨバー４１で置き換えら れる。 掃気孔５３は予め定めた位置にてＨバー端壁１６を通して延在される。複数の 自己密封式の通気フィルターで構成された掃気手段は掃気孔５３上に芯出しされ て端壁１６から延在され、密封されている半導体ウェーハカセット１０が粒子を 含まない空気または不活性ガスで掃気されるようにしている。好ましい実施例で は、０．０２ミクロンのフィルターであるポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦ Ｅ）膜が使用されている。これらのフィルターはハウジング内部に密封され、ハ ウジングは掃気孔５３を通して延在されてそれを密閉するようになされることが できる。勿論のことながら他の適当な機構が本発明から逸脱せずに使用できる。 この代わりに掃気孔５３、選択的なハンドル５６、掃気手段および追跡装置５４ は、本発明から逸脱せずに半導体ウェーハカセットのカバー２４または底部１８ に取り付けられることができる。 再び第１図および第３図を参照すれば、開口頂部２０は周辺リップ６０、該リ ップ６０の内縁から下方へ直角に延在する周辺ショルダ３２、および該周辺ショ ルダ３２から内方へ直角に延在する棚（ｌｅｄｇｅ）３４で形成されている。周 辺ショルダ３２および棚３４が第１密封手段を形成している（第４図参照）。周 辺リップ６０は半導体機器製造業者協会（ＳＥＭＩ）規格に適合した倒立された カセットを積み重ねるための支持面を形成する。 第４図、第４−Ｂ図、第５図および第６図を参照すれば、カセットカバー２４ は開口頂部２０を閉鎖して密封するように設計されている。カバー２４の周辺に 沿って凹ませて溝８２が形成されており、該溝８２がシール２３と係合する。圧 潰し可能な弾性体で作られることが好ましいシール２３が第２密封手段を形成し ている。勿論、シール２３は本発明から逸脱せずにプラスチックまたはゴムのよ うな受け入れることのできる他の材料で作ることができる。係合されると、カバ ー２４は、カセット周辺の棚３４上にのる。半導体ウェーハカセットの開口頂部 ２０とのカバー２４の係合は、第１および第２の密封手段を係合させて密封シー ルを作り出す。 限定するわけではないが、カバーは周辺ショルダ３２とほぼ同じ厚さを有して 構成されて、カバー２４がカセット１０に係合されたときに相対的に平坦な頂面 が形成されるようにすることができる。カバーは半導体ウェーハの支持手段も有 している。この支持手段は、カバーが容器に係合されたときに各凹部形成対部分 の頂点と整合するように配置されることができる。これらの支持は運搬時に半導 体ウェーハが移動するのを防止する。カバーは、本発明から逸脱せずに密封シー ルを形成する一方、カセットの他側の面と係合するように構成されることができ る。 本発明は、閉鎖底部または密封可能な開口底部５８を有して構成できる。密封 可能な開口底部５８を有するカセット１０では、カセット底部の内側ショルダ６ ６は選択的なカセット底部フレーム２６の内側に沿って延在し、第３密封面を形 成する。選択底部扉１８は周辺に沿って延在して第４密封面を形成するシール２ ３を有している。底部扉１８が半導体ウェーハカセットの底部の内側ショルダ６ ６と係合されると、第３および第４の密封手段の間に密封シールが形成される。 係合されると、底部１８はカセット底部の周辺棚８０上に休止される。 第１図および第２図に最も良く示されるように、半導体ウェーハカセット１０ の隅部を形成する４つの垂直縁３６があり、これらがカセットに剛性および支持 を与えている。垂直縁３６は、湾曲側面１２の各端部の下部から周辺棚３４へと 上方へ向かって延在している。 第８図〜第１４図に示される好ましい代替実施例では、外側リブ１００ａ〜１ ００ｔは湾曲した半導体ウェーハ支持側面１２，１３から外方へ延在している（ 第１４図参照）。外側リブ１００ａ〜１００ｔは、２つの対向する周辺リップ縁 部２８，３０からカセット底部フレーム２６へ向かって下方へ延在している。各 々の外側リブは凹部形成対部分（ディバイダすなわち溝形成スペーサ手段）４４ ａ〜４４ｔおよび４６ａ〜４６ｔに対応されている。外側リブ１００ａ〜１００ ｔは、側壁１２，１３の外面上の各々の凹部形成対部分の直接反対側に一体的に 配置されている（第９図〜第１１図参照）。外側リブ１００ａ〜１００ｔは、プ ラスチック材の射出モールド成形処理時に各個の凹部形成対部分に歪みが生じる のを防止する助けとなるように一体配置される。代表的且つ比較対照的な目的で 、カセットは三次元グリッドの上に配置される。カセットの面積部分はそのグリ ッドに対応する複数の小さな等しいセグメントに分けられる。したがって、カセ ットの各部材は複数の対応するセグメントを有する。更に、各々の対応するセグ メントはそれに関係する体積を有する。カセット１０のセグメントに分けられた 異なる部材（輪郭付けられた凹部形成対部分、周辺リップ、側壁、外側リブおよ びカセットの底部フレーム）の体積が比較される（第１３図参照）。 各々の外側リブ１００ａ〜１００ｔの全体寸法は、各凹部形成対部分４４ａ〜 ４４ｔ，４６ａ〜４６ｔ、各凹部形成対部分の間の側壁１２，１３、周辺リップ ２８，３０、カセットの底部フレームおよび特に使用されている重合体の化合物 の組み合わされた全体積に依存する。この組み合わされた全体積が増大すれば、 各外側リブの全体寸法も増大しなければならない。グリッドの上に位置されたリ ブ１００ａ〜１００ｔの各セグメントは、側壁、凹部形成対部分、カセットの底 部フレームおよび周辺リップの隣接セグメントの全体積における増大または減少 の関数として適当に調整できる。リブの各セグメントの体積を適当に調整するこ とによって、リブおよび隣接する全ての取り巻きセグメントの組合せに関する質 量中心は、側壁の幅方向の中心へ向かって移動する。この質量中心の移動は、歪 みの防止を助ける。 それ故に、外側リブ１００ａ〜１００ｔの追加は体積の適当な調整とともに、 プラスチック材の射出モールド成形処理時および冷却処理時に凹部形成対部分４ ４ａ〜４４ｔ，４６ａ〜４６ｔが歪みを生じることを防止する助けをなす。歪み を生じた凹部形成対部分の溝４５ないに位置されたウェーハは、ウェーハ傾斜を 有する。このウェーハ傾斜は、自動処理工具のロボットアームがウェーハを損傷 しまたは破壊するいずれの可能性も増大させる。したがって、歪みの生じた凹部 形成対部分はカセットを使用不能にしてしまう。外側リブ１００ａ〜１００ｔの 追加により、ウェーハ傾斜が減少されることになる。 プラスチック材のモールド成形処理時に凹部形成対部分が歪みを生じるのを更 に防止するために、凹部形成対部分４４ａ〜４４ｔ，４６ａ〜４６ｔは半導体機 器製造業者協会（ＳＥＭＩ）規格から外れることなく輪郭を付形することができ る。隣接する全セグメントの組み合わされた体積が増大する場合には、凹部形成 対部分４４ａ〜４４ｔ，４６ａ〜４６ｔはそのセグメントの体積が減少するよう に、三次元の輪郭を付形される（第８図および第１３図参照）。例えば、各々の 凹部形成対部分のセグメントの体積は、その凹部形成対部分のセグメントが周辺 リップ２８またはカセット底部フレーム２６に近づくほど減少する。何故なら、 組み合わされた隣接セグメントの全ての体積は増大するからである（第８図〜第 １３図参照）。凹部形成対部分に対するこの変更は、更にまた側壁１２，１３お よびその隣接する全セグメントの質量中心を側壁の幅方向の中心へ向けて移動さ せるようにする。 規格に合致させるために、半導体ウェーハの水平軸線に最も近い凹部形成対部 分４４ａ〜４４ｔおよび４６ａ〜４６ｔのセグメントは、一定に保持されて、凹 部形成対部分の比較的平坦な部分１０４を形成するセグメント領域を形成するよ うになされねばならない（第８図参照）。好ましい代替実施例において、各々の 凹部形成対部分の全体的な輪郭は、中央部分に平坦領域を備えた変形された楕円 形の一般的特徴を有する（第８図および第１３図参照）。 周辺リップ２８，３０に最も近い凹部形成対部分のセグメントにおける体積減 少は、更にまた処理工具のロボットアームが半導体ウェーハに容易に接近できる ようにする。カセット底部フレーム２６に最も近い凹部形成対部分のセグメント の体精増大は、ウェーハの支持面積を増大させる。カセットの底部へ向かう増大 された支持面は、ウェーハの付加的な浮き彫り（レリーフ）を与える。増大され た支持面はまた、溝４５の中にウェーハを完全に挿入したロボットアームがウェ ーハを損傷または破壊してしまう可能性を減少する。 密封可能で掃気可能な半導体ウェーハカセット１０の構造上の特徴を説明した が、使用態様をここで説明する。半導体ウェーハを収容する密封された清浄カセ ットに対して、半導体ウェーハ処理機器の操作者はその密封された半導体ウェー ハカセット１０を処理工具上に直接に割出しを行う。一体化されたカセット１０ の外面上の粒子を制御するために、処理機器は小環境を備えて、その小環境内の 僅かな過昇圧力が外部環境からの清浄小環境内部への侵入を防止するようにしな ければならない。小環境は処理工具に対して良好な空気の流れも形成しなければ ならない。 カセット１０は、好ましいカセットの配向にしたがって水平または垂直に割り 出される。その後、吸引および真空機能を有する処理工具がカセットカバー２４ に整合され、係合させる。密封シールは圧潰れて、処理工具がカバー２４を取り 外せるようにする。次ぎに、全ての望まれる処理がカセット内部の半導体ウェー ハに対して実行し得る。全ての望まれる処理が実行された後、カバー２４をカセ ット周辺棚３４に係合し、真空圧を解除し、そして吸引力を解除することにより 、カバー２４は再度密封される。周辺ショルダ３２、棚３４およびカバーのシー ル２３の間に密封シールが形成される。 カセットはその後他の処理ステーションへ運搬され、保管され、それ以外に運 搬される。保管時には、カセットは０．０２ミクロンのフィルターである２つの ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）膜を使用して不活性ガスで掃気され、 半導体ウェーハ５０に清浄環境を与えることができる。実際の掃気が取り除かれ ると、密封されたカセット１０は数時間にわたって不活性ガスの掃気を維持する 。この方法は半導体ウェーハが不都合な外部環境のもとで安全に保管され、運搬 されることを可能にする。また、処理、運搬または保管時には、選択的な追跡装 置５４が外部環境の中でカセットを追跡するのに使用できる。カセット１０の端 壁１４に備えられた選択的なハンドル５６は、カセットを処理機器および保管場 所に対する装填および取出しを容易にさせる。 本発明はこの明細書において特許法に従ってかなり詳細に説明し、その新規な 原理を応用し、構成し、必要とされる特別な部材を使用するうえで必要な情報を 当業者に提供した。しかしながら、本発明は特別に異なる機器および装置によっ て実施することができ、また各種の変形ができるのであって、そのいずれもが機 器の細部および作動手順として本発明自体の範囲から逸脱せずに達成することが できることを理解しなければならない。

【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９６年３月１２日 【補正内容】 明細書 補強された半導体ウェーハ保持装置 発明の背景 Ｉ．発明の分野 本発明は一般に半導体ウェーハの保管、運搬および処理に使用される半導体ウ ェーハ保持装置に関する。特に、本発明は、半導体ウェーハを指示するための凹 部形成組部分を有して、処理、運搬および保管する時に半導体ウェーハを収容す るのに使用される密封可能で掃気（パージ）可能なカセットに関する。 ＩＩ．従来技術の説明 半導体ウェーハの製造には極めて清浄な環境を必要とする。その環境中に小さ な粒子、蒸気、または静電気の放電が少しでも存在すると、半導体の製造および 半導体自体に損害を与える。空中浮遊粒子の問題を解決しようとする努力におい て、現在のところ各種技術が使用されている。 今日使用されている最も一般的な技術は、半導体機器製造業者協会（ＳＥＭＩ ）規格に合致した半導体ウェーハ保持カセットを備えることである。半導体機器 製造業者協会（ＳＥＭＩ）規格は、標準化された処理用カセットとして好適な交 換可能な規格容器を定める目的で、仕様を列挙している。半導体ウェーハ上のフ ラックス粒子を減少させる目的を有して、標準化された機械的インターフェース （ＳＭＩＦ）装置が米国特許第４５３２９７０号および第４５３４３８９号に開 示されているようにヒューレット−パッカード・カンパニー社から提案されてい る。 機械的インターフェース（ＳＭＩＦ）装置において、半導体機器製造業者協会 （ＳＥＭＩ）規格に合致したカセットは清浄処理作業ボックスすなわちポッドの 内部に配置される。機械的インターフェース（ＳＭＩＦ）のポッドすなわちボッ クスは、運搬および保管時にカセットおよびウエーハを粒子が存在しない状態で 保持する。 請求の範囲 １．半導体ウェーハを固定的に収容するカセットであって、 対向内面を有する間隔を隔てられた平行な中実側部、および開口上端部を有し ており、また前記開口上端部の周辺まわりを延在するリップ、および半導体ウェ ーハを支持するために複数の整合された平行な溝を形成している前記対向内面上 に整合された複数の溝形成スペーサ手段を備えている容器を含み、前記溝形成ス ペーサ手段が前記溝内へのウェーハの自動挿入および外溝内に支持されているウ ェーハの取り出しを容易にするような輪郭を付形されており、これにおいて開口 上端部に近い各々の溝形成スペーサ手段の頂部がその比較的下側の中央部分より も幅が狭く且つまた前記内面の一方から小さく延在していることを特徴とするカ セット。 ２．請求の範囲第１項に記載されたカセットであって、前記リップから外方へ 向かって延在し、且つまた前記容器の前記中実側部の対向外面から外方へ向かっ て突出する外側リブを更に含み、各々の前記外側リブは前記溝形成スペーサ手段 の１つの反対側に整合されて、前記溝形成スペーサ手段の各々に歪みが生じるの を抑制するようになされたカセット。 ３．半導体ウェーハを固定的に収容するカセットであって、 対向内面を有する間隔を隔てられた平行な中実側部、および開口上端部を有し ており、また前記開口上端部の周辺まわりを延在するリップと、各々が前記対向 内面上の頂点へ向かって内方へ突出し、半導体ウェーハを支持するために複数の 平行な溝を形成している複数のディバイダと、前記リップからカセット底部へ向 かって下方へ延在し、各々が前記容器の前記中実側部の外面から頂点へ向かって 外方へ突出している外側リブとを備えている容器を含み、前記外側リブの各々の 頂点は前記面に直角な方向において前記ディバイダの１つの頂点と実質的に整合 されて、前記ディバイダの各々に歪みが生じるのを防止するようになされている カセット。 ４．請求の範囲第３項に記載されたカセットであって、前記ディバイダは自動 処理装置のロボットアームが前記ディバイダで支持された半導体ウェーハに容易 に接近できるようにするために輪郭を付形されており、開口上端部に近い各々の ディバイダの頂部がその比較的下側の中央部分よりも幅が狭く且つまた前記内面 の一方から小さく延在しているカセット。 ５．請求の範囲第３項に記載されたカセットであって、前記ディバイダに歪み が生じたときに前記溝が半導体ウェーハの移動に影響を及ぼさないようにするた めに前記ディバイダは輪郭を付形されており、開口上端部に近いディバイダの各 各の頂部はその比較的下側の中央部分よりも幅が狭く前記内面から小さく延在し ており、且つまたカセット底部フレームに近いディバイダの底部はその前記中央 部分よりも幅が狭く前記内面から小さく延在しているカセット。 ６．請求の範囲第４項に記載されたカセットであって、カセット底部フレーム に近いディバイダの各々の底部はその前記中央部分よりも幅が狭く前記内面から 小さく突出しているカセット。 ７．請求の範囲第３項に記載されたカセットであって、前記中実側部、前記デ ィバイダ、前記リップおよび前記カセット底部フレームの取り巻きの隣接セグメ ントの組み合わされた体積に比例して、前記リブセグメントおよび前記取り巻き の隣接セグメントの全ての質量中心を前記中実側部の対応するセグメントの中心 へ向けて移動させるようにするために、各々の外側リブが更に含められているカ セット。 ８．半導体ウェーハを固定的に収容するためのカセットであって、 対向内面を有する間隔を隔てられた平行な側部、および開口上端部を有してお り、また前記開口上端部の周辺まわりを延在するリップと、半導体ウェーハを支 持するために複数の平行な溝を形成している前記対向内面上に整合された複数の 凹部形成対部分すなわちディバイダと、前記リップから下方へ向かって延在し、 且つまた前記容器の前記側部の対向する外面からカセット底部フレームへ向かっ て外方へ突出する外側リブとを備えた容器を含み、前記外側リブは前記凹部形成 対部分に全体的に対応されて、前記外側リブ、前記ディバイダ、前記リップおよ び前記カセット底部フレームの取り巻きの隣接するセグメントの組み合わされた 体積に比例して前記リブセグメントおよび前記取り巻きの隣接セグメントの全て の質量中心を前記側部の対応するセグメントの中心へ向けて移動させるようにす るために、各々の外側リブが更に含められているカセット。 ９．請求の範囲第８項に記載されたカセットであって、前記凹部形成対部分は 自動処理装置のロボットアームが前記凹部形成対部分で支持された半導体ウェー ハに容易に接近できるようにするために輪郭を付形されており、開口上端部に近 い各々のディバイダの頂部がその比較的下側の中央部分よりも幅が狭く且つまた 前記内面から小さく延在しているカセット。 １０．請求の範囲第９項に記載されたカセットであって、カセット底部フレー ムに近い前記ディバイダの底部がその前記中央部分よりも幅が狭く、前記内面か ら小さく延在しているカセット。 【手続補正書】 【提出日】１９９７年５月１６日 【補正内容】 『 請求の範囲 １．半導体ウェーハを固定的に収容するカセットであって、 対向内面を有する間隔を隔てられた平行な中実側部、および開口上端部を有し ており、また前記開口上端部の周辺まわりを延在するリップ、および半導体ウェ ーハを支持するために複数の整合された平行な溝を形成している前記対向内面上 に整合された複数の溝形成スペーサ手段を備えている容器を含み、前記溝形成ス ペーサ手段が前記溝内へのウェーハの自動挿入および外溝内に支持されているウ ェーハの取り出しを容易にするような輪郭を付形されており、これにおいて開口 上端部に近い各々の溝形成スペーサ手段の頂部がその比較的下側の中央部分より も幅が狭く且つまた前記内面の一方から小さく延在していることを特徴とするカ セット。 ２．半導体ウェーハを固定的に収容するためのカセットであって、 対向内面を有する間隔を隔てられた平行な側部、および開口上端部を有してお り、また前記開口上端部の周辺まわりを延在するリップと、半導体ウェーハを支 持するために複数の平行な溝を形成している前記対向内面上に整合された複数の 凹部形成対部分すなわちディバイダと、前記リップから下方へ向かって延在し、 且つまた前記容器の前記側部の対向する外面からカセット底部フレームへ向かっ て外方へ突出する外側リブとを備えた容器を含み、前記外側リブは前記凹部形成 対部分に全体的に対応されて、前記外側リブ、前記ディバイダ、前記リップおよ び前記カセット底部フレームの取り巻きの隣接するセグメントの組み合わされた 体積に比例して前記リブセグメントおよび前記取り巻きの隣接セグメントの全て の質量中心を前記側部の対応するセグメントの中心へ向けて移動させるようにす るために、各々の外側リブが更に含められているカセット。 ３．請求の範囲第２項に記載されたカセットであって、前記凹部形成対部分は 自動処理装置のロボットアームが前記凹部形成対部分で支持された半導体ウェー ハに容易に接近できるようにするために輪郭を付形されており、開口上端部に近 い各々のディバイダの頂部がその比較的下側の中央部分よりも幅が狭く 且つまた前記内面から小さく延在しているカセット。 ４．請求の範囲第３項に記載されたカセットであって、カセット底部フレーム に近い前記ディバイダの底部がその前記中央部分よりも幅が狭く、前記内面から 小さく延在しているカセット。』

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．半導体ウェーハを固定的に収容する包囲体であって、 対向内面を有する間隔を隔てられた平行な側部、および開口上端部を有してお り、また前記開口上端部の周辺まわりを延在するリップ、および半導体ウェーハ を支持するために複数の整合された平行な溝を形成している前記対向内面上に整 合された複数の溝形成スペーサ手段を備えている容器を含み、前記溝形成スペー サ手段が前記溝内へのウェーハの自動挿入および外溝内に支持されているウェー ハの取り出しを容易にするような輪郭を付形されていることを特徴とする包囲体 。 ２．請求の範囲第１項に記載された包囲体であって、前記リップから外方へ向 かって延在し、且つまた前記容器の前記側部から外方へ向かって突出する外側リ ブを更に含み、前記外側リブは前記溝形成スペーサ手段に全体的に対応されて、 前記対応する溝形成スペーサ手段の各々に歪みが生じるのを防止するようになさ れた包囲体。 ３．半導体ウェーハを固定的に収容する包囲体であって、 対向内面を有する間隔を隔てられた平行な側部、および開口上端部を有してお り、また前記開口上端部の周辺まわりを延在するリップと、半導体ウェーハを支 持するために複数の平行な溝を形成している前記対向内面上に整合された複数の ディバイダと、前記リップから下方へ向かって延在し、且つまた前記容器の前記 側部からカセット底部フレームへ向かって突出する外側リブとを備えている容器 を含み、前記外側リブは前記ディバイダに全体的に対応されて、前記対応するデ ィバイダの各々に歪みが生じるのを防止するようになされている包囲体。 ４．請求の範囲第３項に記載された包囲体であって、前記ディバイダは自動処 理装置のロボットアームが前記ディバイダで支持された半導体ウェーハに容易に 接近できるようにするために輪郭を付形された包囲体。 ５．請求の範囲第３項に記載された包囲体であって、前記ディバイダに歪みが 生じたときに前記凹部形成対部分が半導体ウェーハの移動に影響を及ぼさないよ うにするために前記ディバイダは輪郭を付形されている包囲体。 ６．請求の範囲第４項に記載された包囲体であって、前記ディバイダの横断面 が三次元的に輪郭を付形されて前記ディバイダのセグメント体積が隣接セグメン トの全ての組み合わされた体積に比例して増減するように前記ディバイダが更に 特徴を与えられており、前記セグメントに分けられた体積の比例的な増減が前記 組み合わされた体積の質量中心を前記容器の前記側部の横断面の中心へ向けて再 調整するようになされた包囲体。 ７．請求の範囲第３項に記載された包囲体であって、前記側部、前記ディバイ ダ、前記リップおよび前記カセット底部フレームの取り巻きの隣接セグメントの 組み合わされた体積に比例して、前記リブセグメントおよび前記取り巻きの隣接 セグメントの全ての質量中心を前記側部の横断面の中心へ向けて移動させるよう に、前記外側リブが更に含められている包囲体。 ８．半導体ウェーハを固定的に収容するためのボックスであって、 対向内面を有する間隔を隔てられた平行な側部、および開口上端部を有してお り、また前記開口上端部の周辺まわりを延在するリップ、および半導体ウェーハ を支持するために複数の平行な溝を形成している前記対向内面上に整合された複 数の凹部形成対部分を備えている容器と、前記リップから下方へ向かって延在し 、且つまた前記容器の前記側部からカセット底部フレームへ向かって外方へ突出 する外側リブとを含み、前記外側リブは前記凹部形成対部分に全体的に対応され て、前記対応する凹部形成対部分の各々が歪みを生じるのを防止するようになさ れた包囲体。 ９．請求の範囲第８項に記載された包囲体であって、前記凹部形成対部分は自 動処理装置のロボットアームが前記凹部形成対部分で支持された半導体ウェーハ に容易に接近できるようにするために輪郭を付形されている包囲体。 １０．請求の範囲第９項に記載された包囲体であって、前記凹部形成対部分の セグメントに分けられた体積が隣接するセグメントの全ての組み合わされた体積 に比例して増減するように前記凹部形成対部分は三次元的な輪郭を付形されてお り、前記セグメントに分けられた体積は比例して増減して前記組み合わされた体 積の質量中心を前記輪郭の前記側部の横断面の中心へ向けて再調整するように、 前記凹部形成対部分が更に含められている包囲体。