JP4896007B2 - シール可能なドア付きウエハー容器 - Google Patents

Description

（関連出願）
本出願は、２００４年４月１８日に出願された「ＷＡＦＥＲ ＣＯＮＴＡＩＮＥＲ ＷＩＴＨ ＳＥＡＬＡＢＬＥ ＤＯＯＲ」という名称の米国仮特許出願番号第６０／５６３５２９号の利益を主張しており、その全体が本出願において文献援用される。

本発明は容器に関し、さらに詳しくは半導体ウエハーのためのシール可能なドアに関する。

半導体ウエハーは、処理中に幾多の処置を受けている。これは、処理のためのワークステーション又は設備の間に、通常複数のウエハーを運搬することを伴っている。半導体ウエハーは、傷つきやすく、また物理的接触又はショック及び静電気によって損傷し易い。さらに半導体製造工程は、粒子又は化学物質による汚染には極めて敏感である。したがって、ウエハーの汚染物質の悪影響を減じるために、特殊な容器が開発されて一般の汚染物質を最小限に抑え、ウエハーを容器の外部にある汚染物質から隔離している。これらの容器は、容器本体に対するドアのしっかりとしたシールを与えるためのガスケット又はその他の装置を備えた、取り外し可能なドアを一般に含んでいる。

半導体はスケールがより小さくなっており、すなわち単位面積当りの回路の数が増大しているので、粒状の汚染物が以前よりもずっと問題となる。回路を破壊し得る粒子の大きさは、減少して分子レベルに近づいている。したがって、今まで以上の粒子制御が、半導体ウエハーの製造、加工処理、運搬、及び保管のあらゆる段階に望ましい。

ウエハーキャリアは、一般に熱可塑性材料から作られている。たとえば、米国特許公報第４２４８３４６号に開示された初期の容器は、ポリエチレンのような成形性の高いプラスチックからできていた。最近の容器は、米国特許公報第５２７３１５９号に開示されているように、剛体のｈバーに支持され、細長い小穴に成形されて、たとえば米国特許公報第５５８６６５８号に開示されているような軟性で、より弾性のある覆いの付いたポリカーボネートでできていることもある。米国特許第４２４８３４６号公報及び第５５８６６５８号公報の各々は、ここにおいて全面的に文献援用される。

従来の容器には、囲み部に対するドアのシールを有していて、処理設備に対してシール係合も可能なものがある。かかる容器は、ドアが容器部の開放下部を閉じる「ＳＭＩＦポッド」（Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）、又は、ドアが開放前部を閉じるＦＯＵＰｓ（Ｆｒｏｎｔ Ｏｐｅｎｉｎｇ Ｕｎｉｆｉｅｄ Ｐｏｄｓ）及びＦＯＳＢｓ（Ｆｒｏｎｔ Ｏｐｅｎｉｎｇ Ｓｈｉｐｐｉｎｇ Ｂｏｘ）と呼ばれていた。これらの容器には、非常に厳しい構造的要件及び性能的要件が課せられている。たとえば、それらは、ロボット手段及び手動手段の両方によって機械的に密閉して係止しなければならないし、ドアを閉じて容器に対して定位置に係止するだけで、気密にシールされねばならない。

ＳＭＩＦポッドと運搬モジュールとの両方の従来のシールは、一般に比較的単純な弾性シールであり、該シールは、ドアと囲み部との間で軸方向に単に圧縮されてシールを与えるものである。かかるシールは、特にポリカーボネート材料が弾性シールで接する場合には、過剰に押し付ける傾向にあり、むらのある開口と、シールの平均寿命の減少と、不十分な密閉とをもたらす。

ごく最近の設計は、垂直末端部に対し半径方向外側に延びる架橋部に特性があるシール断面に特徴を有しており、末端部の軸方向の圧縮に加えて架橋部と接触するナイフエッジによるシールを与えている。かかる設計の一例が、Ｔａｋａｈａｓｈｉらによる「ＳＥＡＬＩＮＧ ＥＬＥＭＥＮＴ、ＨＥＲＭＥＴＩＣ ＣＯＮＴＡＩＮＥＲ ＡＮＤ ＳＥＡＬＩＮＧ ＭＥＴＨＯＤ ＴＨＥＲＥＯＦ」という名称の米国特許出願番号第０９／９９８６２１号に見出され、ここにおいて全面的に文献援用される。しかしながらこのアプローチの問題は、末端部の「発散柱座屈」であり、そこでは末端部の自由端が、シールの一つの接線部分にわたって半径方向内側に座屈し、別の接線部分では、半径方向外側に座屈する。かかるシナリオは、内側と外側との座屈間の遷移点で、シールの漏れを許す。
米国特許第４２４８３４６号 米国特許第５２７３１５９号 米国特許第５５８６６５８号 米国特許公開公報第２００２／０１９５４５５号

業界において、必要とされているのはドアをウエハー容器の囲み部にシールするための、よりよく実行でき、より長い持続性のあるシール構造である。

発明の概要
本発明は、封止する際に直接の圧縮に依らない弾性シールを設けることによって、ウエハー容器のためのより良く実行できてより長い持続力のあるシール構造に対する、業界の要求に対応するものである。本発明によれば、ウエハー容器は、ウエハーの挿入及び取り外しのための開口部を画定するドア枠付き囲み部と囲み部を封止するためドア枠に装着できるドアとを含んでいる。本発明の実施例において、連続的弾性シールが、周縁の内側でドアの周囲に延びている。シールは、ドアの周囲に隣接したシール面に位置して、ドアの半径方向の構に部分的に挿入できる。断面において、弾性シールは挿入部と、それに連結されてドアの軸に対して半径方向外側に延びる架橋部と、架橋部と連結したシールヘッド部とを有している。シールヘッド部は、ドアのシール面に向けて架橋部から突出する足部と、架橋部に対して足部とほぼ反対方向に延びるヘッド部とを含んでいる。ドア枠は、ドア枠周囲に延びるリブのような、シール係合構造を有していることにより、ドアがドア枠に着座すると、弾性シールの架橋部が、シール係合構造と接触する。該シール係合構造は架橋部をシール面に向けて軸方向に変位させ、シールヘッドのヘッド部を半径方向に回転させてシール係合構造と接触させる。この変位作用はまた、シールヘッドの足部をドア枠のシール面と接触するように積極的に位置定めする。

別例として、着座すると、弾性シールの架橋部が、ドアのシール面とドア枠のシール面との間に介入して圧縮されるように枠を寸法設定できる。

本発明の有利な点は、二重の封止が弾性シールの各側において行われることである。ドア枠とシール接触面については、枠の突出部とシールの架橋部との間のシールラインの接触と、シール末端のヘッド部と枠の突出部の接線方向周辺との間のシールラインの接触がある。シールとドアのシール面との間の接触面については、シールヘッドの足部とドアのシール面との間のシールラインの接触と、挿入部の外側のコーナーとドアのシール面との間のシールラインの接触がある。

もう一つの有利な点は、回転作用はシール末端の軸方向の圧縮を生じさせないので、発散柱座屈の可能性を排除していることである。むしろ、シール末端のシール作用は、シール末端の末端部の予測できて繰り返し可能な回転によって成し遂げられる。また、シールと表面との間の接触力が減少するので、シール末端の圧縮がなく、押し付けが少なくなる。

さらに、本発明の好ましい実施例の有利な点は、シールが磨滅したとき、或いは別のシール特性が望まれるときには、容易に取り換えられることである。

好ましい実施例の詳細な説明
図１〜２を参照すると、搬送モジュールとして一般に知られているウエハー容器２０は、概念として囲み部２２及びドア２４を含んでいる。囲み部２２は、一般に複数のウエハー３０を取り囲むために、内部空間２８を画定しているシェル２６を含んでいる。シェル２６は、一対の対向する側壁３２、３４と、上部３６と、下部３８と、背部４０とを有する。開放した前部４２は、背面４０と対向しており、内部空間２８を密封して取り囲むためのドア２４を受容するドア枠４４によって画定されている。ここで使われる場合に、「ドア枠」は、囲み部２２とは別個の構造にも、付加的な構造、すなわち囲み部２２と一体になった構造にも限定されるものではないことに留意すべきである。どちらかと言えば、「ドア枠」はドア２４を受容する囲み部２２の部の単なる一部であるものとして定義される。囲み部２２はまた、上部３６のロボット持ち上げフランジ４６と、側壁３２、３４の手動ハンドル４８と、下部３８の外面の溝４９を有するキネマティックカップリングとを含み得る。

ドア２４は、一般に外枠部５０と外部パネル５２とを含んでいて、内面５４と外面５６とを有する。ドア２４には、「Ａ１」として図中に注釈した軸が与えられ、閉鎖部には「Ａ２」として図中に注釈した軸が与えられている。ドア２４のドア枠４４への適切な挿入のために、軸Ａ１及びＡ２は軸方向に位置揃えされるべきものである。ドア２４がドア枠４４に挿入されると、ドア２４は軸方向に動く。「半径方向」がここで使われる場合、それは軸Ａ１又はＡ２に対して直角な方向又は向きのことを言及している。

ドアシール面５８は、ドア２４の周辺６０に隣接したドア内面５４の一部の周囲に延びている。ドア２４は、一般にドア枠４４に、ドア２４をしっかりと係止するために、鍵穴６３を通じて操作できる、外枠部５０の一つ以上の係止機構６２を有している。係止機構６２は、デイビッド．Ｌ．ニセス（Ｄａｖｉｄ Ｌ．Ｎｙｓｅｔｈ）に対して付され、本発明の所有者によって所有されている米国特許第５７１１４２７号公報に開示されているように操作でき、ここでは全体的に文献援用されている。ドア２４はさらに、ドア枠４４内にドア２４を正確に配置して位置付けるために、各コーナー６６にドアガイド６４を有し得る。また、複数のウエハー３０の一つに係合するための弾性フィンガ７０を備えているウエハークッション６８が、ドア２４の内面５４に設けられ得る。

ＳＭＩＦ（Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）ポッドとして知られるウエハー容器２０の別の実施例が、図３〜８に示されている。この実施例では、ウエハー容器２０が、また一般に囲み部２２及びドア２４を含んでいる。囲み部２２は、一般に側壁７２、７４、７６、７８と、開放した底部８２とは反対にある上部８０とを含んでいる。図１〜２の実施例の開口した前部と同様に、開口した底部８２は、内部空間２８を密封して取り囲むためのドア２４を受容するドア枠４４によって画定されている。

図３〜８の実施例におけるドア２４は、外枠５０を含んでいて、内面５４及び外面５６を有している。再び、ドアシール面５８は、ドア２４の周辺６０に隣接したドア内面５４の一部の周囲に延びている。ドア２４は、一般にドア枠４４にしっかりとドア２４を係止するために、外枠５０に一つ以上の係止機構６２を有する。ドア２４はさらに、ドア枠４４のドア２４を正確に配置して位置付けるために、各コーナー６６にドアガイド６４を有し得る。複数のウエハー受け棚８６を備えているウエハー支持構造８４は、ドア２４の内面５４の構造８８に係合される。

図４は、周辺６０近傍におけるドア２４の断面図を示している。ドアシール面５８は、ドア２４の周縁９０及び挿入半径方向溝９０によって境界を定められている。弾性シール９４は、シール係合面５８上に周縁９０の周囲でかつ内側に延びていて、一対の対向する縁部９５、９５ａを有している。弾性シール９４は、一般に内縁９５に沿って延びている取り付け部９６及び外縁９５ａに沿って延びているシールヘッド部９７を含んでいる。弾性シール９４は、半径方向により大きな寸法ΔＲを、また軸方向により小さな寸法ΔＺを有している。架橋部９８は、取り付け部９６とシールヘッド部９７との間に延びていて、一般に取り付け部９６に連結された隣接部１００と、シールヘッド９７に連結された中間部１０２とを含んでいる。シールヘッド９７は一般に、軸方向にドアシール面５８から離れて延びているヘッド部１０６と、ドアシール面５８に向けて延びてこれと対面している足部１０８とを含んでいる。架橋部９８及びシールヘッド９７は、この実施例では一般にｔ−形状断面を有している。弾性シール９４の取り付け部９６は、示されるように、ドア２４の挿入半径方向溝９２に受容されている。

図６の断面図をここで参照すると、ドア２４は、ドア枠４４に係合されている。図示した実施例において、ドア枠４４は、囲み部２２と一体であり、一般に離隔構造１１０と、ドア枠の周縁周囲に延びていて、外部フランジ壁１１６によって画定される窪み１１４に延びている連続的リブの形態のシール係合突出部１１２とを含んでいる。シール係合突出部１１２には、枠シール面１１８を設けている。離隔構造１１０は、ドア内面５４に係合することにより、ドア２４に対して枠シール面１１８を軸方向に配置してドア枠４４のドア２４に対する係合の深さを定めている。離隔構造１１０は、弾性シール９４とシール係合突出部１１２との間の接触力を制御するために適当に寸法決めされ、或いはシムが入れられ得ることは明瞭であろう。

重要なことは、弾性シール９４は、ドア２４がドア枠４４に係合するときに、実質上圧縮されないことであって、シール係合突出部１１２がむしろ弾性シール９４の架橋部９８を撓ませる。この係合は、弾性シール９４と、囲み部２２と、ドア２４との間における接触の４つの別個のシールラインを生じさせる。シールヘッド９７のヘッド部１０６は、半径方向内側に撓んで、シール係合突出部１１２の接線周辺１２０に接触して第１ラインの接触１２２を形成する。第２ラインの接触１２４は、架橋部９８の中間部１０２と枠シール面１１８との間に形成される。第３ラインの接触１２６は、シール末端９７の足部１０８とドアシール面５８との間に形成される。最後に第４ラインの接触１２８は、取り付け部９６のコーナー１３０とドアシール面５８との間に形成される。

本発明の別の実施例が図７に示されている。この実施例では、ドア枠４４は、係合突出部１１２が丸みのあるナイフエッジ係合部１３２を有することを除いてほぼ同じである。第２ラインの接触１２４は、従って丸みのあるナイフエッジ係合部１３２の突出部１３４と架橋部９８の中間部１０２との間に形成され、他の接線ラインは先と同様な位置で接触する。

一実施例において、弾性シール９４は、複数の突出部１３４を特徴とし得、図５の断面図に示されている。突出部１３４は、所定の間隔で取り付け部９６から突出している。突出部１３４は、挿入半径方向溝９２に隣接する半径方向に延びるリップ１３８に形成された貫通溝１３６に嵌って、挿入半径方向溝９２に弾性シール９４を位置固定している。図３に示すように、貫通溝１３６及び突出部１３４の数と位置とは、隣接した部分に対して非対称であって、弾性シール９４の割出し取り付けを与え得る。

本発明に従う弾性シール９４の様々な他の好ましい実施例が図９乃至図１４に示されていて、係合突出部１３４についての様々な形状に対するフリーな状態での係合状態と撓んだ状態との両方が想像線で示されている。

本発明による前部挿入式ウエハー容器の実施形態の斜視図である。 図１のウエハー容器のドアの内部の図である。 本発明による下部挿入式ウエハーキャリアの実施形態の上面斜視図である。 ウエハー容器ドアに配置した本発明に従う弾性シールの実施形態の断面図である。 本発明に従う弾性シールの実施の別形態の断面図である。 ドアとウエハー容器のドア枠との間のシールの係合を示している本発明に従う弾性シールの断面図である。 ドアとウエハー容器のドア枠との間のシールの係合を示している本発明のもう一つの実施形態に従う弾性シールの断面図である。 図３の下部挿入式ウエハー担体の下部斜視図である。 本発明のウエハーキャリアのもう一つの実施形態の断面図であって、弾性シールとシール係合部を撓みのない状態及び撓んだ状態で示す図である。 本発明のウエハーキャリヤのもう一つの別の実施形態の断面図であって、弾性シールとシール係合部を撓みのない状態及び撓んだ状態で示す図である。 本発明のウエハーキャリヤのなおもう一つの別の実施形態の断面図であって、弾性シールとシール係合部を撓みのない状態及び撓んだ状態で示す図である。 本発明のウエハーキャリヤの今なおもう一つの別の実施形態の断面図であって、弾性シールとシール係合部を撓みのない状態及び撓んだ状態で示す図である。 本発明のウエハーキャリヤの今なおもう一つの別の実施形態の断面図であって、弾性シールとシール係合部を撓みのない状態及び撓んだ状態で示す図である。

Claims (6)

1. 複数のウエハーを保持するためのシール可能な容器であって、
   前記ウエハーを受容するための内部空間を画定する囲み部と、
   前記囲み部の開放側を密封して閉じるためにドア枠に装着できるドアであって、内部側を備えてドア周縁を与えているドアと、
   前記ドア周縁の周囲かつ内方においてドアの内部側に配置された弾性シールと、
   を有し、
   前記囲み部は、ドア枠によって画定された開放側を備え、該ドア枠は枠周縁を有しかつ該枠周縁の周囲に配置されるとともに該ドア枠から外側に突出するシール係合部材を具備しており、該シール係合部材は先端部と、内側に向いた面と、外側に向いた面とを有する連続的リブとして構成されており、
   前記弾性シールは、内側の端部及び外側の端部と、該外側の端部に沿って延びるシールヘッド構造と、架橋部とを有しており、前記内側の端部は該端部に沿って延びるとともにドアの溝に取り付けるための取り付け構造を備えており、前記架橋部は前記取り付け構造とシールヘッド構造とを連結するようになっており、
   前記架橋部及びシールヘッド構造は、ドアに接触する腕と、ドアの内部側から外方向に向かって延びる対向する腕とを備えたｔ−形状部を規定し、
   シール係合部材と弾性シールとは協働するように配置されていて、ドアがドア枠に係合すると、前記シール係合部材の先端部が、弾性シールの架橋部とまず接触して、ドア周縁に沿う第１シールラインの接触を確立し、前記架橋部との係合によって、前記取り付け構造に向かって内側方向に、前記ｔ−形状部のドアに対向する前記腕を引っ張り、それによって該腕が前記係合部材の外側に向いた面と係合して、ドア周縁に沿う第２シールラインの接触を確立し、かつシールヘッド構造はドアに接触して、ドア周縁に沿う第３のシールラインの接触を確立する容器。
2. 前記取り付け構造は、ドアに接触してドア周縁に沿う第４シールラインの接触を確立する、請求項１記載の容器。
3. 前記ドアがドア枠に装着されるときの、ドアのための係合深さを与えるために、囲み部に離隔構造をさらに有する、請求項１記載の容器。
4. 前記取り付け構造が複数の突出部を有しており、前記ドアは、ドアに対して弾性シールを保持するために前記突出部を受容するための複数の構造を有する、請求項１記載の容器。
5. 前記ドア枠内でドアを定位置に係止するためにドアと動作可能に連係された少なくとも一つの係止機構をさらに有する、請求項１記載の容器。
6. 前記シール係合部材が、ナイフエッジ係合部を有する、請求項１記載の容器。

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