JP5450363B2 - ウェーハを保持するための容器 - Google Patents

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。

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。

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。

Claims (4)

1. ウェーハを保持するための容器であって、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備える筐体部と、
   前記対向開口前部を閉止するため、ドアフレームに対して封止的に係合可能なドアと、
   前記筐体部の後部に取り付けられた少なくとも１個のウェーハ制止部と、互いに対向する一対の操作可能なウェーハ支持体とからなる筐体内におけるウェーハ制止システムであって、各ウェーハ支持体は筐体部に対して旋回心軸により旋回可能に取り付けられたアームを有し、同アームはドアに接触する第１の端を備えるとともに第２の端にウェーハ係合部分を備え、ウェーハ係合部分のそれぞれは筐体部の一対の対向面のそれぞれいずれかに対応するように配置され、ドアの開放時においてウェーハ係合部分は第１の位置にあって一対の対向面のそれぞれに接近した状態となり、ウェーハが容器内に挿入されることを可能にするとともに、ウェーハが対向開口前部に向かって移動することを許容し、筐体部のドアフレームを介してドアが係合される際、アームの第１端がドアに接触してアームが旋回し、内方に移動することによりウェーハ係合部分が第１の位置から第２の位置に移動し、この第２の位置においてウェーハ係合部分のそれぞれは一対の対向面のそれぞれから離間し、ウェーハの外周部に係合して同ウェーハが筐体部の対向開口前部に向かって移動することを制止することを特徴とする容器。
2. 請求項１に記載の容器であって、前記筐体部とアームとの間には複数のバネが掛け渡され、ウェーハ係合部分を第１の位置に向けて付勢し、ドアがドアフレームに係合していない時にウェーハが筐体部内に挿入されることを可能とする容器。
3. 軸方向において整合され、かつ水平方向において互いに離間して平行に配置されるウェーハを保持する容器であって、
   閉じられた上面、閉じられた底面、互いに対向する１対の閉じられた面、閉じられた背面、ドアフレームにより画定される開口前部を備える筐体部と、
   開口前部を閉止するため、ドアフレームに対して封止的に係合可能なドアと、
   前記筐体部の閉じられた背面に近接して配置されたウェーハ制止部と、筐体部内の一側において上下方向に並ぶ複数の第１のウェーハ支持体と、筐体部の他側において上下方向
   に並ぶ複数の第２のウェーハ支持体とからなるウェーハ制止システムとを備え、
   各ウェーハ支持体はウェーハ係合部分を備え、ウェーハ係合部分のそれぞれは筐体部の一対の対向面のそれぞれいずれかに対応するように配置され、各ウェーハ支持体は筐体部に対して旋回心軸により旋回可能に取り付けられたアームを有し、同アームはドアに接触する第１の端を備えるとともに各ウェーハ係合部分に連結されており、ドアフレームを介してドアが係合される際、アームの第１端がドアに接触してアームが旋回して、内方に移動することによりウェーハ係合部分が第１の位置から第２の位置に移動し、ウェーハ係合部分のそれぞれは第１の位置において第２の位置よりも一対の対向面のそれぞれに接近した状態となり、各ウェーハ係合部分が第１の位置にあるとき、ウェーハが容器内に挿入することを可能にするとともに、ウェーハが筐体部の開口全部に向かって移動することを許容し、ウェーハ係合部分が第２の位置にある時、操作可能なウェーハ係合部分の一部は筐体部の対抗面から離間しており、ウェーハ係合部分はウェーハの外周部に係合して同ウェーハが筐体部の対向開口前部に向かって移動することを制止することを特徴とする容器。
4. 請求項３に記載の容器であって、前記筐体部とアームとの間には複数のバネが掛け渡され、ウェーハ係合部分を第１の位置に向けて付勢し、ドアがドアフレームに係合していない時にウェーハが筐体部内に挿入されることを可能とする容器。

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