KR100964047B1 - 웨이퍼 보유 시스템을 구비한 웨이퍼 캐리어 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 양호한 실시예에 있어서, 웨이퍼 보유 장치(50)는 300mm 웨이퍼의 적절한 운반 모듈(20)에 합체된다. 상기 웨이퍼 보유 장치는 운반 모듈의 도어(30) 내부에 부착되고, 프레임워크(52), 운반 모듈 내의 반도체 웨이퍼를 고정하고 각 제1 및 제2 측벽부로부터 측 방향으로 연장하여 서로 양호히 평행한 복수의 제1 및 제2 웨이퍼 결합 부재(62, 64)를 포함한다. 각각의 웨이퍼 결합 부재는 각 측벽부로부터 측 방향으로 이격된 웨이퍼 결합 헤드(62C) 및 아암부(62B)를 포함하고, 상기 복수의 제1 웨이퍼 결합 부재의 웨이퍼 결합 헤드는 상기 복수의 제2 웨이퍼 결합 부재의 웨이퍼 결합 헤드와 매우 근접한다.
웨이퍼, 운반 모듈, 도어, 프레임워크, 웨이퍼 결합 부재, 웨이퍼 결합 헤드

Description

웨이퍼 보유 시스템을 구비한 웨이퍼 캐리어{WAFER CARRIER WITH WAFER RETAINING SYSTEM}
본 출원은 2001년 11월 14일에 출원된 미국 가출원 제60/332,971호에 대한 우선권을 주장한다.
본 발명은 반도체 유닛으로 처리되는 웨이퍼용 캐리어에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 수평 방향으로 웨이퍼를 유지하기 위해 밀봉 가능한 수납부 내에서 사용되는 웨이퍼 보유 장치에 관한 것이다.
반도체 웨이퍼는 여러 부분의 처리 설비 내에서 처리하는 동안에 수많은 단계를 거치게 된다. 웨이퍼는 작업장에서 작업장으로 운반되어야만 하고, 종종 필수 처리 단계를 수용하기 위하여 일시적으로 보관되어야 한다. 보통 그러한 운반 및 보관은 환경 오염물에 웨이퍼의 노출을 최소화하도록 밀봉된 용기 내로 웨이퍼를 밀어 넣음으로써 달성된다.
수많은 형상의 캐리어들이 웨이퍼를 취급, 저장 및 운송하기 위하여 종래에 공지되어 왔다. 밀폐 가능한 용기와 같이 구성된 캐리어 내의 공통 요소는 용기 내에서 웨이퍼의 위치 결정을 안정화하기 위한 쿠션으로 공지된 성형 플라스틱 부재(a molded plastic member)이다. 쿠션을 구비한 이런 운송 용기는 예컨대, 미국 특허 제4,043,451호, 제4,248,346호, 제4,555,024호, 제5,253,755호, 제5,273,159호 및 제5,586,658호에 개시된 바와 같이 종래에 공지되어 왔다. 이러한 유형의 용기는 전형적으로 상부 및/또는 하부 단부에서 수직 웨이퍼 수용 채널(vertical wafer-receiving channels) 및 쿠션을 포함한다.
이러한 운송 장치들은 전형적으로 이 장소에서 저 장소로 수직 방향으로 웨이퍼 및 디스크를 운반하도록 설계되어온 반면에, 대부분의 처리 작업장은 웨이퍼 처리 캐리어가 수평으로 웨이퍼를 보유하는 것을 요구한다. 따라서, 웨이퍼는 많은 처리 단계를 위해 재배치되어야 한다. 전체 용기가 웨이퍼와 함께 적절한 장소에 재배치되고, 웨이퍼는 이동하여 웨이퍼 포켓에 대항하여 문질러 미립자를 생성시킨다.
반도체 칩으로 처리되는 웨이퍼의 크기 증가에 대응하여, 산업은 또한 수직으로 배향된 용기로부터 웨이퍼를 수평으로 유지시키는 용기로 전환된다. 그러한 캐리어용 전방 웨이퍼 구속부는 수직선을 따라 각각의 웨이퍼를 결합시키도록 웨이퍼 면을 가로질러 수직으로 연장되어 도어에 부착되는 쿠션을 포함한다. 도어가 도어 프레임으로 삽입될 때 쿠션이 웨이퍼의 적층을 결합하도록 쿠션은 도어 내면에 고정될 수 있고, 또는 이와 달리, 쿠션은 도어 내의 기구에 부착되어 도어의 움직임에 대해 독립적으로 도어 프레임 안팎으로 쿠션을 연장하거나 집어넣는다. 보다 자세한 토론을 위해, 본 명세서에 참조로 포함된 미국특허 제5,711,427호를 참조한다.
수직으로 배향된 캐리어에 의해, 웨이퍼 수용 채널은 최소 수평 이동으로 웨이퍼를 견고하게 유지하도록 설계된다. 수평으로 배향된 캐리어에 의해, 웨이퍼 수용 슬롯은 웨이퍼의 두께보다 더 커서 웨이퍼가 용기 내에 수평으로 삽입되고 웨이퍼 선반 상의 장착 위치(a seating position)로 하강되는 것이 가능하다. 미립자 발생을 피하기 위해, 이상적으로 웨이퍼 선반 상에서 웨이퍼의 어떤 미끄러짐도 없어야 할 것이다. 운반 모듈로 공지된 이러한 캐리어에 있어서, 캐리어에 의한 웨이퍼와의 접촉은 바람직하게 최소로 유지된다. 웨이퍼와의 최소 접촉이 웨이퍼의 미립자 발생 및 미립자 오염을 최소로 하는 것으로 여겨진다. 한 예에서, 본 명세서에 참조로 포함된 미국특허 제5,788,082호에서는 특화된 마모 방지 재료(specialized abrasion-resistant materials)로 제조될 때 최소 접촉을 제공하는 슬리브 및 일체형 비드(integral beads)를 개시한다.
수평 또는 수직 방향으로 배향된 웨이퍼이건 간에, 웨이퍼를 결합시키기 위한 종래의 개별 탄성 핑거(resilient fingers)는 동일물을 확실히 유지하기 위하여 웨이퍼의 두께와 같은 치수의 하부 웨이퍼 장착부를 구비한 V자 형상을 갖는다. 게다가, 각각의 웨이퍼는 동일 원주 위치에서 지지된다. 즉, 쿠션은 선형 열(a linear row) 또는 행(column)으로 정렬된다. 300mm 전방 개구 캐리어 내에서 수평 웨이퍼 사이의 간극은 삽입 또는 제거용 로봇 팔을 위해 삽입 여유를 여전히 허용하는 동안 캐리어 내에 최대 밀도를 허용하도록 산업적으로 표준화되었다. 수직 간극의 최소량은 선반 상에 불량 정렬된 웨이퍼 또는 쿠션 제조에 있어서의 편차에 의해 발생될 수 있는 있는 것처럼, 웨이퍼 결합부에서 미소한 수직 불량 정렬에 대한 임의의 허용치를 갖는 수직으로 정렬된 웨이퍼 결합 핑거 및 웨이퍼 결합부를 구비한 쿠션을 제조하는 것을 극도로 어렵게 한다.
따라서, 밀봉 가능한 웨이퍼 수납부용 전방 구속부를 제공하고, 떨림을 방지하도록 웨이퍼 케리어 내에 있는 동안에 웨이퍼 움직임을 억제하고, 제조 편차를 보상하고 웨이퍼-쿠션 결합부 불량 정렬을 제공하는 웨이퍼 쿠션 시스템에 대한 수요가 있다.
본 발명의 양호한 실시예에 있어서, 웨이퍼 보유 장치는 300mm 웨이퍼용으로 적절한 운반 모듈에 합체된다. 웨이퍼 보유 장치는 운반 모듈의 도어 내부에 부착되고, 제1 및 제2 측벽부와 일체로된 레일로 형성된 상부 및 하부를 갖는 직선 프레임워크를 포함하고, 레일로 형성된 상기 제1 및 제2 측벽 레일은 프레임워크의 상부로부터 하부까지 연장된 길이를 갖는다. 웨이퍼 보유 장치는 또한 운반 모듈 내의 반도체 웨이퍼의 전방 에지를 고정하는 웨이퍼 결합 부재의 제1 및 제2 열을 포함한다. 웨이퍼 결합 부재는 웨이퍼 보유기 프레임워크의 레일 또는 제1 및 제2 측벽부로부터 수직으로 내향 연장한다. 웨이퍼 결합 부재의 제1 열은 제2 측벽 레일의 길이를 따라 배치된 웨이퍼 결합 부재의 제2 열과 평행하게 정렬되고, 각각의 웨이퍼 결합 부재는 아암부 또는 선형 아암과 각 측벽부로부터 측 방향으로 이격된 웨이퍼 결합 헤드를 포함한다. 복수의 제1 웨이퍼 결합 부재의 웨이퍼 결합 헤드는 복수의 제2 웨이퍼 결합 부재의 웨이퍼 결합 헤드와 이상적으로는 1cm 이내로 매우 근접하게 배치되고, 아암의 변형의 함수로서 디스크 상에 힘을 가해진다. 웨이퍼 결합 헤드는 사각 톱니와 같은 형상의 표면을 수용하는 웨이퍼 에지를 제공하는 절단면 내에 사각 U형을 갖는다. 각각의 헤드는 평평한 수직 랜딩(a flat vertical landing) 및 상하부 수평 플랜지 또는 구속부를 갖는다.
웨이퍼 보유 장치의 프레임워크의 제1 및 제2 측벽 레일은 복수의 개구와 운반 모듈 도어의 내부에 웨이퍼 보유 장치의 스냅-온 부착(a snap-on attachment)을 용이하게 하는 기부 플랜지(a base flange)를 포함한다.
본 발명의 특정 실시예의 목적은 웨이퍼 보유 장치에 의한 최소 웨이퍼 접촉과, 웨이퍼 용기의 수직 중심선에 매우 근접한 웨이퍼 접촉으로 전방 개구 웨이퍼 수납부 내에 웨이퍼의 전방 구속부를 제공하는 것이다. 게다가, 특정 실시예의 목적 및 장점은 대체로 전방 도어에 평행하거나 웨이퍼의 삽입 및 제거 방향과 법선 방향인 웨이퍼 결합 아암을 제공하는 것이다. 이것은 웨이퍼 결합 부재가 웨이퍼 결합 아암의 임의의 압축 하중 없이 사실상 순수 굽힘 모멘트에 의해 거의 반경 방향으로 변형되도록 허용한다.
본 발명의 특정 실시예의 목적은 웨이퍼 결합의 정밀한 제어를 제공하기 위하여 웨이퍼 용기 도어의 내부에 확실히 고정된 웨이퍼 보유 장치를 구비한 웨이퍼 캐리어를 제공하는 것이다.
본 발명의 특정 실시예의 다른 목적 및 장점은 운반 및 저장하는 도중 웨이퍼의 오염을 감소시키기 위해 웨이퍼와의 최소 접촉을 제공하는 것이다. 본 발명의 추가 목적, 장점 및 새로운 특징들의 일부는, 하기 기재에서 진술될 것이고, 일부는 하기에 대한 심사 시에 당업자에게 명백하게 될 것이며, 또는 본 발명을 시행함으로써 학습될 수 있다. 본 발명의 목적 및 장점은 동봉된 청구범위에서 특별히 지시된 조합 및 중개 수단에 의해 알려지고 달성될 수 있다.
도1은 본 발명을 합체하기 위해 적당한 수평 방향으로 웨이퍼를 유지하는 웨이퍼 캐리어의 사시도이다.
도2는 본 발명의 예제 실시예에 따른 웨이퍼 보유 장치를 합체하는 도1에 도시된 도어 내측부의 정면도이다.
도3은 본 발명의 예제 실시예에 따른 도2에 도시된 도어 내에 위치된 웨이퍼 보유 장치의 단면도이다.
도4는 본 발명의 예제 실시예에 따른 웨이퍼 보유 장치의 다른 사시도이다.
도5는 본 발명의 예제 실시예에 따른 웨이퍼 결합 부재의 확대 사시도이다.
도6a는 본 발명의 예제 실시예에 따른 웨이퍼 보유 장치의 웨이퍼 결합 헤드부의 예제 형상에 의해 결합된 웨이퍼의 단면도이다.
도6b는 본 발명의 예제 실시예에 따른 웨이퍼 보유 장치의 웨이퍼 결합 헤드부의 다른 예제 형상에 의해 결합된 웨이퍼의 단면도이다.
도7은 본 발명의 예제 실시예에 따른 웨이퍼 캐리어 내에 웨이퍼를 보유하는 한 세트의 웨이퍼 결합 부재를 도시하는 도1의 웨이퍼 캐리어 일부의 평면도이다.
상기 도면들은 설명만을 목적으로 하고 청구된 발명의 범위를 제한하지는 않는다는 것을 알아야 한다.
도1은 예제 발명의 일부로서 또는 일부를 사용하는 적절한 종래 기술의 전방 개구 운반 모듈(20)을 도시한다. "운반 모듈"은 웨이퍼 및 레티클(reticles)을 운반, 저장 및/또는 운송하기 위해 사용된 반도체 웨이퍼 또는 레티클 수납부에 대한 일반적 용어이다. 이러한 예에 있어서, 운반 모듈(20)은 웨이퍼(W)의 삽입 및 제거를 위해 전방 개구(26)를 한정하는 도어 프레임(24)을 구비한 수납부(22)로 구성된다. 수납부 도어(30)는 전방 개구(26)를 밀봉식으로 닫도록 구성되고, 수납부 (22) 상의 레치 수용기(latch receivers)(36)와 결합하도록 밀봉부(seal)(32) 및 래치 기구(34)를 포함한다. 도어는 일반적으로 내측벽 또는 내부벽(38) 및 외부벽(40)을 포함한다. 내부벽 및 외부벽은 래치 기구(34)를 수용하는 내부 간극(42)을 한정한다.
도2 및 도3은, 각각, 본 발명의 예제 실시예에 따른 웨이퍼 보유 장치(50)를 포함하는 도1에 도시된 도어의 내측벽(38)의 정면도 및 단면도이다. 이러한 예제 실시예에 있어서, 웨이퍼 보유 장치(50)는 도어(30) 내에 위치되고 내측벽(38)의 상부면에 대해 오목하게 된다. 이러한 접근은 모듈(20)을 제조하기에 필요한 재료의 전반적인 크기, 무게 및 양을 감소시키고, 모듈(20)용의 보다 얇은 도어의 제조를 용이하게 한다. 웨이퍼 보유 장치의 예제 실시예의 구조는 도4 내지 도7과 연관되어 기술된다.
도4는 제1 측벽부 또는 좌측 수직 측벽 레일(58)과, 제2 측벽부 또는 우측 수직 측벽 레일(60)을 연결하는 상부(54) 및 하부(56)로 형성된 프레임(52)을 일반적으로 포함하는 웨이퍼 보유 장치(50)를 도시한다. 제1 및 제2 측벽부(58, 60)는 프레임(52)의 상부(54)로부터 하부(56)까지 연장될 수 있는 길이를 갖는다. 이러 한 예제 실시예에 있어서, 도4는 측벽부(58, 60)의 길이로부터 약 7 내지 9mm(예컨대, 10.38mm) 정도 오목하게 되는 상부 및 하부(54, 56)를 도시한다. 프레임(52)은 약 88mm의 폭(A), 약 248mm의 길이(B) 및 약 13mm의 높이(C)를 갖는다.
도3 및 도5를 참조하면, 측벽부(58, 60)는 약 6mm의 폭(D) 및 약 3mm의 상부 두께(D')를 갖는다. 상부 및 하부(54, 56)는 약 2mm의 두께(E)를 갖는다. 웨이퍼 보유 장치(50)는 또한 각 제1 및 제2 측벽부의 내면(66)으로부터 측 방향으로 연장된 복수의 제1 및 제2 웨이퍼 결합 부재(62, 64)를 각각 포함한다. 웨이퍼 결합 부재(62, 64)는 운반 모듈 내에서 복수의 반도체 웨이퍼를 고정한다. 이러한 예에 있어서, 각각 약 25개의 웨이퍼 결합 부재(62, 64)가 있다. 복수의 제1 웨이퍼 결합 부재(62)는 제1 측벽부(58)의 길이를 따라 배치되고, 복수의 제2 웨이퍼 결합 부재(64)는 제2 측벽부의 길이를 따라 배치된다. 이러한 예제 실시예에 있어서, 프레임(52)의 상부 및 하부는 웨이퍼 결합 부재가 캔틸레버 방식으로 굴곡되는 것이 용이하도록 만곡된다. 게다가, 상부 및 하부(54, 56)의 높이가 프레임의 중심으로 접근함에 따라 감소되도록, 상부 및 하부(54, 56)는 아치형 구조를 갖는다(도5a 및 도8). 상부 및 하부의 오목 섹션(54")은 웨이퍼 결합 부재(62, 64)의 굴곡이 방해받지 않는 것을 보장하기 위해 웨이퍼 결합 부재 바로 아래에 배치된다(예컨대, 도5a에서 54'로부터 54"까지). 각각의 인접한 웨이퍼 결합 부재[예컨대, 부재(64)] 사이에서 F로 지시된 중심 대 중심 거리(center-to-center distance)는 약 10mm이다.
도3 및 도5에서 추가로 도시된 바와 같이, 도면 부호(62A, 64A)와 같은 각각의 웨이퍼 결합 부재는 측벽부(58)로부터 측 방향으로 배치된 웨이퍼 결합 헤드(62C) 및 아암부(62B)를 포함한다. 이러한 예제 실시예에 있어서, 아암부(62B)는 소정의 굴곡 정도를 제공하는 긴 직사각형 본체로 형성된다. 둥근 본체(예컨대, 기둥형 또는 원형)가 실시 가능하지만, 굴곡의 정도는 보다 크거나 제어하기가 보다 어렵다. 게다가, 아암부의 평형점(equilibrium point)은 대체로 내면(66)에 수직이다. 이러한 접근은 다른 공지된 웨이퍼 쿠션 설계에 있어서와 같이, 소정의 각도로 돌출되거나 함몰되도록 아암부를 형성할 필요가 없기 때문에 웨이퍼 보유 장치(50)의 전반적인 성형 단계를 단순화시킨다. 아암부의 예각의 부재는 많은 웨이퍼 보유 장치(50)로부터 제조 변동의 가능성을 또한 감소시킨다. 이러한 예제 실시예에 있어서, 아암부(62B)의 폭은 3.3mm이고, 그 두께는 약 1.8mm이다. 아암부의 폭 대 두께의 비는 약 1.84 내지 1이고, 이는 아암부에 소정의 굴곡을 제공한다. 원형/기둥형 형상과 반대로, 아암부에 직사각형형 캔틸레버 형상을 사용하는 것은 공명 주파수를 상승시켜서, 운반 모듈이 반도체 처리 설비 내에서 이동될 때 웨이퍼 결합 부재가 이동하는 것을 더욱 어렵게 한다.
각이 없는 웨이퍼 결합 부재의 아암부를 형성하는 것은 또한 아암부의 캔틸레버 아암 위에 순수 굽힘 하중을 제공하지만, 측벽 부재[예컨대, 측벽(60)]에 대하여 예각을 갖는 캔틸레버 아암에서 겪게되는 부분적인 인장 또는 압축 하중을 제공하지 않는다. 웨이퍼 결합 부재(62, 64)의 아암부의 처짐(δ)은 또한 탄성 계수(E)의 함수이다.
δ=(WL3)/(3EI)
여기서, W는 캔틸레버 아암 위의 하중을 나타내고, L은 고정된 캔틸레버 지점으로부터 하중까지의 거리를 나타내고, I는 캔틸레버 아암 단면의 관성 모멘트를 나타낸다. 이러한 예에 있어서, 아암부의 재료 조성은 80% PEEK 및 20% MCF[금속 탄소 섬유(metal carbon fibers)]이다. PEEK에 대해서는 E=8.565GPa(기가 파스칼)이고, MCF에 대해서는 E=3.226GPa이다. 아암부에 있어서의 처짐량, 웨이퍼 결합 헤드의 설계 및 대향하는 웨이퍼 결합 헤드의 근접은 운반 모듈 내의 반도체 웨이퍼를 고정하도록 협동하여 작동하고, 대체로 미립자 발생 빈도를 감소시킨다.
도3, 도5 및 도7을 참조하면, 웨이퍼 결합 부재(62)의 웨이퍼 결합 헤드(62C)는 웨이퍼 결합 부재(64)의 웨이퍼 결합 헤드(64C)와 매우 근접한다(예컨대, 일반적으로 2인치 이내). 이러한 예제 실시예에 있어서, G로 지시된 웨이퍼 결합 헤드(62C, 64C) 사이의 거리는 양호하게 약 5mm이고, 양호한 실시예에서는 1cm보다 작을 수 있거나, 어떤 경우에 있어서는 2cm보다 작을 수 있지만, 여전히 많은 기능적 장점을 보유한다. 웨이퍼 헤드의 2개의 열은 웨이퍼 용기 및 도어의 중심선(CL)에 중심이 맞춰진다. 대향 웨이퍼 결합 헤드(62C, 64C)의 근접은 하우징(22)의 배면[백스톱(backstop)]에 대항하여 웨이퍼(W)를 미는 단일 지점의 힘으로 사실상 작용해서, 운반 모듈 내의 세 개의 주요점에서 웨이퍼를 지지하거나 안정화하게 한다. 두 개의 백스톱 및 웨이퍼 결합 헤드는 운반 모듈 내에서 웨이퍼를 보유함에 있어서 웨이퍼 상의 힘을 더욱 효과적이게 적용하도록 한다. 대응하는 웨이퍼 결합 헤드 사이에서 증가된 거리 또는 간격은 웨이퍼 이동 가능성을 증가시키는 공명 진동수를 낮춘다. 게다가, 대응하는 웨이퍼 결합 헤드 사이에 증가된 간격은 추후에 불안정한 점이 될 수 있는 웨이퍼 상의 다른 힘 지점(3 지점 대신 4 지점)을 생성한다. 웨이퍼 불안정성은 결합 헤드가 연속적인 사용을 통한 굴곡 피로의 결과로서 웨이퍼 상에 동일한 힘을 제공하는 것에 실패하는 것과 같이 추후에 명백해질 수 있다. 정렬된 웨이퍼 결합 헤드의 근접함은 상기 정렬된 웨이퍼 결합 헤드에 대응하는 신장된 본체들에 의해 형성된 평면 너머로 웨이퍼 원주 표면이 돌출하도록 허용하는 웨이퍼 결합 헤드 사이의 간극보다 작거나 동일하다.
도3 및 도5를 더 참조하면, H로 지시된 웨이퍼 결합 부재와 측벽부 하부 사이의 거리는 약 10mm 이고, 반면에 I로 지시된 웨이퍼 결합 부재의 폭은 약 3.3mm 이다. 프레임(50)은 스냅-온 장착을 용이하게 하도록 수납부 도어 내부면 상의 기둥(69.1)과 결합하는 장착 개구 및 플랜지, 예컨대 장착 개구(68) 및 플랜지(69)를 포함하는 중실 측벽 설계를 제공한다(도5B를 보라).
도5 및 도6a를 참조하면, 이러한 예제 실시예에 있어서, 웨이퍼 결합 헤드(62C, 64C)는 반도체 웨이퍼를 고정시키는 사각 치형으로 구성된다. 사각 치형 프로파일은 아암부(62B)와 평행한 중간 기부(a middle base portion)(70)를 포함한다. 웨이퍼 결합 헤드(62C)의 사각 치형 프로파일은 서로 평행하고 중간 기부(70)로부터 수직으로 상향 연장된 상부 플랜지(72) 및 하부 플랜지(74)를 또한 포함한다. 웨이퍼 결합 부재(62)의 아암부(62C)는 측벽부(58)의 길이에 평행하게 연장된 I로 지시된 폭(여기서, I는 약 3.3mm)을 갖는다. 중간 기부(70)는 아암부(62B)의 폭과 평행하고 약 5mm의 치수인 J로 지시된 폭(여기서, J는 약 4.6mm)을 갖는다. 이러한 예제 실시예에 있어서, 아암부(62B)의 폭은 중간 기부(70)의 폭 보다 작다.
아암부(62B) 및 웨이퍼 결합 헤드(62C)는 웨이퍼 결합 헤드(62C)가 반도체 웨이퍼(W)와 접촉하게 될 때 후방으로 변형될 수 있다. 도6a에 도시된 바와 같이, 결합 헤드(62C)는 헤드(62C)가 웨이퍼(W)와 접촉하게 될 때 위치(70A, 72A, 74A)로부터 후방으로 변형될 수 있다. 게다가, 헤드(62C)의 사각 치형 프로파일은 웨이퍼 움직임을 억제하고 떨림의 문제를 극복하도록 플랜지(72, 74) 사이에서 웨이퍼를 견고하게 고정한다. 플랜지(72, 74)는 웨이퍼가 "워킹(walking)" 또는 팝핑 루스(popping loose)하는 것을 방지하기 위해 충분히 길게 형성된다. 웨이퍼 결합 헤드의 중간 기부(70)의 연장된 폭(또는 깊이)은 또한 성형하는 도중 또는 과도한 마모로 인하여 발생할 수 있는 웨이퍼 결합 헤드의 위치 결정에 있어서의 변동을 허용한다. 게다가, 플랜지(70)의 연장된 폭은 도어의 미소한 불량 정렬을 보상한다.
관련된 실시예에 있어서, 웨이퍼 결합 헤드(62C, 64C)는 V형 홈으로 형성될 수 있고, 본 명세서에 개시되고 기술된 프로파일에 반드시 제한되지 않는다.
도6b는 본 발명의 예제 실시예에 따른 웨이퍼 보유 장치의 웨이퍼 결합 헤드부의 다른 예제 형상에 의해 결합된 웨이퍼의 단면도이다. 이러한 예제 실시예에 있어서, 헤드(62C')의 오목 프로파일은 결합 헤드 내로의 웨이퍼의 삽입을 용이하게 할 뿐만 아니라 운반 모듈이 이동될 때 웨이퍼가 "워킹"하지 못하게도 방지하는 삼각형 부분(72', 74')을 포함한다. 헤드(62C')의 내측 폭(O)은 약 4.6mm이고, 외측 폭(P)은 약 5.4mm이며, 높이(Q)는 약 4.5mm이다. 부분(72', 74')이 N도의 각도로 경사지고, N은 양호하게 30도 이하이다. 각도(N)가 30도를 초과하는 곳에서는, 웨이퍼가 결합 헤드로부터 "워크"할 가능성이 증가된다.
삼각형 부분(72', 74')의 길이(Q)는 또한 결합 헤드(62C') 내에서 웨이퍼(W)를 보유하도록 돕는다. 이러한 예제 실시예에 있어서, Q/P 비는 약 0.83 내지 1이다. 보유력은 Q/P 비가 1:1로 접근함에 따라 향상된다.
도7은 본 발명의 예제 실시예에 따른 웨이퍼 캐리어에서 웨이퍼를 보유하는 한 세트의 웨이퍼 결합 부재를 도시하는 도1의 웨이퍼 캐리어 일부의 평면도이다. 이러한 예제에 있어서, 웨이퍼 보유 장치(50)는 웨이퍼 결합 부재(62, 64)를 통해 제 위치에서 웨이퍼(W)를 보유한다. 특히, 웨이퍼 결합 헤드(62C, 64C)는 떨림 문제를 이끌 수 있는 (Z 방향으로의) 전방 이동을 방지하도록 웨이퍼 에지에서 웨이퍼를 결합한다. 그러나, 필요한 곳에서 웨이퍼(W)는 축 방향으로 이동 가능하다. 이러한 예에 있어서, 웨이퍼 결합 헤드(62C, 64C)는 지속적이고 대칭적인 웨이퍼 접촉 및 수납부 도어 밀폐를 위해 적은 힘의 변형을 제공하는 오목 또는 사각 치형 프로파일로 형성된다. 운반 모듈 내의 반도체 웨이퍼 장착에 대한 보다 상세한 설명을 위하여, 본 명세서에 참조로 포함되고, 크람포티크(Krampotich) 등에 허여된 미국특허 제6,082,540호 및 보어스(Bores) 등에 허여된 미국특허 제6,267,245호가 참조된다.
전방 개구 웨이퍼 용기에 의해 포함된 웨이퍼의 중요한 값으로 인하여, 특히 300 mm 이상에서, 전방 도어에 의한 웨이퍼 보유력의 정밀한 제어 및 지속성이 매우 중요하다. 이러한 정밀 제어는 각각의 웨이퍼 결합 부재의 굴곡에 대하여 고립을 제공함으로써 용이해진다.
종래의 웨이퍼 구속부는 웨이퍼 결합 헤드로 이루어진 2개의 칼럼(column) 및 신장된 본체로 구성된 프레임워크를 사용할 수 있다. 프레임워크는 전형적으로 측 방향 내측으로 프레임워크를 변형시키고 내측 도어 중앙 오목부에 위치된 수용 슬롯(receiving slots)으로 삽입하는 것과 같은 다양한 수단에 의해 도어의 내면에 고정된다. 그러한 종래의 웨이퍼 보유 장치는 열악한 개별 웨이퍼 결합 부재 고립을 갖는다. 단일 웨이퍼 결합 부재의 변형력의 일부는 프레임워크로 전달될 수 있고, 단일 부재(또는 결합 부재의 전체 칼럼)에 매우 근접하여 웨이퍼 결합 부재의 움직임을 발생시킬 수 있다. 개별 웨이퍼 결합 부재의 움직임을 고립시키지 못하는 것은 웨이퍼 용기 내에서 웨이퍼의 보유력과 정밀 제어가 요구되는 것과 충돌한다.
종래 기술과 반대로, 본 발명은 프레임(52) 또는 인접한 세트의 웨이퍼 결합 부재에 임의의 힘 또는 움직임을 전달하지 않고 각 세트의 웨이퍼 결합 부재의 최소 측 방향 변형을 제공한다. 일 예제 실시예에 있어서, 웨이퍼 결합 부재(62A)의 변형은 변형되지 않은 위치로부터 약 10도 정도로 변형된다(도6a에서 70A, 72A 및 74A를 보라). 게다가, 웨이퍼 보유 장치(50)는 웨이퍼 사이, 한 웨이퍼의 상면과 다른 웨이퍼 하면 사이에 약 11mm의 거리 간격을 유지시킨다.
종래의 웨이퍼 용기 도어는 내측을 향한 표면과 중앙에 위치된 내측 도어 오목부를 갖는다. 도3은 본 발명의 예제 실시예에 따른 웨이퍼 보유 장치 및 도어(40) 내부의 측면도이다. R로 지시된 오목부는 약 21mm의 깊이를 갖는다. 이러한 형상은 도어(40)를 하우징(22)에 부착할 때 웨이퍼 용기 내에 각각 개별적으로 장착된 웨이퍼 상에 보다 작은 힘을 적용하는 웨이퍼 결합 부재의 장점을 제공한다. 웨이퍼는 밀폐시 가능한 불리한 힘을 적용하지 않고 웨이퍼 용기 내에 여전히 보유된다.
기재된 다양한 실시예는 웨이퍼 푸시 백(push back)을 위한 웨이퍼 보유 장치 상의 단단한 스톱 터치(a hard stop touch)와, 웨이퍼의 크로스-슬로팅(cross-slotting) 또는 불량 정렬을 방지하기 위해 웨이퍼를 감싸는 웨이퍼 결합 헤드와, 웨이퍼 크리프를 제거하거나 억제하는 웨이퍼 결합 헤드 프로파일을 제공한다. 관련된 실시예에 있어서, 보유 장치는 수배의 양으로 캐리어로 이동되는 래티클 또는 다른 디스크와 같은 디스크를 보유하는데 사용될 수 있다.
일 예제 실시예에 있어서, 웨이퍼 보유 장치(50)는 폴리에테르에테르케톤(polyetheretherketone, PEEK)으로 주로 성형될 수 있다. 폴리테트라플루오르에틸렌(Polytetrafluoroethelene, PTFE)이 예컨대 5%의 적은 양으로 첨가될 수 있다. PEEK는 상당한 강성 및 탄성 웨이퍼 보유 장치를 제공한다. 웨이퍼 결합 부재의 변형량의 일례는 변형이 없는 위치로부터 약 0.040인치(1.016mm) 정도이다. 게다가, PEEK는 운송하는 도중에 운반 모듈(20) 내에서 미립자 문제가 나타나는 것을 감소하는데 도움이 된다.
본 발명은 요지 및 특징 내에서 다른 특정 형상으로 구체화될 수 있으므로, 모든 면에서 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 고려되어야 하고, 본 발명의 범주를 나타내기 위하여 전술한 설명보다는 첨부된 청구범위가 참조되어야 한다.

Claims (26)

  1. 수평하게 수직으로 적층되고 이격된 배열로 복수의 웨이퍼를 유지하는 전방 개구 웨이퍼 용기이며,
    상기 용기는 전방 개구를 갖는 수납부 및 전방 개구를 닫기 위한 도어를 포함하고,
    상기 도어는 수납부에서 도어가 제위치에 있을 때 웨이퍼를 결합하기 위해 도어 내측면 상에 수직으로 연장된 웨이퍼 쿠션을 포함하고,
    상기 웨이퍼 쿠션은 한 쌍의 수평 단부벽 레일, 좌측 수직 측벽 레일 및 우측 수직 측벽 레일을 구비한 강성 직선 프레임워크와, 상기 좌측 측벽 레일로부터 내향으로 연장된 웨이퍼 결합 부재의 제1 수직 열과, 상기 우측 측벽 레일로부터 내향으로 연장된 웨이퍼 결합 부재의 제2 수직 열을 포함하고,
    각각의 웨이퍼 결합 부재는 아암부 및 웨이퍼 결합 헤드를 구비하고,
    상기 아암부는 편향되지 않을 때 각 레일로부터 선형으로 연장하고 종방향 축을 제공하고,
    상기 좌측 수직 측벽 레일로부터 연장된 웨이퍼 결합 부재 열의 웨이퍼 결합 헤드는 상기 우측 수직 측벽 레일로부터 연장된 웨이퍼 결합 부재 열의 웨이퍼 결합 헤드에 근접하게 위치되고, 상기 좌측 수직 측벽 레일로부터 연장된 웨이퍼 결합 부재 열의 각각의 아암부의 종방향 축은, 상기 웨이퍼 결합 부재가 편향되지 않을 때 상기 우측 수직 측벽 레일로부터 연장된 웨이퍼 결합 부재 열의 개별 웨이퍼 결합 부재의 아암부의 종방향 축과 동축인 전방 개구 웨이퍼 용기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 좌측 수직 측벽 레일로부터 연장된 웨이퍼 결합 부재 열의 웨이퍼 결합 헤드는 상기 우측 수직 측벽 레일로부터 연장된 웨이퍼 결합 부재 열의 웨이퍼 결합 헤드의 1cm 이내에 있는 전방 개구 웨이퍼 용기.
  3. 제1항에 있어서, 상기 좌측 수직 측벽 레일로부터 연장된 웨이퍼 결합 부재 열의 웨이퍼 결합 헤드는 상기 우측 수직 측벽 레일로부터 연장된 웨이퍼 결합 부재 열의 웨이퍼 결합 헤드로부터 5mm 떨어져 있는 전방 개구 웨이퍼 용기.
  4. 제1항에 있어서, 각각의 웨이퍼 결합 헤드는 사각 톱니 형상인 웨이퍼 결합 표면을 갖는 전방 개구 웨이퍼 용기.
  5. 제4항에 있어서, 각각의 웨이퍼 결합 헤드는 웨이퍼 에지를 수용하는 수직 평면부를 가지며, 상기 평면부의 높이는 수용될 웨이퍼 두께의 적어도 2배인 전방 개구 웨이퍼 용기.
  6. 제1항에 있어서, 상기 웨이퍼 쿠션은 일체로 형성되고, PEEK로 구성되는 전방 개구 웨이퍼 용기.
  7. 제1항에 있어서, 상기 웨이퍼 쿠션은 도어 내측면의 오목부 내에 위치되고, 상기 프레임워크는 도어로부터 연장된 기둥에 부착되는 전방 개구 웨이퍼 용기.
  8. 수평하게 수직으로 적층되고 이격된 배열로 복수의 웨이퍼를 유지하는 전방 개구 웨이퍼 용기이며,
    상기 용기는 전방 개구를 갖는 수납부 및 전방 개구를 닫기 위한 도어를 포함하고,
    상기 도어는 수납부에서 도어가 제위치에 있을 때 웨이퍼를 결합하기 위해 도어 내측면 상에 수직으로 연장된 웨이퍼 쿠션을 포함하고,
    상기 웨이퍼 쿠션은 좌측 수직 측벽 레일 및 우측 수직 측벽 레일을 구비한 강성 프레임워크와, 상기 좌측 측벽 레일로부터 내향으로 연장된 웨이퍼 결합 부재의 제1 수직 열과, 상기 우측 측벽 레일로부터 내향으로 연장된 웨이퍼 결합 부재의 제2 수직 열을 포함하고,
    각각의 웨이퍼 결합 부재는 각 레일로부터 연장된 아암부 및 웨이퍼 결합 헤드를 구비하고,
    상기 각각의 웨이퍼 결합 부재의 상기 아암부는 종방향 축을 제공하고,
    상기 좌측 수직 측벽 레일로부터 연장된 웨이퍼 결합 부재 열의 웨이퍼 결합 헤드는 상기 우측 수직 측벽 레일로부터 연장된 웨이퍼 결합 부재 열의 웨이퍼 결합 헤드의 1cm 이내에 위치되고,
    상기 좌측 수직 측벽 레일로부터 연장된 웨이퍼 결합 부재 열의 각각의 아암부의 종방향 축은, 상기 우측 수직 측벽 레일로부터 연장된 웨이퍼 결합 부재 열의 개별 웨이퍼 결합 부재의 아암부의 종방향 축과 동축인 전방 개구 웨이퍼 용기.
  9. 제8항에 있어서, 상기 좌측 수직 측벽 레일로부터 연장된 웨이퍼 결합 부재 열의 아암부는 상기 웨이퍼 결합 부재가 편향되지 않을 때 상기 우측 수직 측벽 레일로부터 연장된 웨이퍼 결합 부재 열의 아암부와 평행인 전방 개구 웨이퍼 용기.
  10. 수평하게 수직으로 적층되고 이격된 배열로 복수의 300mm 웨이퍼를 유지하는 전방 개구 웨이퍼 용기이며,
    상기 용기는 전방 개구를 갖는 수납부 및 전방 개구를 닫기 위한 도어를 포함하고,
    상기 도어는 수납부에서 도어가 제위치에 있을 때 웨이퍼를 결합하기 위해 도어 내측면 상에 수직으로 연장된 웨이퍼 쿠션을 포함하고,
    상기 웨이퍼 쿠션은 좌측 수직 측벽 레일 및 우측 수직 측벽 레일을 구비한 강성 프레임워크와, 상기 좌측 측벽 레일로부터 내향으로 연장된 웨이퍼 결합 부재의 제1 수직 열과, 상기 우측 측벽 레일로부터 내향으로 연장된 웨이퍼 결합 부재의 제2 수직 열을 포함하고,
    각각의 웨이퍼 결합 부재는 각 레일로부터 연장된 아암부 및 웨이퍼 결합 헤드를 구비하고,
    상기 각각의 웨이퍼 결합 부재의 상기 아암부는 종방향 축을 제공하고,
    상기 좌측 수직 측벽 레일로부터 연장된 웨이퍼 결합 부재 열의 각각의 아암부의 종방향 축은, 상기 웨이퍼 결합 부재가 편향되지 않을 때 상기 우측 수직 측벽 레일로부터 연장된 웨이퍼 결합 부재 열의 개별 웨이퍼 결합 부재의 아암부의 종방향 축과 동축인 전방 개구 웨이퍼 용기.
  11. 제10항에 있어서, 상기 좌측 수직 측벽 레일로부터 연장된 웨이퍼 결합 부재 열의 웨이퍼 결합 헤드는 상기 우측 수직 측벽 레일로부터 연장된 웨이퍼 결합 부 재 열의 웨이퍼 결합 헤드의 1cm 이내에 있는 전방 개구 웨이퍼 용기.
  12. 제10항에 있어서, 각각의 웨이퍼 결합 헤드는 사각 톱니 형상인 웨이퍼 결합 표면을 갖는 전방 개구 웨이퍼 용기.
  13. 반도체 디스크를 운반하고 보관하기 위한 기구 내에서 사용하는 디스크 보유 장치이며,
    제1 및 제2 측벽부를 연결하도록 구성된 상부 및 하부를 갖는 프레임과,
    디스크 운반 기구 내에서 반도체 디스크를 고정하도록 구성된 복수의 제1 및 제2 디스크 결합 부재를 포함하고,
    상기 제1 및 제2 측벽부는 상기 프레임의 상부로부터 하부까지 연장된 길이를 갖고,
    상기 디스크 결합 부재는 각각의 제1 및 제2 측벽부의 내면으로부터 측 방향으로 연장되어 내면에 수직이 되고,
    상기 복수의 제1 디스크 결합 부재는 상기 복수의 제2 디스크 결합 부재와 평행하게 대향하여 정렬되고,
    각각의 디스크 결합 부재는 아암부, 및 각 측벽부로부터 측 방향으로 이격된 디스크 결합 헤드를 포함하고,
    상기 각각의 디스크 결합 부재는 종방향 축을 제공하고,
    상기 복수의 제1 디스크 결합 부재의 각각의 디스크 결합 부재의 종방향 축은, 상기 디스크 결합 부재가 편향되지 않을 때 상기 복수의 제2 디스크 결합 부재의 개별 디스크 결합 부재의 종방향 축과 동축으로 정렬되고,
    상기 복수의 제1 디스크 결합 부재의 디스크 결합 헤드는 상기 복수의 제2 디스크 결합 부재의 디스크 결합 헤드에 근접하게 배치되고,
    상기 복수의 제1 및 제2 디스크 결합 부재의 정렬된 디스크 결합 헤드의 근접도의 함수로서 상기 프레임으로부터 디스크 상에 힘이 가해지고,
    상기 디스크 결합 헤드는 상기 반도체 디스크를 고정하도록 구성된 오목 프로파일로 구성되고,
    상기 오목 프로파일은 측 플랜지에 인접한 중간 기부를 포함하고, 상기 중간 기부는 수직이고 상기 측 플랜지는 중간 기부에 수직하게 연장되는 디스크 보유 장치.
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 제13항에 있어서, 상기 디스크 결합 헤드는 상기 반도체 디스크를 고정하도록 구성된 사각 치형 프로파일로 구성되고, 상기 사각 치형 프로파일은 측 플랜지에 인접한 중간 기부를 포함하고, 상기 중간 기부는 상기 아암부 표면과 평행한 표면을 갖고, 측 플랜지는 상기 중간 기부로부터 수직으로 연장되도록 구성된 디스크 보유 장치.
  17. 제13항에 있어서, 상기 프레임은 복수의 개구 및 각각의 수직 측벽 레일 상에 배치된 장착 플랜지를 더 포함하고, 기둥에 치수를 맞춘 상기 개구는 도어로부 터 수평으로 연장되며, 프레임워크는 디스크 운반 기구의 도어에 고정되는 디스크 보유 장치.
  18. 제13항에 있어서, 상기 디스크 결합 부재는 디스크 보유 장치가 도어 상에 장착될 때 도어의 내면 하부에 배치되도록 구성되는 디스크 보유 장치.
  19. 제13항에 있어서, 각각의 디스크 결합 부재는 인접한 디스크 결합 부재에 움직임을 발생시키지 않고 만곡되도록 구성되는 디스크 보유 장치.
  20. 반도체 설비 내에 복수의 웨이퍼를 운반하는 웨이퍼 캐리어이며,
    웨이퍼를 삽입 및 제거하기 위한 개구를 갖는 하우징과,
    내측으로 향하는 표면을 갖는 하우징의 개구를 닫기 위한 도어와,
    웨이퍼 보유 장치를 포함하고,
    상기 웨이퍼 보유 장치는 제1 및 제2 측벽부를 연결하도록 구성된 상부 및 하부를 갖는 프레임과, 상기 웨이퍼 캐리어 내에서 반도체 디스크를 고정하도록 구성된 복수의 제1 및 제2 웨이퍼 결합 부재를 포함하고,
    상기 제1 및 제2 측벽부는 프레임의 상부로부터 하부까지 연장된 길이를 갖고,
    상기 웨이퍼 결합 부재는 각각의 제1 및 제2 측벽부의 내면으로부터 측 방향으로 연장되어 내면에 수직이 되고,
    상기 각각의 웨이퍼 결합 부재는 종방향 축을 제공하고,
    상기 복수의 제1 웨이퍼 결합 부재의 각각의 웨이퍼 결합 부재의 종방향 축은, 상기 웨이퍼 결합 부재가 편향되지 않을 때 상기 복수의 제2 웨이퍼 결합 부재의 개별 웨이퍼 결합 부재의 종방향 축과 정렬되고,
    각각의 웨이퍼 결합 부재는 아암부 및 각 측벽부로부터 측 방향으로 이격된 웨이퍼 결합 헤드를 포함하고,
    상기 복수의 제1 웨이퍼 결합 부재의 웨이퍼 결합 헤드는 상기 복수의 제2 웨이퍼 결합 부재의 웨이퍼 결합 헤드에 근접하게 배치되는 웨이퍼 캐리어.
  21. 제20항에 있어서, 상기 웨이퍼 결합 헤드는 반도체 웨이퍼를 고정하도록 구성된 오목 프로파일로 이루어지고, 상기 오목 프로파일은 측 플랜지에 인접한 중간 기부를 포함하며, 상기 중간 기부는 각 측벽부에 수직한 평면을 갖고, 상기 측 플랜지는 중간 기부에 수직하게 연장되도록 구성된 웨이퍼 캐리어.
  22. 제21항에 있어서, 각각의 웨이퍼 결합 부재의 아암부는 각 측벽의 길이를 따라 연장된 폭을 갖고, 상기 중간 기부는 아암부의 폭과 평행한 폭을 가지며, 상기 아암부의 폭이 상기 중간 기부의 폭보다 작을 때 상기 아암부가 편향이 용이하도록 구성되는 웨이퍼 캐리어.
  23. 제20항에 있어서, 상기 프레임은 상기 웨이퍼 캐리어의 도어에 프레임을 고정하도록 구성된 적어도 하나의 측벽부 상에 배치된 장착 플랜지 및 적어도 하나의 장착 개구를 더 포함하는 웨이퍼 캐리어.
  24. 제23항에 있어서, 상기 웨이퍼 보유 장치가 도어에 장착되었을 때, 상기 웨이퍼 결합 부재는 도어 내면 하부에 배치되도록 구성되는 웨이퍼 캐리어.
  25. 수평하게 수직으로 적층되고 이격된 배열로 복수의 300mm 웨이퍼를 유지하는 전방 개구 웨이퍼 용기이며,
    상기 용기는 전방 개구를 갖는 수납부 및 전방 개구를 닫기 위한 도어를 포함하고,
    상기 도어는 수납부에서 도어가 제위치에 있을 때 웨이퍼를 결합하기 위해 도어 내측면 상에 수직으로 연장된 웨이퍼 쿠션을 포함하고,
    상기 웨이퍼 쿠션은 좌측 수직 측벽 레일 및 우측 수직 측벽 레일을 구비한 강성 프레임워크와, 상기 좌측 측벽 레일로부터 내향으로 연장된 웨이퍼 결합 부재의 제1 수직 열과, 상기 우측 측벽 레일로부터 내향으로 연장된 웨이퍼 결합 부재의 제2 수직 열을 포함하고,
    각각의 웨이퍼 결합 부재는 각 레일로부터 연장된 아암부 및 웨이퍼 결합 헤드를 구비하고,
    상기 각각의 웨이퍼 결합 부재는 종방향 축을 제공하고,
    상기 웨이퍼 결합 부재의 제1 수직 열의 각각의 웨이퍼 결합 부재의 종방향 축은, 상기 웨이퍼 결합 부재가 편향되지 않을 때 상기 웨이퍼 결합 부재의 제2 수직 열의 개별 웨이퍼 결합 부재의 종방향 축과 정렬되고,
    각각의 웨이퍼 결합 헤드는 웨이퍼 중간 수평 측 플랜지의 에지를 수용하는 수직 평면부을 가지며, 상기 평면부의 높이는 수용될 웨이퍼 두께의 적어도 2배이고, 상기 플랜지는 상기 수직 평면부에 수직인 전방 개구 웨이퍼 용기.
  26. 제25항에 있어서, 상기 좌측 수직 측벽 레일로부터 연장된 웨이퍼 결합 부재 열의 웨이퍼 결합 헤드는 상기 우측 수직 측벽 레일로부터 연장된 웨이퍼 결합 부재 열의 웨이퍼 결합 헤드로부터 5mm 떨어져 있는 전방 개구 웨이퍼 용기.
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