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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6096776
(24)【登録日】2017年2月24日
(45)【発行日】2017年3月15日
(54)【発明の名称】ウェハー搬送器
(51)【国際特許分類】
H01L 21/673 20060101AFI20170306BHJP
B65D 85/86 20060101ALI20170306BHJP
【ＦＩ】
H01L21/68 T
B65D85/38 R
【請求項の数】16
【全頁数】22
(21)【出願番号】特願2014-526117(P2014-526117)
(86)(22)【出願日】2012年8月13日
(65)【公表番号】特表2014-527721(P2014-527721A)
(43)【公表日】2014年10月16日
(86)【国際出願番号】US2012050624
(87)【国際公開番号】WO2013025629
(87)【国際公開日】20130221
【審査請求日】2015年8月6日
(31)【優先権主張番号】61/523,254
(32)【優先日】2011年8月12日
(33)【優先権主張国】US
(73)【特許権者】
【識別番号】505307471
【氏名又は名称】インテグリス・インコーポレーテッド
(74)【代理人】
【識別番号】110000394
【氏名又は名称】特許業務法人岡田国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】マイケル・エス・アダムズ
(72)【発明者】
【氏名】バリー・グレガーソン
(72)【発明者】
【氏名】マシュー・エイ・フラー
【審査官】
中田 剛史
(56)【参考文献】
【文献】
特許第５２７０６６８（ＪＰ，Ｂ２）
【文献】
特表２０１１−５１０４９１（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特表２００７−５１１０９８（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００４−２４７４６７（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００６−３３２２６１（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００５−３２００２８（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００５−２９４３８６（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００５−１０１５１８（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｈ０１Ｌ ２１／６７３
Ｂ６５Ｄ ８５／８６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
前開きウェハー搬送器であって、ドア枠と、このドア枠で受け止めてウェハー搬送器を密封状態に閉めることのできるドアとを備えた収容部が設けられており、
この収容部が複数の列をなすウェハー棚板を備え、複数枚のウェハーを縦に間隔を空けて揃えて積まれた状態で受けられるように配置されており、
ドアが内側面と外側面と周縁とを有し、ドア枠に掛かることでドアを内部の装着位置に固定するラッチ部を複数備えたラッチ機構がドアに設けられており、
ドアの内側面にウェハー保持具が取り付けられており、このウェハー保持具が骨格を備え、骨格から一対の列をなす片持ちの指状体が突き出ており、
隣り合う２つの片持ち指状体の間にそれぞれ隙間があることにより複数の隙間が形成され、片持ち指状体が骨格に接続している固定端部のところに各隙間の終端があり、これによって各片持ち指状体に上縁部と下縁部が形成されており、
各片持ち指状体が固定端部では実質平面的かつ厚さが実質均一で、固定端部から遠い側では折り目の付いた形状を帯び、この折り目の付いた形状によって片持ち指状体の先端部から中間部にわたってウェハー受け溝部が形成されており、
ウェハー受け溝部の谷線が先端では上縁部寄りの位置を通り、中間部では片持ち指状体の縦方向の中央寄りを通っている、搬送器。
この収容部が複数の列をなすウェハー棚板を備え、複数枚のウェハーを縦に間隔を空けて揃えて積まれた状態で受けられるように配置されており、
ドアが内側面と外側面と周縁とを有し、ドア枠に掛かることでドアを内部の装着位置に固定するラッチ部を複数備えたラッチ機構がドアに設けられており、
ドアの内側面にウェハー保持具が取り付けられており、このウェハー保持具が骨格を備え、骨格から一対の列をなす片持ちの指状体が突き出ており、
隣り合う２つの片持ち指状体の間にそれぞれ隙間があることにより複数の隙間が形成され、片持ち指状体が骨格に接続している固定端部のところに各隙間の終端があり、これによって各片持ち指状体に上縁部と下縁部が形成されており、
各片持ち指状体が固定端部では実質平面的かつ厚さが実質均一で、固定端部から遠い側では折り目の付いた形状を帯び、この折り目の付いた形状によって片持ち指状体の先端部から中間部にわたってウェハー受け溝部が形成されており、
ウェハー受け溝部の谷線が先端では上縁部寄りの位置を通り、中間部では片持ち指状体の縦方向の中央寄りを通っている、搬送器。
【請求項2】
請求項１に記載した前開きウェハー搬送器であって、４５０ｍｍウェハー用の大きさとなっており、
ウェハーを収容部に搭載した状態でドアをドア枠に挿入していく際に各ウェハーがまず固定端部よりも先端寄りで片持ち指状体に掛かるように、各片持ち指状体の先端の位置が設定されている、搬送器。
ウェハーを収容部に搭載した状態でドアをドア枠に挿入していく際に各ウェハーがまず固定端部よりも先端寄りで片持ち指状体に掛かるように、各片持ち指状体の先端の位置が設定されている、搬送器。
【請求項3】
請求項２に記載した前開きウェハー搬送器であって、
各ウェハー受け溝が先端から固定端部側の溝の終端まで延びる長さを有しており、
ドアが完全に装着された際にウェハーが各ウェハー受け溝のほぼ全長に掛かるように各片持ち指状体が形成されている、搬送器。
各ウェハー受け溝が先端から固定端部側の溝の終端まで延びる長さを有しており、
ドアが完全に装着された際にウェハーが各ウェハー受け溝のほぼ全長に掛かるように各片持ち指状体が形成されている、搬送器。
【請求項4】
請求項１に記載した前開きウェハー搬送器であって、各列の片持ち指状体が他の列の片持ち指状体に向けて片持ち支持されているもの。
【請求項5】
請求項４に記載した前開きウェハー搬送器であって、ウェハー保持具がさらに固定ウェハー支持体を一列備えており、各固定ウェハー支持体がＶ字状のウェハー縁受け面を備えている、搬送器。
【請求項6】
請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載した前開きウェハー搬送器であって、
各片持ち指状体がドアから離れる方向を向いたウェハー係合面を有しており、
このウェハー係合面がウェハー受け溝によって上側面と下側面に分割され、上側面の面積が下側面よりも小さくなっており、片持ち指状体の固定端部に向かうにつれ下側面の縦方向の幅が狭まっている、搬送器。
各片持ち指状体がドアから離れる方向を向いたウェハー係合面を有しており、
このウェハー係合面がウェハー受け溝によって上側面と下側面に分割され、上側面の面積が下側面よりも小さくなっており、片持ち指状体の固定端部に向かうにつれ下側面の縦方向の幅が狭まっている、搬送器。
【請求項7】
請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載した前開きウェハー搬送器であって、各片持ち指状体が骨格から横方向に片持ち支持され、その後先端近くで下向きに曲がるように形成されているもの。
【請求項8】
請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載した前開きウェハー搬送器であって、ウェハー保持具の骨格が周枠を備えており、上部横方向フレーム部材と、これに対し間隔を空けて配置した下部横方向フレーム部材と、これら２本の横方向フレーム部材から延びる互いに側方に間隔を空けた４本の縦方向支持部とで周枠が形成されており、横方向支持部材のうちの２本が２列の片持ち指状体に対応している、搬送器。
【請求項9】
前開きウェハー搬送器であって、ドア枠と、このドア枠で受け止めてウェハー搬送器を密封状態に閉めることのできるドアとを備えた収容部が設けられており、
この収容部が複数の列をなすウェハー棚板を備え、複数枚のウェハーを縦に間隔を空けて揃えて積まれた状態で受けられるように配置されており、
ドアが内側面と外側面と周縁とを有し、ドア枠に掛かることでドアを内部の装着位置に固定するラッチ部を複数備えたラッチ機構がドアに設けられており、
ドアの内側面にウェハー保持具が取り付けられており、このウェハー保持具が骨格を備え、骨格から一対の列をなす片持ちの指状体が突き出ており、
各片持ち指状体がある長さと上縁部と下縁部とを有し、各片持ち指状体が骨格に接続する固定端部と、中間部と、先端を含む先端部とを備え、
各片持ち指状体がさらに、先端側から中間部に向かって延びるウェハー受け溝部を有し、ウェハー受け溝部の長さが対応する片持ち指状体の長さの半分以上であり、
各片持ち指状体が先端部で横方向に対して下方に向かっている、搬送器。
この収容部が複数の列をなすウェハー棚板を備え、複数枚のウェハーを縦に間隔を空けて揃えて積まれた状態で受けられるように配置されており、
ドアが内側面と外側面と周縁とを有し、ドア枠に掛かることでドアを内部の装着位置に固定するラッチ部を複数備えたラッチ機構がドアに設けられており、
ドアの内側面にウェハー保持具が取り付けられており、このウェハー保持具が骨格を備え、骨格から一対の列をなす片持ちの指状体が突き出ており、
各片持ち指状体がある長さと上縁部と下縁部とを有し、各片持ち指状体が骨格に接続する固定端部と、中間部と、先端を含む先端部とを備え、
各片持ち指状体がさらに、先端側から中間部に向かって延びるウェハー受け溝部を有し、ウェハー受け溝部の長さが対応する片持ち指状体の長さの半分以上であり、
各片持ち指状体が先端部で横方向に対して下方に向かっている、搬送器。
【請求項10】
請求項９に記載した前開きウェハー搬送器であって、４５０ｍｍウェハー用の大きさとなっており、
ウェハーを収容部に搭載した状態でドアをドア枠に挿入していくにつれ、各ウェハーが最初に片持ち指状体の固定端部よりも先端に近い箇所に架かるように、各片持ち指状体の先端部の位置が決められているもの。
ウェハーを収容部に搭載した状態でドアをドア枠に挿入していくにつれ、各ウェハーが最初に片持ち指状体の固定端部よりも先端に近い箇所に架かるように、各片持ち指状体の先端部の位置が決められているもの。
【請求項11】
請求項１０に記載した前開きウェハー搬送器であって、各ウェハー受け溝が先端部から固定端部近くの溝の終端まで延びる長さであり、ドアを完全に装着したときにウェハーが各ウェハー受け溝のほぼ全長に架かるように各片持ち指状体が構成されているもの。
【請求項12】
請求項９に記載した前開きウェハー搬送器であって、各列の片持ち指状体が他の列の片持ち指状体に向けて片持ち支持されており、ウェハー保持具に２列の固定ウェハー支持体が２列の片持ち指状体の中間に配置されて設けられているもの。
【請求項13】
請求項９から請求項１２までのいずれか一項に記載した前開きウェハー搬送器であって、ウェハー受け溝部の谷線が、先端部では上端部寄りにあり、中間部では片持ち指状体の縦幅の中央寄りの位置を通っているもの。
【請求項14】
４５０ｍｍウェハー用の前開きウェハー容器であって、前面のドア枠と、このドア枠で受け止めてウェハー搬送器を密封状態に閉めることのできるドアとを備えた収容部が設けられており、
この収容部が複数の列をなすウェハー棚板を備え、複数枚のウェハーを縦に間隔を空けて揃えて積まれた状態で受けられるように配置されており、
ドアが内側面と外側面と周縁とを有し、ドア枠に掛かることでドアを内部の装着位置に固定するラッチ部を周縁に複数備えたラッチ機構がドアに設けられており、
ドアの内側面にウェハー保持具が取り付けられており、
ウェハー拘束具が縦方向に揃えて設けた固定状態の非片持ち状態のウェハー支持体を少なくとも１列備えており、このウェハー支持体が間隔を空けて積まれた各ウェハーに対応するウェハー係合凹部を有しており、ウェハー拘束具がさらにこれよりも外側に一対の列をなす片持ち指状体を備えており、各列のウェハー支持体と片持ち指状体に縦方向支持部材が付属しており、
各片持ち指状体が、対応する縦方向支持部材に接続する固定端部と、この固定端部の支持する中間部と、この中間部の支持する先端部とを有し、中間部が横方向に延び、先端部が横方向に対して鋭角をなして下方に延びており、
各片持ち指状体がウェハー係合溝を有し、このウェハー係合溝が各片持ち指状体の先端部の上部マージンに対し平行でない向きに先端部を横断している、容器。
この収容部が複数の列をなすウェハー棚板を備え、複数枚のウェハーを縦に間隔を空けて揃えて積まれた状態で受けられるように配置されており、
ドアが内側面と外側面と周縁とを有し、ドア枠に掛かることでドアを内部の装着位置に固定するラッチ部を周縁に複数備えたラッチ機構がドアに設けられており、
ドアの内側面にウェハー保持具が取り付けられており、
ウェハー拘束具が縦方向に揃えて設けた固定状態の非片持ち状態のウェハー支持体を少なくとも１列備えており、このウェハー支持体が間隔を空けて積まれた各ウェハーに対応するウェハー係合凹部を有しており、ウェハー拘束具がさらにこれよりも外側に一対の列をなす片持ち指状体を備えており、各列のウェハー支持体と片持ち指状体に縦方向支持部材が付属しており、
各片持ち指状体が、対応する縦方向支持部材に接続する固定端部と、この固定端部の支持する中間部と、この中間部の支持する先端部とを有し、中間部が横方向に延び、先端部が横方向に対して鋭角をなして下方に延びており、
各片持ち指状体がウェハー係合溝を有し、このウェハー係合溝が各片持ち指状体の先端部の上部マージンに対し平行でない向きに先端部を横断している、容器。
【請求項15】
請求項１４に記載した前開きウェハー容器であって、各列の片持ち指状体のそれぞれが、他の列の片持ち指状体に向かって片持ち支持するような向きになっているもの。
【請求項16】
請求項１４に記載した前開きウェハー容器であって、溝が各片持ち指状体の先端部のところで片持ち指状体の先端部の上部マージンに平行でないもの。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
関連出願本願は２０１１年８月１２日に出願されたWAFER CARRIER（ウェハー搬送器）と題する米国仮特許出願第６１／５２３，２５４号の利益を主張するとともに、その出願全体を参照により本明細書に援用する。
【0002】
発明の分野本発明は、半導体ウェハー等のような繊細な基材のための容器に関するものであり、特に部品やその部品の容器への組み付けに関するものである。
【背景技術】
【0003】
発明の背景コンピュータチップ等の集積回路は半導体ウェハーから製造される。このウェハーは集積回路の製造過程で数多くの工程を経る。これには一般に、ひとつの作業場から複数のウェハーを特殊な装置で加工するため別の作業場に搬送する作業が伴う。その加工過程の一部として、ウェハーは容器で一時的に保管されたり、他の工場やエンドユーザに配送されたりする。このような施設内での移動や施設外への移動は、ウェハーを害するおそれのある汚染物質を発生させたり、ウェハーを汚染物質に晒したりする可能性がある。汚染物質によるウェハーへの有害な影響を低減するため、これまで特殊な容器を開発することで汚染物質の発生を最小限に抑えたりウェハーを容器外部の汚染物質から隔離したりしてきた。こういった容器に共通する最大の特徴は、内部のウェハーまでの出入りを可能にするための取り外し可能なドアないし閉塞部材を備えている点である。
【0004】
加工工程間でのウェハーの搬送・保管には、何十年もの間、プラスチック容器が使用されてきた。このような容器の公差は、容器を輸送する設備・ロボットのみならず、加工設備と接触するためにも高度に制御されている。またこのようなプラスチック容器では、ねじなどの金属製の固定具を使用せずに着脱できるような部品を使用するのが望ましい。金属製の固定具では差し入れ・取り出しの際に粒子の生成が起きることがあるためである。
【0005】
他にも、半導体ウェハーを輸送・保管するために必要となる、もしくは望ましい容器の特性には、軽量で、剛性があり、清潔で、気体の排出量に限度があり、製造の対費用効果が高いという点がある。容器を閉めるとウェハーが密閉状態もしくは密閉に近い状態に隔離される。簡単に言えば、このような容器はウェハーを清潔で、汚染されず、破損しない状態に維持できる必要がある。さらに、ロボット処理中、搬送器を持ち上げる際にロボットのフランジが容器の頂部に置かれたり、搬送器をコンベヤシステムで運ぶ際にコンベヤのフランジが容器側壁の外面に掛けられたりするといった過酷な環境にあっても、搬送器は機能を維持できる必要がある。
【0006】
３００ｍｍ大径ウェハーの搬送・保管には前開きのウェハー容器が業界標準となっている。このような容器では前面ドアが収容部のドア枠内に嵌めてラッチ機構でロックすることが可能となっており、ロボットでウェハーを差し入れ・取り出しするための前面の出入用開口をこのドアで閉じる。容器にウェハーが全部搭載されると、ドアが収容部のドア枠に差し込まれてラッチ機構でロックされる。ドアが装着されるとドアに付けられたクッションがウェハーを上方、下方、内方に抑えるように機能する。
【0007】
半導体産業ではいま、直径４５０ｍｍのさらに大きなウェハーを用いる傾向にある。直径の大きいウェハーは対費用効果は良いものの、壊れやすく、重さが増えるうえに、プラスチック製の容器内での大径ウェハーの取り扱い・保管には未発見の問題が伴う。上面、底面、側面、前面、背面のプラスチックの膨張に伴うたわみやこれに関連する問題は悪化する。大きな部品の組み立てや組み立てる部品の製造公差は、さらに問題をはらんでいる。重さが増えた基板によって大型の部品に掛かる力は大きな応力を引き起こし、製造公差は大きくなり、従来の部品結合の技術では不十分であったり最適でなかったりする。例えば負荷がある部品から他の部品に伝わるような小さなウェハー搬送器では、多くの場合、戻り止め等のロック構造を一方か他方の部品の上に直接置いている。例えば、米国特許第７３７０７６４号を見ると、ハンドルと一体の戻り止めを使用して殻体にスライド可能に取り付け可能とした耐荷重ハンドルが説明されている。この特許は本出願の名義人が権利を所有している。大荷重と大型部品を扱う場合には、このような構成では最適でないことがある。
【0008】
また大きな寸法のウェハーには著しく大きなたわみがあることにより取り扱い・輸送中に損傷を受けやすくなり、小さなウェハーには必要なかった独自の支持体が必要となる。この大きなたわみは、ロボット制御によりロボットアームでウェハーの配置および除去を可能にしつつもウェハー間の所望の間隔を維持する上での課題となる。
【0009】
従来の３００ｍｍウェハー容器、特にＦＯＳＢＳ（front opening shipping boxes（前開き出荷箱））として知られているものでは、前面ドアを収容部に対してラッチ機構でロックすることで、ウェハーをロボットで挿入・取り出しする際に通る前面の出入用開口を閉じることができるようになっている。容器に全部のウェハーが搭載されると、ドアが収容部のドア枠に嵌め込まれてラッチ機構でロックされる。この種の構造では、ウェハーは側面に配置された棚に乗ることで最初の水平な搭載位置をとるが、ドアの内側の表面にウェハー支持体（「クッション」と呼ばれることが多い）を設けているとともに、ウェハー容器の背面に角度をつけて配置した複数の斜面を備えるウェハー支持体を設けていることにより、続いてドアを差し込む段階ではウェハーが次の搭載位置まで縦に持ち上がる。その後は出荷のために容器を後方に９０度回転させてウェハーを縦向きにすることもできる。本出願の名義人が権利を有する米国特許第６２６７２４５号および第６０１０００８号を参照されたい。これらの特許は参照により本明細書に組み込む。ここでは前記の折れ曲がった斜面が９０度倒れたＶ字状の複数の溝の一部となっていることにより、ドアを挿入していくにつれウェハーの縁がＶ字の下側の分岐面に当たって乗り上げ、最終的にはＶ字の溝の頂角の内側に至って安定する。安定すると今度はドアに設けたクッションが上方、下方、内方への拘束力を発揮する。しかし４５０ｍｍのウェハーはたわみが大きくなるので、特許第６０１０００８号で説明されているような従来の斜面は最適ではない。
【0010】
半導体ウェハーが大型化するとともにウェハーに形成される回路の密度も上がってきており、回路が極めて小さなパーティクル等の汚染物質からも影響を受けやすくなっている。つまり、ウェハーのサイズが大きくなるにつれ容器のサイズも同様に大型化してきており、ウェハーが小さなパーティクル等の汚染物質の影響をさらに受けやすくなっていることに起因して、ウェハーを清潔で汚染物質の無い状態に保つための要件はますます厳しくなってきている。
【0011】
したがって、本業界ではこれらの問題、特に直径が４５０ｍｍ以上のウェハーのための容器に対して要求されるような問題を一つ以上対処できるウェハー容器が必要とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0012】
【特許文献1】米国特許第７３７０７６４号
【特許文献2】米国特許第６２６７２４５号
【特許文献3】米国特許第６０１０００８号
【発明の概要】
【0013】
特に３００ｍｍ以上の大径ウェハー、とりわけ４５０ｍｍウェハーのための、収容部とドアを備えた前開きウェハー容器であって、その構成部品とは別体の留め具を利用することで、強固な結合とコスト効率を得るのに都合の良い方法で構成部品同士を固定することができる。収容部は前面が開放しており、底面でベース板を受けてねじりロック式コネクタで固定する。このねじりロック式コネクタは、パージ用グロメットを設けるための凹部も備える。このベース板にはキネマティックカップリング部品が容易かつ確実にロックされる。内部のウェハー支持部材がブラケットで側壁に留められ、タブとロック戻り止めを保持する別体のロック用挿入体を使用している。ウェハー保持具が支持体として、ドアを装着した際の４５０ｍｍウェハーに伴う大きなウェハーのたわみの対策となる。
【0014】
ウェハー保持具は前面ドアの内側を向いた表面に取り外し可能に取り付けられるとともに、縦方向の部材から突き出した片持ち指状体の列を一対備えている。各指状体には、固定端部ないし基端部と、中間部と、先端の可撓端部とがあり、ウェハー容器の内方を向いてむき出し状態となったウェハー係合面がある。指状体は初め縦方向の部材から横に延びるが、続く中間部と端部では横方向に対し若干下方に向かう。むき出し状態のウェハー係合面には、上面部と下面部が交わることによって線状の凹部、すなわち溝ないし谷が形成されている。この溝ないし谷はドアを収納部のドア枠に完全に装着させるときのためのウェハーの架設溝となる。各指状体の端部のところではウェハー架設溝が指状体の上側マージン寄りにあり、固定端部に近づくにつれウェハー架設溝は指状体の上側マージンと下側マージンの間のほぼ中央に来る。むき出し状態のウェハー係合面の下面部は各指状体の先端部で縦に幅広になっており、固定端部に向かって狭くなっていく。ウェハー保持具にはさらにウェハー架設溝に対して横方向に揃えた固定ウェハー架設部の列がさらにある。
【0015】
ドアを収容部のドア枠に挿入していくと、ウェハーの前縁はまず、ウェハーのたわみに起因して、各指状体の先端部の下側の一点で各指状体に架かる。ドアをドア枠に嵌め込んでいくいくにつれ、各指状体の下面部が縦方向に対して傾斜していることによって、各ウェハーの前端を上に付勢する。各ウェハーが各指状体に対して架かる部分の横方向の長さは増加していき、ドアを装着位置に達するまでさらに嵌め込んでいくと、その長さは各指状体の固定端部の方まで及ぶ。この時点で、各ウェハーはウェハー係合溝の大部分にわたって最大限指状体に架かり、これとは別の固定ウェハー架設部の列にも架かる。ひとつの実施例として、各ウェハーはドアに対して２本の指状体と別の２個の固定ウェハー架設部で架かる。したがって、ひとつの実施例として、ウェハーが架かる縦２列の片持ち指状体と、２列の固定ウェハー架設部とが設けられる。
【0016】
ひとつの実施例として、ウェハー支持棚は、複数の協働するブラケット、すなわち挿入部とポケット部の組み合わせを用いて両側壁に固定する。挿入部とポケット部は、一方が殻体に、一方がウェハー支持棚部品の後側に設けられる。また、ウェハー支持棚部品の前側では、３パーツ固定を使用する。３パーツ固定は、ウェハー棚部品にブラケットを設け、殻体にこれと協動する対応ブラケットを一体に設け、２つのブラケットをロック部材で固定することで構成できる。ロック部材は戻り止めを備えたクリップとし、その戻り止めでクリップを定位置に保持するよう構成することができる。このクリップによってウェハー棚部品が殻体に固定される。部品同士を固定する戻り止めは、主体となる２つの部品にではなく、これらをひとつに結合して固定するための部品に設ける。このように第３の部品も含めてロックするラッチ機構は、主体となる２つの部品に対して実質的に独立しており、部品間で荷重が伝わるのが実質的に防止される。このように、本発明の実施例のひとつの特徴と利点はウェハー棚のための接続アセンブリであり、棚部品を殻体に係合させ、別体の部品でその係合状態を維持するとともに、一体に備えるタブの弾性を利用して戻り止めでこの別体の部品を固定位置にロックするものである。
【0017】
また、キネマティックカップリング部を設けたベース板を、ねじりロック式コネクタを含む別の固定部品を用いて固定することもできる。ねじりロック式コネクタは、ベース板の固定を強固にするとともに、組み立て作業、パーティクル生成を最小限にし、接合部をパージ用孔として使用できるようにするものである。ベース板については、ベース板に設けた対応開口部に容易・確実・正確に取り付く嵌めこみ式のキネマティックカップリング部品を利用することもできる。ここでもまた、コネクタは、２つの部品間の荷重伝達が固定するコネクタ部品を通って及ぶことが実質的にないように、主体となる２つの部品を互いに係合した状態に固定する。
【0018】
このとおり、４５０ｍｍウェハーを含む大径ウェハーとの使用に適したウェハー容器を、新しい部品構成と取り付け手段を設けて提示する。この新規な点により、性能の強化、製造の便宜、コストの削減が得られる。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【発明を実施するための形態】
【0020】
詳細な説明図１Ａ、１Ｂ、１Ｃを見ると、多用途搬送器（ＭＡＣ）３０が本発明の実施例として描かれている。ＭＡＣ３０の収容部３２は、上部３６、天井３７、下部３８、底３９、両側部４０、両側壁４１、後壁４２、後部４５を含む殻体３３を備えている。上部３６、下部３８、両側部４０は、前面開口部４３まで延びており、ドア４４で密閉することのできるドア枠４７として構成されている。ひとつの実施例として、収容部３２の後部４２には取り付けブラケットとして構成されたポケット４６が形成される。一対のウェハー支持部材５０にはそれぞれ一対の協動ブラケットが一体に成形される。このブラケットは殻体に設けたブラケットと協動する。ロッククリップによってウェハー支持部材を所定の位置に固定してもよい。収容部３２の外側には、下部３８側にベース板５２を取り付けることもできる。ひとつの実施例として、ベース板５２には、キネマティックカップリングの３個の溝部品５６と、ベース板５２を収容部３２の下部３８に結合するねじりロック式コネクタ５８を複数設ける。方向を示すためいくつもの図にｘｙｚ座標系を描いている。
【0021】
図２および図３を見ると、図１Ｃのベース板５２とキネマティックカップリングの溝部品５６が単独で描かれている。キネマティックカップリングの溝部品５６はベース板５２の取り付け開口部６２に固定されるとともに、枠部６４から谷底６６までが途切れず連続して形成された面でつながっている。ひとつの実施例として、枠部６４は長円形の形状として、直線状に伸長した側辺部６５と半円状の端部６６を備えている。キネマティックカップリングの溝５６には、一対の係止突起６８を、直線状に伸長した側辺部のところで枠部６４から突き出すように一体に形成することができる。ひとつの実施例として、係止突起６８の先端７６に爪７２とテーパ面７４を設ける。図３、図３Ａ、図３Ｃに示すように、枠部は半円状の端部のところがベース板５２の外向き面７７に重なり、直線状に伸長した側辺部のところでは係止突起がこれと対向するベース板の係止部７９の内向き面７８に引っ掛かる。
【0022】
機能的には、キネマティックカップリングの溝部品５６の連続的な構造によって、固定用の突起とカップリングした際の収容部３２を支持するのに必要な強度が得られる。また、係止突起６８（ひとつまたは複数）のテーパ面７４によって、キネマティックカップリングの溝部品５６をそれぞれの取り付け孔６２に摺りながら挿入できるようになる。各テーパ面７４の付け根に形成された爪７２は、各取り付け開口６２に係合する位置に設定することで、所定位置に係止突起６８がスナップしてベース板５２にキネマティックカップリングの溝５６を固定できるようにする。ひとつの実施例として、キネマティックカップリングの溝部品５６は、事前に収容部３２からベース板５２を除去することなくベース板５２から取り外すことができないようにする。これは、キネマティックカップリングの溝部品５６が不用意に取り付け開口部６２から外れたり弄られたりするのを防ぐことができる。
【0023】
図４Ａ、図４Ｂ、図５Ｇ、図５Ｈには、図１Ｂと図１Ｃのウェハー支持部材５０のひとつが単独で描かれており、これと併せて、ウェハー支持部材５０を殻体３２のいずれかの側壁４１に固定するためのクリップ８２がウェハー支持部材５０に係合できるように設計される。ウェハー支持部材５０は前縁８６と後縁８８があって、その間にウェハー支持体が複数設けられている。後縁８８には後方に突き出た後部突起９０が複数設けられる。後部突起９０は、収容部３２の後部４２の取り付けポケット４６に嵌合できるように形成されている。前縁８６には殻体にある協働ブラケット１１０と協働するブラケットが設けられ、このウェハー支持部材側のブラケットには前縁ポケット９２が整列している。
【0024】
クリップ８２は把持部８４を備えており、この把持部８４からは複数のウェハー支持棚部品の殻体への係合状態を維持するための複数の保持タブ９８、１００が後方に延びており、またこの把持部８４にはクリップを定位置に固定するための戻り止めとなるよう構成された複数の係止タブ１０１が設けられている。保持タブ９８、１００はウェハー支持部材５０前縁のポケット９２に嵌合するように構成されている。図示した実施例では、一部の保持タブ１００が自由端１０４側に戻り止め１０２を備えている。
【0025】
図５Ａから図５Ｃにかけて、組み立ての様々な段階におけるＭＡＣ３０が描かれている。図５Ｄから５Ｈまでには、棚アセンブリ５０として構成したウェハー支持部材が描かれており、さらにロック挿入体ないしロッククリップ８２も描かれている。図５Ａに描かれているのは、ウェハー支持アセンブリ５０の一方を取り出した状態の収容部３２である。この図では、受け凹部４７のある取り付けポケット４６として構成されたブラケットが２つ見えている。図５Ａにはまた、一体に形成する等の方法で側部４０に設けることができる取り付けブラケット１１０が描かれているが、この取り付けブラケット１１０には後方縁部１１２があるとともに、側壁４１に隣接する開口部１１３が複数形成されている。さらに、殻体に一体で成形された側部ブラケット１１４も、ウェハー支持部材５０に溝として形成された協働する機能部材１１５によって受けられる。
【0026】
組み立てる際には、ウェハー支持部材５０を側部４０の一方に寄せて置き、協働ブラケット同士を係合させる。具体的には、図５Ｂに示すように、ウェハー支持部材５０の後部突起９０を収容部３２の後部４２にある取り付けポケット４６に差し込む。ウェハー支持部材５０の前縁８６側をｙ方向の縦軸周りに回転させることにより、ウェハー支持部材の前側を取り付けブラケット１１０のすぐ後で側壁４１に隣接させる。ウェハー支持部材５０をこの向きに置いたままでクリップ８２を取り付けブラケット１１０内に挿入し、保持タブ９８、１００が図５Ｃに示すように取り付けブラケット１１０の開口部１１１を通り抜けて、ウェハー支持部材５０の前縁にあるポケット９２まで届くようにする。ロッククリップ８２を完全に挿入すると、戻り止め１０２のある保持タブ１００が定位置にスナップして、戻り止め１０２が取り付けブラケット１１０の後方縁１１２あるいはウェハー支持棚のブラケットの後方縁と係合する。ロッククリップは取っ手部１１５を用いて手作業で差し込んだり取り外したりすることができる。
【0027】
ひとつの実施例として、複数ある取り付けポケット４６や後部突起９０のうちのひとつは精密嵌合するための寸法にするが、残りの取り付けポケット４６や後部突起９０は緩い嵌合となる寸法とすることもできる。精密嵌合によれば後部４２に対してウェハー支持部材５０を位置合わせできる一方で、残りの緩く嵌合した取り付けポケット４６と後部突起９０からは安定性が得られる。例えば、図示する実施例では、後部４２にある３個の取り付けポケット４６が、ウェハー支持部材５０にある３個の後部突起９０と嵌合している。中央の取り付けポケット４６と後部突起９０は、きつく嵌合させるために密接公差することができる一方で、上下の取り付けポケット４６とこれに対応する後部突起９０は緩く嵌合している。上下の組が緩い嵌合であってもピッチ・ヨー・ロールの安定性はなお得られ、中央の取り付けポケット４６・後部突起９０の組に過度の曲げ応力が加わるのを防ぐことができる。この構成では、公差取り付けポケット４６・後部突起９０の組のみを慎重に位置合わせればよいため、ウェハー支持部材５０を複数の取り付けポケット４６に取り付けるのが容易になる。
【0028】
図６から図６Ｅと図６Ｈを見ると、本発明の実施例としてウェハー保持具１２０が描かれている。ウェハー保持具１２０は、ドアから突き出したボス１２２等、従来の手段を利用してドア４４の内面１２１に取り付けられる。ウェハー保持具は、上部部材１２６と下部部材１２８が２つの対向する側部部材１３０で隔てられたほぼ矩形の外側フレーム１２４を備えており、ドアの内側壁面が受け止める概ね矩形の枠組を形成している。上部部材１２６と下部部材１２８の間には少なくとも１本のガイドブロック１３４が架け渡される。それぞれの側部部材からは複数の片持ち指状体１３８が片持ち状態でガイドブロック１３４に向かって突き出している。ガイドブロックは、非片持ち状の固定されたウェハー支持体１３５が並べられた縦方向の支持部材を１本または２本含んでおり、各ウェハー支持体によってドアが完全にドア枠に嵌め込まれたときの各ウェハーの前縁の架設位置１３６が決まる。
【0029】
隣り合う片持ち指状体１３８の間には隙間１４２が形成され、この隙間１４２は片持ち指状体１３８の固定端部１４４のところで終わる。各片持ち指状体１３８は、固定端部１４４ではほぼ平面的であり、厚みがほぼ均一である。固定端部１４４から離れた箇所では片持ち指状体１３８が折り目の付いた形を帯び、角ないし溝１４３を形成するようになる。
【0030】
機能的に見ると、片持ち指状体１３８の固定端部１４４は平坦になっていることにより、固定端部１４４から遠い側にある片持ち指状体１３８の折れ曲がった部分よりも、曲げに対して寛容である。したがって固定端部１４４は、ウェハーないし基板がこれに対応する片持ち指状体１３８に当たる際、リビングヒンジとして機能することができる。固定端部は続く中間部１４５とその先の可撓端部１４６を支持する。この設計により、ひとつの実施例として、各片持ち指状体１３８は、指状体自体の剛性は比較的保ったまま、片持ち指状体１３８の両側にある隙間１４２の端点、先端１４９、同士を結んでできる各軸１４８をおよその中心として曲がる。
【0031】
このことから、片持ち指状体１３８は、特にドアが装着されたときに保持されるウェハーないし基板の外縁の曲率とほぼ一致するように成形することもできる。片持ち指状体１３８に形成されている折り目の付いた表面は、ウェハーを片持ち指状体１３８で中央に寄せる助けにもなる。
【0032】
各指状体には、固定端部ないし基端部１４４と、中間部１４５と、先端の可撓端部１４６とがあり、ウェハー容器の内方、すなわちドアから離れる方向を向いてむき出し状態となっているウェハー係合面１４７がある。指状体は最初縦方向の部材から横に延びるが、続く中間部１４５と端部１４６では横方向に対し若干下方に向かう。むき出し状態のウェハー係合面には溝１４３ないし谷を成す直線状の凹部があり、この溝の頂部１５０はむき出し状態のウェハー係合面の下面部１５２と上面部１５１との交線を成す。この溝ないし谷は、ドアを収納部のドア枠に完全に装着させるときのウェハーの架設溝となる。各指状体の端部のところではウェハー架設溝が指状体の上縁１５４ないし上側マージン寄りにあり、固定端部に近づくにつれウェハー架設溝は指状体の上側マージンと下側マージン１５５の間のほぼ中央に来る。図６Ｆから図６Ｇには、２本の矢印１５６で示すように、片持ちの指状体が破線で示す元の位置からたわむにつれウェハーＷが次第に掛かっていくところを示す。むき出し状態のウェハー係合面の下面部は各指状体の先端部で縦方向に幅広になり、固定端部に向かって狭くなっていく。
【0033】
上述のように、保持具にはさらに、ウェハー架設溝と横方向に揃えて設けた固定状態のウェハー架設部の列がもう１列または２列ある。
【0034】
ドアを収容部のドア枠に挿入していくと、ウェハーの前縁はまず、ウェハーのたわみに起因して、各指状体の先端部の下側の一点で各指状体に架かる。ドアをドア枠に嵌め込んでいくいくにつれ、各指状体の下面部が縦方向に対して傾斜していることによって、各ウェハーの前端を上に付勢する。各ウェハーが各指状体に対して架かる部分の横方向の長さは増加していき、ドアを装着位置に達するまでさらに嵌め込んでいくと、その長さは各指状体の固定端部の方まで及ぶ。この時点で、各ウェハーはウェハー係合溝の大部分にわたって最大限指状体に架かり、これとは別の固定ウェハー架設部の列にも架かる。ひとつの実施例として、各ウェハーはドアに対して２本の指状体と別の２個の固定ウェハー架設部で架かる。したがって、ひとつの実施例として、ウェハーに係合する縦２列の片持ち指状体と、２列の固定ウェハー架設部とが設けられる。
【0035】
片持ち指状体の先端部の下方への傾きは、ウェハー保持部が前面ドアの内側面に取り付けられている図６Ｈにも示されている。
【0036】
図７Ａから図７Ｃまでを見ると、本発明の実施例としてのねじりロック式コネクタ５８がひとつ描かれている。ねじりロック式コネクタのひとつの機能は、ねじを利用せず、１８０度に満たない部分的な回転を使用してベース板５２を容器に固定することである。別の実施例では約９０度の回転を利用する。またコネクタは、実施例によっては出入口として用いることもできる。図示した実施例のねじりロック式コネクタ５８は、フランジ付き端部１６２とフランジ無し端部１６４のあるほぼ円筒状の本体１６０で構成されており、フランジ付き端部１６２のフランジ１６６には、上位面ないし外向き面１７０と、下位面ないし内向き面１７２とがある。円筒状の本体１６０は内部に貫通孔１７３を形成している。フランジ１６６には、外周部１７８ないしその付近に穴ないし切欠き１７６を複数設けることができる。ひとつの実施例として、切欠き１７６は、外向き面１７０側からはその一部のみにしか入ることができないように形成されており、切欠き１７６の残りの部分は内向き面１７２側からしか入れない凹部１８０となっている（図７Ｃ）。
【0037】
ねじりロック式コネクタ５８にはまた、円筒状の本体１６０のフランジ無し端部１６４側に弧状のアーム１８４を形成することができる。この弧状のアーム１８４によって、フランジ無し端部１６４から入ることのできる周方向の長孔１８６が形成される。ひとつの実施例として、円筒状の本体１６０からは上位ないし外側のタブ１８８を径方向に延ばし、弧状アーム１８４からは下位ないし内側のタブ１９０を径方向に延ばし、両タブは周方向の長孔１８６の両側に来るように配置する。ねじりロック式コネクタ５８はさらに、円筒状の本体１６０にボス１９２を設けることもできる。図示した実施例では、ボス１９２が周方向の長孔１８６に対しおよそ直径を挟んだ反対側にある。
【0038】
図８を見ると、本発明の実施例としてベース板５２上にあるロック孔２００が描かれている。このロック孔２００はねじりロック式コネクタ５８に選択的に結合できるように設計する。ロック孔２００は、ロック孔２００の内周２０６に、対向する内フランジ２０２，２０４を設けることができる。ひとつの実施例として、少なくとも一方の内フランジ２０２は、内フランジ２０２から片持ち状態で周方向に突き出したロックアーム２０８を形成しており、このロックアーム２０８の自由端側に戻り止め２０９が設けられる。ロックアーム２０８の自由端の近くには突起２１０も配置することができる。内フランジ２０２、２０４と突起２１０によって、第１の隙間２１２と第２の隙間２１４が形成される。
【0039】
図９Ａと図９Ｂを見ると、本発明の実施例としてオス型の固定部材２１３が描かれている。このオス型の固定部材２１３は、収容部の底から突き出した筒状のボス２１５として構成することができる。本発明のひとつの実施例として、このボス２１５は収容部の殻体と一体的に形成される。すなわち、殻体と一体とすることで収容部３２のパージ用孔ないし出入口２１６として構成することができ、本発明の実施例として示している。他の実施例として、固定部材は、殻体３３を貫通する孔の中に設置したフランジ付きの部材としてもよい。コネクタが出入口に付属している実施例では、収容部３２の内部と流体が行き来できる通路２１９をボスに設ける。図示している４つのコネクタは、いずれかひとつ、あるいはすべてを出入口に付属させることができる。出入口２１６は特徴として基部２２０と自由端２２２を備えたものであるということもでき、容器の下部３８から固定部材２１３の基部２２０に沿って延びる控え壁２２３を設けることもできる。図示する実施例では、出入口２１６にはさらに、本体２１８の自由端２２２側から径方向外側に延びる二次的なボスないし突起ないしピン２２４が設けられる。
【0040】
図９Ｃを見ると、出入口２１６にねじりロック式コネクタ５８を結合した状態が本発明の実施例として示されている。（ねじりロック式コネクタ５８と出入口２１６との相互作用をわかりやすくするため、図９Ａから図９Ｃではベース板５２を取り除いている。操作時にはベース板５２も用いられる。）出入口２１６の突起２２４はねじりロック式コネクタ５８の周方向の長孔１８６と連携してバヨネット式の結合構造を成す。ひとつの実施例として、ねじりロック式コネクタ５８のフランジ無し端部１６４は控え壁２２３の端部に当たって位置合わせができる。
【0041】
図９Ｄを見ると、本発明の実施例と共に使用するためのパージ弁２３０が描かれている。パージ弁２３０は、グロメット２３２の通路２３４に、その通路２３４を通る流れを制御するための逆止弁２３６を収容することで構成することができる。グロメット２３２はまた外側にリブ２３８を設けて、グロメット２３２を固定部材２１３の出入口２１６内に密封状態に摩擦嵌合するのを容易にすることもできる。出入口２１６内のパージ弁やグロメットは数ある中でもいかなるものを利用してもよいが、例えばティーベン（Tieben）らによる米国特許出願第７３２８７２７号にあるようなものを用いることができる。この米国特許出願の開示内容は、明示的な定義を除き、全体を参照により本明細書に援用する。
【0042】
図１０Ａと図１０Ｂを見ると、操作時のねじりロック式コネクタ５８が描かれている。まず、ねじりロック式コネクタ５８のボス１９２がロック孔２００の２つの内フランジ２０２、２０４間にある第一の隙間２１２の位置に、外側と内側のタブ１８８、１９０が第二の隙間２１４の位置に来るように、ねじりロック式コネクタ５８の向きを合わせる（図１０Ａ）。次に、ボス１９２と外側／内側のタブ１８８、１９０が第１および第２の隙間２１２、２１４をに入り、出入口２１６のピン２２４がねじりロック式コネクタの周方向の長孔１８６に入るように、ねじりロック式コネクタ５８をロック孔２００内に入れている。そして、ねじりロック式コネクタのフランジ１６６の内向き面１７２を、ロック孔２００の内フランジ２０２、２０４と突起２１０に当てる。
【0043】
この時、ねじりロック式コネクタのフランジ１６６の内向き面１７２は、ロックアーム２０８の先端にある戻り止め２０９にも接触するので、ロックアーム２０８が内向き面１７２から遠ざかる方向に曲がる。次に、ピン２２４が外側と内側のタブ１８８，１９０の間にある周方向の長孔１８６に入っていくように、ねじりロック式コネクタ５８を回転させる（図１０Ｂ）。この回転により、ねじりロック式コネクタのフランジ１６６の内向き面１７２にある凹部１８０のうちの１つがロックアーム２０８の先端の戻り止め２０９と位置が合う。そしてロックアーム２０８の弾力により戻り止め２０９が凹部１８０に嵌り込む。
【0044】
機能的に見ると、ねじりロック式コネクタ５８は、ねじりロック式コネクタにあるフランジ１６６の内向き面１７２と、ねじりロック式コネクタ５８のボス１９２および外側のタブ１８８との間に、ベース板５２の内フランジ２０２、２０４を挟み込む。周方向の長孔１８６とピン２２４の相互作用によって、ねじりロック式コネクタ５８が控え壁２２３の端部に当たって保持され、出入口２１６に対するねじりロック式コネクタの軸方向に関する位置が決まる。
【0045】
弧状アーム１８４とこれが接する控え壁２２３とが相互作用することによりコネクタは安定し、ねじりロック式コネクタが傾いて出入口２１６に当たるのを妨げる。また、控え壁２２３とピン２２４が弧状アーム１８４を所定の位置に保持することで、ベース板の荷重によって弧状アーム１８４が曲げモーメントを受けないようになる。その代わり、弧状アーム１８４に力が伝わることで、改良された強度のため、主に剪断応力の。また、ボス１９２および内側のタブ１９０とこれらが通る対応する隙間２１２、２１４の周方向の寸法は、異なる寸法とすることにより、ベース板５２を所定の位置にロックする際にねじりロック式コネクタ５８を確実に適切な向きに合わせることができるようにしてもよい。
【0046】
ロックアーム２０８の先端の戻り止め２０９によって、通常の使用時にねじりロック式コネクタ５８が回転運動するのを防ぐことができる。突起２１０があることによりロックアーム２０８の先端部が過度に伸ばされるのが抑制され、ねじりロック式コネクタ５８の位置合わせがさらに安定する。ねじりロック式コネクタ５８を取り外すため、ねじりロック式コネクタの切り欠き１７６のうちフランジ１６６の外向き面１７０から出入り可能な部分にピンを差し込めるようになっている。この差し込みによりロックアーム２０８が押し下げられて戻り止め２０９が凹部１８０から抜け、ねじりロック式コネクタ５８を回転させて所定の位置から外すことができるようになる。
【0047】
上述したウェハー搬送器の各種部品は、ポリマーの射出成形や複数の部材の組み立てによる従来の方法で形成することができる。