Wafer container

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、半導体処理装置に関し、さらに詳しくは、この発明は半導体ウェハーを運搬し貯蔵するためのウェハー容器或いはウェハーキャリヤに関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体のスケールが大きくなるにつれて、すなわち面積当りの回路の数が増大するにつれて、
粒子がより問題となってきている。 回路をダメにする可能性のある粒子の寸法は小さくなってきており、分子レベルに近付きつつある。 粒子の制御は半導体ウェハーの製造、処理、運搬、貯蔵のすべての段階で必要である。
ウェハーをキャリヤへ挿入したり取り出したりするときの、また運搬のときにキャリヤの中でウェハーが移動することによる粒子発生を、最小限に抑えるか、あるいはこれを避ける必要がある。

【０００３】半導体ウェハーの近傍における静電気の形成や放電は破壊的な事態になり得る。 静電気の消散性能はウェハーキャリヤにとって非常に望ましい特性である。 静電気はキャリヤを介するアースへの経路によって消散する。 装置が接触するか、あるいはウェハーと接触するか、あるいは作業する人間が触れる任意の部材がアースへの経路に寄与する。 キャリヤのこうした部材には、ウェハーサポートや、ロボットハンドル、装置インターフェースが含まれる。 閉じた容器の内部のウェハーが見えるようになっていることは非常に望ましいことであり、エンドユーザにとって必要であろう。 こうした容器に適したポリカーボネートなどの透明プラスチックは安価であるという点で望ましいが、そうしたプラスチックは適切な静電気消散特性も、望ましい耐摩耗性も有していない。

【０００４】ウェハーキャリヤ用の材料はまた、運搬中にウェハーが損傷を被らないために堅固であることが必要であり、また様々な条件のもとで寸法的に安定している必要がある。 粒子発生が少なく、寸法的に安定しており、その他の望ましい物理的特性を有するポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）などの従来の理想的なキャリヤ材料は透明でないし、比較的高価であり、キャリヤや容器などのように単体の大きく複雑な形状に成形することが困難である。

【０００５】一般に、ウェハーを貯蔵したり運搬したりするための容器及びキャリヤは、ウェハーを垂直の状態で運搬及び保持するように設計されていた。 また、こうしたキャリヤは、ウェハーを処理したり、かつ／あるいは挿入したり取り出したりできるようにするために、一般にウェハーが水平状態になるキャリヤ位置も可能になっている。 水平位置においては、通常は、ウェハースロットを形成しておりキャリヤの内側側部を長手方向に延びるリブによってウェハーは支持される。 キャリヤ側部は部分的に曲面状になっており、ウェハーの端部の外形に沿った形を有している。 こうしたキャリヤはウェハー端部上の、あるいはウェハー端部に隣接した二つの弧に沿ってウェハーと接触しこれを支持している。 このタイプのサポートは、ウェハーキャリヤ及びこれと協働する装置に対する均一で密着した、そしてしっかりとしたウェハーの位置付けの助けにはならない。 また、従来のキャリヤを垂直の運搬位置から水平の挿入・取り出し・処理位置へ動かすことによって、ウェハーのがたつきや、
ウェハーの移動、ウェハーの不安定、粒子発生、ウェハー損傷を引き起こす可能性がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】産業界はだんだんと大きなウェハー（すなわち直径300 ｍｍ）の処理へと発展しつつあり、その結果、ウェハーを保持するためのより大きなキャリヤ及び容器が必要とされている。 さらに、
産業界はキャリヤ及び容器において、水平ウェハー配置の方向に向いつつある。 キャリヤの寸法が増大することによって、成形時における収縮や湾曲に係わる困難がさらに大きくなった。 特にキャリヤや容器に対してウェハーを挿入したり取り出したりするときにロボットに頼ることが多くなっていることから、公差はより厳しくなっている。 必要とされているのは、安価で粒子発生が少なく静電気消散性を有するような最適なキャリヤであり、
キャリヤの中でウェハーが安定しており、密着してしっかりと位置決めされ、閉じたときにウェハーが見えるようになっているようなものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため、本発明は水平方向に配置して軸を整列した状態でウェハーを運搬したり保持したりするためのウェハー容器であり、ウェハー端部においてできる限り小さい四つのウェハー支持点を有している。 ある実施の形態では、第１の容器部分と、閉じることのできるドアを有している。 第１の容器部分は、静電気消散性を有する材料から形成された第１の成形部分を有している。 この第１の成形部分は垂直のドアフレームを有しており、ドアフレームは一体化された平坦な上部を有している。 ドアフレームからは、装置インターフェースを備えた一体化された底部ベース部分も延びている。 第２の成形部分は透明なシェルを有している。 このシェルは、ドアフレームと、
平坦な上部と、底部ベース部分へ連結されている。 別に成形されたウェハーサポートコラムが平坦な上部と、底部ベース部分へ連結されている。 このウェハーサポートコラムは垂直方向に配置された棚を有しており、この棚には上方を向いた突起部が設けられていて、ウェハーとできる限り少ない点接触を行うようになっている。 棚には、ウェハーが突起部によって支持されたときにウェハーの前方あるいは後方への移動を阻止するための、また挿入するときに着座位置を越えて挿入されないようにするためのウェハーストップが設けられている。 第１の成形部分と第２の成形部分の両方と係合するサイドハンドルは、これらの成形部分を固定している。 ロボットハンドルが平坦な上部へ連結されている。 ロボットハンドルと、ウェハー棚と、サイドハンドルと、ドアフレームは、装置インターフェースを介するアースへの導電性経路を有している。

【０００８】この発明の特徴及び利点は、ウェハー支持において、キャリヤがウェハーとできる限り小さく、かつしっかりとした接触を行っていることである。 この発明の別の利点及び特徴は、コンポジット設計によって、
ウェハーあるいは装置と接触する容器部分に対しては例えばＰＥＥＫなどのより高価で耐摩耗性を有する静電気消散性の材料を使用することが、そして容器の構造的な支持部材に対しては容器の中のウェハーを見えるようにするためにポリカーボネートなどのより安価で透明なプラスチックを使用することが可能になることである。 従って、成形パラメータと材料の選択を各成形部材に対して別個に行うことによって、性能が最適化され、コストはできる限り抑えられる。

【０００９】この発明のさらに別の利点及び特徴は、コンポジット構造によって、湾曲や収縮など大きなキャリヤの成形に関係する悪影響をできる限り小さくしていることである。 この発明のさらに別の利点及び特徴は、キャリヤの装置インターフェース部分を介して、すべての重要な部材がアースへ導電性を有する状態で接続されていることである。 この発明のさらに別の利点及び特徴は、適当な形状の棚によってウェハーが固有の着座位置へ受動的に保持されることである。 この発明のさらに別の利点及び特徴は、コンポジット容器が、突起、舌部、
及びサイドハンドルと協働するタブを使用して組み付けられ、最後に一体に固定されることである。

【００１０】この発明のさらに別の利点及び特徴は、ウェハーサポート棚と別にウェハーガイドが設けられており、従って、完全に挿入するまえに、そしてウェハーがウェハーサポート棚やサポートビーズと接触するまえに、このガイドが、容器及び／あるいは挿入装置が適切に位置付けされていることを目で容易に確認できるようにしていることである。 これは、おおよその位置合わせをチェックするためにウェハーを完全に挿入する必要がないという点で位置合わせを容易にすることができる。

【００１１】この発明のさらに別の利点及び特徴は、細長いビードによって成形を容易にしていることである。
ナブの場合には成形のあとにさらに機械加工を必要とするか、あるいはより複雑で高価な成形を必要とする。 この発明の実施の形態のさらに別の利点及び特徴は、四つの接触点によって個々のウェハーの振動をできる限り抑えており、より変化に富んだ成形を可能にする一方で、
密着したしっかりとしたウェハーの位置付けを維持していることである。 この発明のさらに別の利点及び特徴は、後方へ延びる上部と、後方へ延びていてＵ字形の透明な棚へ接合されているベース部分とを備えたドアフレームによって構造的に強固なキャリヤが提供されていて、ウェハーのまわりがほぼ270 ゜見えるようになっており、またアースへの導電性経路が提供されていることである。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、添付図面に基づいてこの発明の実施の形態を説明する。 図１を参照する。 図には、
装置２２の上に設置された水平配置のウェハーキャリヤの実施の形態の斜視図が示されている。 図２、図３、図４、図５は他の実施の形態を示している。 ウェハーキャリヤは、概略として、ウェハーサポートコラム２７を有する容器部分２６と、これと協働するドア２８とからなっている。 容器部分２６は開口した前部３０と、左側部３２と、後部３４と、右側部３６と、上部３８と、底部４０を有している。 図１、図２、図３、図４の実施の形態では、後部が閉じまた、左側部及び右側部が閉じている。 図５の実施の形態は開口した後部と、ウェハーサポートコラムによって連結され支持されている上部及び底部とを有する、ほぼ開口したキャリヤである。

【００１３】図１、図４、図６を特に参照すると、そこに示されている実施の形態では、容器部分２６は第１の成形部分５０と第２の成形部分５２から形成されている。 第１の成形部分５０と第２の成形部分５２は図１及び図４に示されているように別体でも良いし、図２及び図３に示されているように、単一の成形部分からなっていても良い。 図７及び図８に別個に示されている第１の成形部分５０は、長方形のドアフレーム５６を有している。 ドアフレーム５６は水平の上側フレーム部５８と、
一対の垂直フレーム部６０、６２と、水平の下側フレーム部６４を有している。

【００１４】上側フレーム部５８と垂直フレーム部６
０、６２は、ドアを閉じるときにドアを受容してガイドするための斜面６６、６８、７０を有している。 下側フレーム部６４は図６に最もよく示されているように、ほぼ水平の面７２を有している。 ドアフレーム５６は、斜面６６、６８、７０と水平の面７２によってドア２８を受容して、開口した前部３０を閉じる。 ドアフレーム５
６の表面には、舌部７５を受容するための開口部すなわち溝７３が設けられている。 舌部７５はドア２８から後退可能に突出している。 上側フレーム部５８からはほぼ水平の上部７４が後方へ延びている。 下側フレーム部６
４からは下側ベース部７６が後方へ延びている。 下側ベース部７６は、機械式連結部としての構造で示されている装置インターフェース８２を有している。 水平の上部７４は水平の端部８８を有しており、垂直フレーム部６
０、６２は上下方向の端部９２、９４を有している。 同様に、下側ベース部７６は下側の水平の端部９６を有している。 水平の上部７４はハンドルあるいはロボットフランジ１００を取り付けるための係合フランジ９８を有している。 図７に示されているように、水平の上部７４
は一対の溝付き部材１０６、１０８を有している。 溝付き部材１０６、１０８は下側ベース部７６の上に設けられた溝付き部材１１０、１１２に対応している。 これらの溝付き部材はウェハーサポートコラム２７を受容するための寸法及び形状を有している。 垂直フレーム部６
０、６２からは複数の細長いウェハーガイド１２０が延びている。 図４及び図８に最もよく示されているように、第１の成形部分５０には、第２の成形部分５２との連結を容易にするためと、サイドハンドル１２８の追加を容易にするための追加機能が加えられている。 水平の上部７４からはフック状の突起１３４が延びており、上記の上部７４には溝１３６が設けられている。 下側ベース部７６には、溝１４０を有するタブ１３８が取り付けられている。

【００１５】図９を参照する、第２の成形部分５２は透明のプラスチックシェルとして形成されており、緩やかにＵ字形に曲がったパネル１５０と、上部パネル部１５
２と、翼形リップ(splayed lip) として形成された上端部１５４と、同様な翼形リップ１６０を有する垂直サイドパネル１５６、１５８と、下側の水平の翼形リップ１
６２と、外側へ延びる一対のサイドリジェクション１６
４、１６６を有している。 図１１を参照する。 図には、
翼形リップ１６２の、第１の成形部分５０の端部９６への連結が詳細に示されている。 この連結部は連結溝１７
０内の舌部として形成されている。

【００１６】図１０には右側ハンドルの斜視図が部分図で示されている。 サイドハンドルは把持部１７４を有しており、把持部１７４はポスト１７６、１７８によって、ストリップとして形成されたハンドルベース１８０
へ連結されている。 このストリップは分岐したＹ字形部分１８２を有している。 Ｙ字形部分１８２は曲線部分１
８４、１８６を有している。 この曲線部分は、透明なプラスチックシェルの曲線状上端部のまわりに延びるものである。 Ｙ字形部分は、下方へ延びる二つのタブ１８
８、１９０を有している。 タブ１８８、１９０は、第１
の成形部分５０の水平の上部７４に設けられた溝１３６
に係合する。 サイドハンドル１２８の水平の上端部１８
９、１９１は、これも水平の上部７４の上に設けられている突起１３４と係合する側方係合部１９４、１９６を有している。 サイドハンドル１２８の下端２００は、第１の成形部分５０の下側ベース部７６の上に設けられたタブ１３８を受容するためのスロット２０２を有している。 下端２００はまた、透明なプラスチックシェルの垂直サイドパネル１５６に設けられた突部１７６と係合してこれを固定するためのスロット２０８を有している。

【００１７】サイドハンドル１２８は、堅固ではあるが弾性的に屈曲可能なプラスチック材料から形成されており、図１０に示されているような形状に強く付勢されている。 これによって、特に、ハンドルを所定の位置へスナップして、キャリヤの側部３２、３６及び上部３８の上へ固定し、第１の成形部分５０と第２の成形部分５２
の両方と係合させて、アセンブリを一体にしっかりと保持することが可能となっている。

【００１８】図１２、図１３、図１４、図１５及び図１
６には、二つの基本的な構造のウェハーサポートコラム２７が示されている。 図１３は図５に示されている開口したキャリヤに適したウェハーサポートコラム２７である。 図１２及び図１４は、図１及び図４のキャリヤ実施形態で使用するのに適したウェハーサポートコラム２７
の構造を示している。 両方のウェハーサポートコラム２
７とも、タブ１３８あるいは突起１３４によってそれぞれのキャリヤへ取り付けられているが、別の機械式固定手段を利用することもできる。 特に図１２、図１３、図１４を参照すると、ウェハーサポートコラム２７は複数の棚２２０を有している。 棚２２０は、垂直支持部材２
２２と、リヤーストップ２２６を備えたリヤーポスト２
２５とに連結されている。 上側及び下側の舌部すなわち突起２２８、２２９が垂直支持部材２２２から延びており、これらは対応する溝付部材１０６、１０８、１１
０、１１２で固定される。 ウェハーサポートコラム２７
の別の形態が図２及び図３に示されている。 これらの図では、ウェハーサポートコラム２７はネジ２３１などを用いてＵ字形のパネル１５０に直接取り付けられている。 図２及び図３のウェハーサポートコラム２７はそれぞれ独立した複数のウェハーサポートあるいは棚２２０
を有している。 各棚は細長いビードとして形成された単一のウェハー係合突起部２３０を有している。 この発明のある実施の形態においては、ウェハーサポートコラムは容器部分と一体化されていて、なおかつ上述した利点及び特徴の多くを有していることに留意すべきである。

【００１９】図６、図１４、図１５、図１６にはウェハーサポートコラム２７及び棚のさらなる詳細と配置が示されている。 各棚２４０はキャリヤの反対側に、対応する棚２３８を有している。 対向する棚を有する対向するウェハーサポートコラム２７は、開口した前部３０とドアフレーム５６に平行でウェハーＷの挿入及び取り出しの方向２２９に対して直角の関係にある、ウェハーを貫ぬく中心線上に配置されている。 ウェハーを支持するために、対向する棚の各々はウェハーの直径Ｄよりも狭い間隔で離間されている。 各ウェハーガイド１２０は、容器の反対側に、対向するウェハーガイドを有している。

【００２０】図６、図１５、図１６を参照すると、ウェハーガイドの垂直方向に隣接する各対の間のスペースと、キャリヤの内部を横切る距離によって、ウェハーの挿入及び取り出しのレベルと、ウェハースロット２４４
とが限定される。 同様に、挿入レベルは、垂直方向に隣接するウェハー支持用の棚２２０の間の領域によって限定される。 また、ウェハースロットはウェハーサポートコラムの垂直支持部材の間でキャリヤを横切る領域によっても限定される。 各棚は、ビードとして形成された上方へ向いた一対のウェハー係合突起部２３０を有している。 ビードは図１４において参照番号２３１によって表されているような一般に部分球の形状を有するナブか、
あるいは参照番号２３０を有する滑らかな端部を備えた部分円柱ロッドである。 図１７を参照するとわかるように、これによって、できる限り小さい点接触２４６か、
あるいはウェハーＷの端部２３６において下側あるいは下側表面２３５と突起部頂角が接触する頂点２３３におけるほぼ半径方向を向いた刺状のできる限り小さい線接触２４８を実現する。 図示した細長いビードはほぼ半径方向の内側へ向けて延びている。 各ウェハーの棚２２０
は、垂直の接触面として形成されている前方の、すなわち前向きのウェハーストップ２３２を有している。 ウェハーストップ２３２はウェハーが図１５に示されたウェハー着座位置にあるときに、ウェハーＷの周辺部分に沿うように形成されている。 前方のウェハーストップ２３
２はウェハーの挿入及び取り出しレベルまでは延びていないが、ウェハー着座位置に着座したウェハーの外側への動きを阻止する。 対向する各ウェハーサポート棚の対応する前方ウェハーストップの間の距離Ｄ１は、ウェハーＷの直径Ｄよりも小さい。

【００２１】各サポート棚はリヤーポスト２２５の一部として後方のウェハーストップ２２６を有している。 後方のウェハーストップは上方へ延びていて、ウェハースロットの後方限界を形成している。 対向する各ウェハー棚の対応する後方のウェハーストップ２２６の間の距離Ｄ２は、ウェハーの直径Ｄよりも小さい。 後方のウェハーストップ２２６はウェハースロットの垂直部の中にまで延びている。 後方のウェハーストップ２２６はまた、
図１５及び図１６に最もよく示されているように、ウェハー着座位置２３７までウェハーを挿入するときにウェハーをガイドする役割を果たすこともできる。

【００２２】第１の成形部分５０の一部として示した上述した部材は一体に成形することもでき、従って前述した他の部材の各々と一体化することができる。 同様に、
透明なプラスチックシェルとして形成された第２の成形部分５２も一体に成形できる。 ウェハーサポートコラム２７は、静電気消散性を有し高い耐摩耗性を有する材料から形成される。 サイドハンドル及びロボットフランジも静電気消散性の材料から形成される。 第１の成形部分５０も静電気消散性を有する材料から形成すると、ロボットフランジと、サイドハンドルと、ウェハーの棚２２
０と、ウェハーサポートコラム２７に対して、第１の成形部分５０の一部であり装置上の接地されているインターフェースと係合する装置インターフェースを介したアースへの経路が提供される。 装置インターフェースは図示されているように、三つの球と三つの溝の機械的連結でもよいし、通常のＨバーインターフェースでもよいし、その他の適当なインターフェースでもよいことに留意すべきである。 図１、図４、図５に示されているような静電気消散性材料から形成された部材の各々を直接に連結するかわりに、これらの部材を、適当に接続された導電性プラスチックジャンパ２４１などによって図３に示されている部材へ導電性を有する状態で接続してもよい。

【００２３】一般に、キャリヤあるいはその構成要素は静電気消散性を有し、面積当り10 ⁵ 〜10 ¹²オームの範囲の表面抵抗を有していると考えられる。 アースなどへ導電性経路を形成するための材料としては、これよりも小さい抵抗が適しているであろう。 重要なことは、成形パラメータと材料の選択を、個別に成形される部材各々に対して行うことによって、性能が最適化され、コストが最小限に抑えられることである。 この発明はその精神あるいは本質から逸脱することなく、他の形によって実現することができる。 従って、上述した実施の形態は単に説明のためのものであり、発明を制限することはない。
この発明の範囲に関しては、上述した実施の形態ではなくて、添付されている特許請求の範囲を参照すべきである。

【図面の簡単な説明】

【図１】ラッチ可能なドアを有するコンポジットウェハー容器の部分分解斜視図である。

【図２】Ｕ字形の透明なシェルへ取り付けられた三つのウェハーサポートコラムを有するウェハー容器の正面からの斜視図である。

【図３】装置インターフェースを介するアースへの経路を提供するプラスチックジャンパが設けられた、図２と類似のキャリヤの後方からの斜視図である。

【図４】サイドハンドルと、ロボットフランジと、ラッチされたドアを有するコンポジット容器の正面からの斜視図である。

【図５】この発明による開口したウェハーキャリヤの正面からの斜視図である。

【図６】キャリヤの側断面図である。

【図７】ウェハーキャリヤの第１の成形部分の一つの形態を示す正面からの斜視図である。

【図８】ウェハーキャリヤの一つの実施形態の第１の成形部分の後方からの斜視図である。

【図９】ウェハーキャリヤの一つの実施の形態のシェルすなわち第２の成形部分の正面からの斜視図である。

【図１０】コンポジットキャリヤのためのサイドハンドルの斜視図である。

【図１１】第１の成形部分と第２の成形部分との間の連結部の詳細断面図である。

【図１２】ウェハー容器のためのウェハーサポートコラムの斜視図である。

【図１３】図５のキャリヤのためのウェハーサポートコラムの斜視図である。

【図１４】ウェハーサポートコラムの一部の詳細斜視図である。

【図１５】ウェハーキャリヤの平面断面図である。

【図１６】図１５の１６−１６線断面図である。

【図１７】ウェハーのできるかぎり小さい点接触と支持を示している、ウェハー端部の平面図である。

【符号の説明】

２２ 装置 ２６ 容器部分 ２７ ウェハーサポートコラム ２８ ドア ３０ 前部 ３２ 左側 ３４ 後ろ側 ３６ 右側 ３８ 上部 ４０ 底部 ５０ １の成形部分 ５２ 第２の成形部分 ５６ ドアフレーム ５８ 上側フレーム部 ６０、６２ 垂直フレーム部 ６４ 下側フレーム部 ７４ 上部 ７６ 下側ベース部 １００ ロボットフランジ １２０ ウェハーガイド １２８ サイドハンドル １５６、１５８ 垂直サイドパネル ２２０ 棚 ２２６ ウェハーストップ ２３２ ウェハーストップ ２３６、２３８ 棚 ２３７ ウェハー着座位置 ２４１ プラスチックジャンパ ２４４ ウェハーストップ