(57)【要約】  本発明は、概して、半導体プロセス業界にて用いられるハンドラ、トランスポータ、キャリア、トレイ等の成型プロセスに、カーボン充填ＰＥＥＫ等の導電ポリマ薄膜を含むためのシステム及び方法に関する。所定の寸法及び形状の導電膜が、成型可能材料の所望のターゲット面と整列するように、成型キャビティの成型面に選択的に配置される。同成型プロセスによって、膜が成型可能な材料に永久的に接着するように、同膜の表面が同成型可能な材料の接触面に結合される。その結果、ＥＳＤが必要なターゲット面にのみ、適合性を有する導電ポリマが選択的に結合され得る。
2005510868.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェハーハンドリングデバイスの一部を構成するほぼ剛性を有する少なくとも１つの非導電熱可塑要素構造と、
半導体ウェハーハンドリングデバイスに静電消散特性を供与すべく、インサート成型プロセスによって、前記少なくとも１つの非導電熱可塑要素構造の一部に結合された少なくとも１つの導電熱可塑薄膜と、を備える半導体ウェハーハンドリングデバイス。
【請求項２】
前記少なくとも１つの導電熱可塑薄膜は導電性を促進するための添加材を含む、請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記導電添加材は、カーボンパウダ、カーボンファイバ、金属ファイバ、金属被覆黒鉛、及び有機アミンベース添加材から選択される、請求項２に記載のデバイス。
【請求項４】
前記少なくとも１つの導電薄膜から第２の導電薄膜までの導電通路を供与すべく、インサート成型プロセスによって、同第２の導電薄膜が、同少なくとも１つの導電薄膜から離間するものの同薄膜と接触するように適合された第２のウェハーハンドリングデバイス要素に結合されている、請求項１に記載のデバイス。
【請求項５】
前記少なくとも１つの導電薄膜は、少なくとも２つの膜層のうちの少なくとも１つが導電膜であるように、同少なくとも２つの膜層を有する膜ラミネートである、請求項１に記載のデバイス。
【請求項６】
前記少なくとも２つの膜層はそれぞれ、測定可能に異なるレベルの導電性を備えている、請求項５に記載のデバイス。
【請求項７】
前記少なくとも２つの膜層のうちの少なくとも１つは、耐摩耗性、耐化学物質性、耐熱性、流体吸収バリア特性、及び気体放出バリア特性から選択された性能特性を有する、請求項５に記載のデバイス。
【請求項８】
前記少なくとも２つの膜層のうちの少なくとも１つは、前記導電薄膜と非導電熱可塑要素構造との間の結合力を増強させるための中間結合層である、請求項５に記載のデバイス。
【請求項９】
前記少なくとも１つの非導電熱可塑要素構造は、半導体ウェハーを収容すべく適合された、互いに離間する複数の保持シェルフを有する保持構造である、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの非導電熱可塑要素構造は、半導体プロセス機器と機械的に連通するように適合された動的（kinematic）カップリングである、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの非導電熱可塑要素構造は、ロボットデバイスと選択的に係合可能に連通するように適合されたハンドリングフランジである、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１２】
前記少なくとも１つの非導電熱可塑要素構造は、ウェハーハンドリングデバイスの本体シェル部である、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの導電薄膜は実質的に半透明である、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１４】
前記少なくとも１つの導電薄膜は、実質的に、ポリエステル、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ペルフルオロアルコキシ樹脂、フッ化エチレンプ
ロピレンコポリマ、フッ化ポリビニリデン、ポリメチルメタクリレート、ポリエーテルスルホン、ポリスチレン、及び硫化ポリフェニレンから選択された材料により形成される、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１５】
前記少なくとも１つの導電薄膜は、実質的にポリエーテルエーテルケトンより形成される、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１６】
導電特性を備えない、実質的に剛性を有する第１の熱可塑部と、
膜インサート成型プロセスによって同第１の熱可塑要素の少なくとも一部と結合される、少なくとも１つの熱可塑導電薄膜と、同熱可塑導電薄膜は同第１の熱可塑部からグランドへの導電通路を提供することと、を備えた半導体要素ハンドリングデバイス。
【請求項１７】
前記第１の熱可塑部は半導体ウェハーハンドリングデバイスの一部であり、同ウェハーハンドリングデバイスは本体シェル及び半導体ウェハーを収容するためのウェハー保持構造を備える、請求項１６に記載のデバイス。
【請求項１８】
前記少なくとも１つの熱可塑導電薄膜は、収容された半導体ウェハーから静電を消散させるべく、前記ウェハー保持構造の少なくとも一部に結合される、請求項１７に記載のデバイス。
【請求項１９】
前記第１の熱可塑部は半導体チップハンドリングトレイの一部であり、同トレイは、半導体チップを収容するように適合された複数の凹部及び複数の縁部側壁セクションを備える、請求項１６に記載のデバイス。
【請求項２０】
前記複数の縁部側壁セクションのうちの少なくとも１つは、別個の半導体チップハンドリングデバイスと連結可能且つスタック可能に係合するように適合されている、請求項１９に記載のデバイス。
【請求項２１】
前記少なくとも１つの導電薄膜は、収容された半導体チップから静電を消散させるための導電通路を供与すべく、前記凹部のうちの複数の凹部及び前記縁部側壁セクションのうちの少なくとも１つに結合されている、請求項２０に記載のデバイス。
【請求項２２】
前記少なくとも１つの導電薄膜は実質的に半透明である、請求項１６に記載のデバイス。
【請求項２３】
前記少なくとも１つの導電薄膜は、実質的に、ポリエステル、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ペルフルオロアルコキシ樹脂、フッ化エチレンプロピレンコポリマ、フッ化ポリビニリデン、ポリメチルメタクリレート、ポリエーテルスルホン、ポリスチレン、及び硫化ポリフェニレンから選択された材料により形成される、請求項１６に記載のデバイス。
【請求項２４】
前記少なくとも１つの導電薄膜は、実質的にポリエーテルエーテルケトンより形成される、請求項１６に記載のデバイス。
【請求項２５】
少なくとも１つの導電熱可塑薄膜を非導電熱可塑材料の少なくとも一部に溶融可能に結合することによって、半導体要素ハンドリングデバイスの静電消散要素を膜インサート成型する方法において、
少なくとも１つの導電熱可塑薄膜を形成する工程と、
成型キャビティを有する成型ユニットにアクセスする工程と、同成型キャビティは少なくとも１つの成型面を備えることと、
形成された前記少なくとも１つの導電熱可塑薄膜を、前記少なくとも１つの成型面の少
なくとも一部に沿って前記成型ユニットのキャビティ内に位置決めする工程と、
実質的に溶融状態にある非導電熱可塑材料を、前記少なくとも１つの成型面の形状と適合するように前記成型ユニットのキャビティに射出する工程と、
前記非導電熱可塑材料が、前記少なくとも１つの導電熱可塑薄膜により定義される能力を有するグランドまでの通路を備えた静電消散要素を構成するように、同少なくとも１つの導電熱可塑薄膜と連結可能に結合すべく実質的に凝固する冷却期間を経る工程と、
前記静電消散要素を前記成型ユニットから取り出す工程と、を備える方法。
【請求項２６】
静電消散要素の成型により半導体ウェハーハンドリングデバイスの要素部分が形成される、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記静電消散要素の成型により前記半導体ウェハーハンドリングデバイスの保持構造が形成され、同保持構造は互いに離間する複数の保持シェルフを有し、前記少なくとも１つの導電熱可塑薄膜は同互いに離間する保持シェルフの一部に結合される、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記静電消散要素の成型により複数のチップ収容凹部を有する半導体チップハンドリングトレイの要素部分が形成され、前記少なくとも１つの導電熱可塑薄膜が同複数のチップ収容凹部を画定する少なくとも１つの面に結合される、請求項２５に記載の方法。
【請求項２９】
スタック可能な複数の半導体チップハンドリングトレイのそれぞれにおける前記少なくとも１つの導電熱可塑薄膜の間の導電連通を容易にすべく、同少なくとも１つの導電熱可塑薄膜が、前記複数のチップ収容凹部を画定する少なくとも１つの面及び前記半導体チップハンドリングトレイの複数の側壁セクションのうちの少なくとも１つに結合される、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記少なくとも１つの導電熱可塑薄膜を形成することは多層膜ラミネートを形成することを含み、膜層のうちの少なくとも１つは導電熱可塑膜である、請求項２５に記載の方法。
【請求項３１】
前記多層膜ラミネートは少なくとも２つの膜層を備え、同少なくとも２つの膜層のうちの第１の膜層は、同少なくとも２つの膜層の第２の膜層とは測定可能に異なるレベルの導電性を有する、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記少なくとも１つの導電熱可塑薄膜を形成することは、少なくとも１つの実質的に半透明な導電熱可塑薄膜を形成することを含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項３３】
前記少なくとも１つの導電熱可塑薄膜を形成することは、ポリエステル、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ペルフルオロアルコキシ樹脂、フッ化エチレンプロピレンコポリマ、フッ化ポリビニリデン、ポリメチルメタクリレート、ポリエーテルスルホン、ポリスチレン、及び硫化ポリフェニレンから選択された材料により実質的に構成される前記少なくとも１つの導電熱可塑薄膜を形成することを含む、請求項２５に記載のデバイス。
【請求項３４】
前記少なくとも１つの導電熱可塑薄膜を形成することは、実質的にポリエーテルエーテルケトンにより構成される同少なくとも１つの導電熱可塑薄膜を形成することを含む、請求項２５に記載のデバイス。
【請求項３５】
半導体要素を収容可能な複数の凹部形成部と、
別の半導体チップハンドリングトレイとのスタック性を促進するように適合された、外側縁壁部と、
収容可能な半導体チップからグランドへの導電通路を供与すべく、インサート成型プロセスによって、少なくとも複数の凹部形成部及び前記外側縁壁部の少なくとも一部に結合された、少なくとも１つの導電熱可塑薄膜と、を備える半導体チップハンドリングトレイ。
【請求項３６】
前記チップハンドリングトレイの前記外側縁壁部の少なくとも一部に成型された前記少なくとも１つの導電熱可塑薄膜の一部は、静電電荷を消散させるために、スタック可能に収容可能な第２のチップハンドリングトレイへの導電連通を供与する、請求項３５に記載のチップハンドリングトレイ。
【請求項３７】
前記少なくとも１つの導電熱可塑薄膜は実質的に半透明である、請求項３５に記載のチップハンドリングトレイ。
【請求項３８】
前記少なくとも１つの導電薄膜は、実質的に、ポリエステル、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ペルフルオロアルコキシ樹脂、フッ化エチレンプロピレンコポリマ、フッ化ポリビニリデン、ポリメチルメタクリレート、ポリエーテルスルホン、ポリスチレン、及び硫化ポリフェニレンから選択された材料により形成される、請求項３５に記載のチップハンドリングトレイ。
【請求項３９】
前記少なくとも１つの導電薄膜は、実質的にポリエーテルエーテルケトンにより形成される、請求項３５に記載のチップハンドリングトレイ。
【請求項４０】
少なくとも１つの導電膜を備えた半導体要素ハンドリングデバイスの少なくとも一部を成型するための、導電膜インサート成型システムにおいて、
前記半導体ハンドリングデバイスの少なくとも一部を成形するための量の、実質的に溶融状態にある非導電ポリマ材料と、
成型キャビティ及び少なくとも１つの成型面を有する成型ユニットと、同成型キャビティ及び少なくとも１つの成型面は、前記量の実質的に溶融状態にある非導電ポリマ材料を収容するように適合されていることと、
成型プロセスの際、前記量の実質的に溶融状態にある非導電ポリマ材料と永久的に結合させるべく、前記少なくとも１つの成型面の少なくとも一部に沿って、前記成型キャビティ内に、少なくとも１つの導電薄膜をインサート可能であることと、を備えるシステム。
【請求項４１】
前記少なくとも１つの導電薄膜は実質的に半透明である、請求項４０に記載のシステム。
【請求項４２】
前記少なくとも１つの導電薄膜は、実質的に、ポリエステル、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ペルフルオロアルコキシ樹脂、フッ化エチレンプロピレンコポリマ、フッ化ポリビニリデン、ポリメチルメタクリレート、ポリエーテルスルホン、ポリスチレン、及び硫化ポリフェニレンから選択された材料により形成される、請求項４０に記載のシステム。
【請求項４３】
前記少なくとも１つの導電薄膜は、実質的にポリエーテルエーテルケトンにより形成される、請求項４０に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的には膜インサート成型に関し、更に詳細には、半導体要素ハンドラ又はキャリアを成型する際に、半導体要素から静電を消散させるために導電ポリマ薄膜をインサート成型することに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の膜インサート成型技術は、一般に、種々の消費者製品において美観的なアピールを向上させるため、製造プロセスにおいて用いられている。特に、装飾転写マーク、指示事項、ロゴ、及びその他の視覚的な図形が、インサート成型プロセスで用いられる透明ポリマ薄膜の1つの面に印刷される。近来の開発により、同薄膜の使用は、製品にバーコー
ド等の機能的なフィーチャーを永久的に固着することにまで拡大されている。いずれの場合においても、薄膜は、成型可能な材料の射出を行う前に、型の一部に配置される。このことは、複雑な輪郭の周囲及び到達困難な部位におけるインディシアの使用を容易にしつつ、同時に、安価な装飾又はインディシアが成型部に選択的に配置されるべく、薄膜と成型部との間の結合をもたらす。同様に、このような膜インサート成型又は装飾成型は、型自体の実際の面にインディシアを食刻又は成形する必要性を解消することによって、製造プロセスを簡素化する。このことにより、設計及び製造上の順応性、並びに、最終製品に含まれ得るディテールの水準が向上する。
【０００３】
半導体業界では、製品の設計プロセス及び製造プロセスの開発及び実施において、独自且つ異例の純度及び汚染防止に関する要件が導入されている。最も重要なことは、要素及びアセンブリの製造、保管及び搬送においては、材料の選択が肝要であるという点である。例えば、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ペルフルエロアルコキシ（ｐｅｒｆｌｕｅｒｏａｌｋｏｘｙ）（ＰＦＡ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）等の種々のポリマ材料が、ウェハーキャリア及びチップトレイの構成に組み込まれる要素及び構造の製造において、一般的に用いられている。
ウェハーキャリア
ウェハーディスクの集積回路チップへのプロセッシングにおいては、しばしば、ディスクが繰り返しプロセスされ、保存され、搬送されるいくつかの工程が行われる。ディスクの繊細な性質及びそれらの極度に重要な価値のため、このような手順を行う間を通してディスクが適切に保護されることが肝要である。ウェハーキャリアの１つの目的は、このような保護を提供することにある。また、ウェハーディスクのプロセッシングは一般に自動化されていることから、ロボットによるウェハーの取り外し及び挿入に備え、ディスクをプロセス機器に対して正確に相対位置決めする必要がある。ウェハーキャリアの第２の目的は、搬送の間、ウェハーディスクを確実に保持することにある。
【０００４】
キャリアは、一般に、ウェハー又はディスクをシェルフ又はスロットにおいて軸方向に整列させると共に、キャリアの縁部又はその近傍にて、ウェハー又はディスクを保持するように構成されている。ウェハー又はディスクは、従来、キャリアから径方向上方又は横方向に取り外し可能である。キャリアは付加的な頂部カバー、底部カバー、あるいはウェハー又はディスクを封入するための封入部を備え得る。キャリアの型及び問題となるキャリアの特定の部分に応じ、ウェハーキャリアにおいて有用及び有益となる多数の材料特性が存在する。
【特許文献１】米国特許第5,780,127号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
半導体ウェハー又は磁気ディスクのプロセッシングに際して、微粒子の存在又は生成は非常に深刻な汚染問題を呈する。汚染は、半導体業界において、生産損失の唯一且つ最大の原因として受け止められている。集積回路のサイズが小さくなり続けるのに従い、集積回路を汚染し得る粒子のサイズも小さくなっており、それによって、汚染物質の最小化はより一層重要になっている。粒子の形態における汚染物質は、ウェハー又はディスク、キャリアカバー又は封入部、保管ラック、他のキャリア、又はプロセス機器によって、キャリアを擦る又は削ること等の摩耗によって生じる。従って、キャリアにおける最も望ましい特性は、プラスチック成型材料の摩耗、擦れ又は削れに際しての粒子生成に対する耐性である。米国特許第5,780,127号は、プラスチック材料のウェハーキャリアへの適合性に
関する同材料の種々の特性について論じており、本願にて参照として援用されている。
【０００６】
また、揮発性要素はウェハー及びディスクを損傷し得る汚染物質を構成する膜を形成し得ることから、キャリア材料では揮発性要素の気体放出を最小限に抑える必要がある。キャリア材料は、キャリアが搭載された際の十分な寸法安定、即ち剛性を備えていなければならない。寸法安定は、ウェハー又はディスクへのダメージを防止すると共に、ウェハー又はディスクのキャリア内での移動を最小限にするために必要である。ウェハー及びディスクを保持するスロットのトレランスは典型的には非常に小さく、キャリアに少しでも変形が生じれば、非常に破損しやすいウェハーに直接的なダメージが及び、又は摩耗が増し、それによって、ウェハー又はディスクのキャリアへの搭載、キャリアからの取り出し、又はキャリア内での移動に際する粒子生成が増す。また、寸法安定は、キャリアが搬送中にスタックされる、又はキャリアがプロセス機器に組み込まれる等、キャリアが任意の方向に搭載される際に非常に重要である。更に、キャリア材料は、保管又はクリーニング時にもたらされ得る高温において寸法安定を維持する必要がある。
【０００７】
半導体業界で用いられる従来のキャリアは、静電荷を生じて保持し得る。帯電したプラスチック部が電子機器又はプロセス機器に接触した場合、同プラスチック部は、静電放電（ＥＳＤ）として知られるダメージを及ぼす現象をもって放電し得る。更に、静電荷を帯びたキャリアは、粒子、特に空中の粒子を引き寄せて保持し得る。また、キャリアにおける静電の集積は、半導体プロセス機器を自動停止させるおそれがある。従って、ＥＳＤを防止して粒子の引き寄せを回避するために、静電消散特性を有するキャリアを備えることが最も望ましい。
【０００８】
閉鎖されたコンテナ内のウェハーを視認できることは非常に望ましく、エンドユーザによって要求され得る。ポリカーボネート等、このようなコンテナに適する透明プラスチックは、同プラスチックが低コストであるという点で望ましいが、これらのプラスチックは元来の静電消散特性及び望ましい耐摩耗性のいずれをも備えていない。
【０００９】
その他の重要な特性には、キャリア材料のコスト及び同材料の易成型性が含まれる。キャリアは、典型的には、ＰＣ、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ＰＥ、ＰＦＡ、ＰＥＥＫ、及びこれらに類似の材料等、射出成型プラスチックから形成される。
【００１０】
ＰＥＥＫ等の特定の専用ポリマにおける１つの主要な利益としては、それらの耐摩耗特質がある。典型的な安価な従来のプラスチックは、摩耗した際、又は単に他の材料又は物品に対して擦れただけでも、空中に微粒子を放出する。これらの粒子は典型的には裸眼による視認が不可能であり、同粒子は、プロセス中の半導体要素に付着して必然的に管理された環境に侵入する、ダメージを与え得る汚染物質の導入につながる。しかしながら、専用の熱可塑ポリマは従来のポリマよりも劇的に高価である。実際のところ、種々の専用熱可塑ポリマ自体、非常に多様性がある。即ち、ＰＥＥＫはＰＣよりも高価である。
【００１１】
耐摩耗性に加えて、熱可塑ポリマは、導電性をもたらすために添加されるカーボンファイバ又はパウダ充填材等の添加材を備え得る。射出成型プラスチックに静電消散のため添加されている充填材には、カーボンパウダ又はファイバ、金属ファイバ、金属被覆黒鉛、及び有機（アミンベース）添加材が含まれる。従って、このような添加材を含む熱可塑材料は、ＥＳＤを促進すべく、半導体要素ハンドラの材料製造において用いられ得る。
【００１２】
従来の実践には、ＥＳＤを促進するために、ＰＥＥＫ等の材料又はその他の適合性を有する材料から、ウェハーキャリア／ハンドラ要素の全体を構成することが含まれる。しかしながら、前述のように、特定の材料の製造及び使用は劇的に割高であり、大型のハンドラ要素の製造においてそれらの材料を用いることは、しばしば望ましくないうえに、実現不能でさえあり得る。更に、ＰＥＥＫ等の材料は、このような半導体ハンドラの製造において要求されるような態様で操作し成型することが困難であり得る。現在のところ、ウェハーキャリアの製造者は、導電熱可塑材料のＥＳＤ特性と、同材料から製品の全体又はその実質的な部分を製造するためのコストとの間で決断を迫られている。ＥＳＤ促進材料は、繊細な半導体要素又はプロセス機器に接触するキャリアの接触面にて特定の適用例で必要とされるに過ぎないものの、同要素への静電に起因するダメージを回避するために、典型的には、ハンドラのセクション又は部分の全体がＥＳＤ促進材料から形成される。例えば、特開昭62-205616号公報、特開平8-293536号公報、特開平3-012949号公報、特開平9-036216号公報、及び特開平9-162273号公報に、導電特性を備える熱可塑材料からウェハー
キャリアの要素全体を成型する種々の手段が開示されている。これらの手段において、導電特性は、カーボン充填材、樹脂等の導電添加材によって獲得される。更に、特開平10-13717号公報及び特開昭62-287638号公報は、グランドへの通路を供与すべく、ウェハーキ
ャリアの１つの面に沿って延びる導電ロッド又はワイヤを有するウェハーキャリア本体を開示している。ＥＳＤにおけるこれら従来の試みは、製造における非効率さとコストのために、元来、問題を孕んでいる。更に、ウェハーキャリアの製造において導電性を有する金属の物品を用いることは、汚染物質の導入を招き、受け入れ難い要素摩耗につながるおそれがある。
【００１３】
従って、半導体業界においては、不要な製造プロセスを実質的に低減し、静電消散をもたらすための導電材料のターゲットをしぼった限局的な実施を許容する製造技術が必要とされている。このような革新により、望ましいがしばしば高価である導電添加材を備えた熱可塑材料の選択的な使用を許容することによって、製造及び設計コストは著しく低減されることになろう。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、概して、半導体プロセス業で用いられるハンドラ、トランスポータ、キャリア、トレイ、及びこれらに類似の装置の成型プロセスに、カーボン充填ポリマ等の導電ポリマ薄膜を含めるためのシステム及び方法に関する。所定の寸法及び形状の導電膜を、成型可能な材料の所望のターゲット面と整列するように、成型キャビティの成型面に沿って、選択的に配置する。成型プロセスにより、膜の１つの面は、同膜が成型可能な材料に永久的に接着するように、成型可能材料の接触面に結合する。その結果、適合性のある導電ポリマが、ＥＳＤが必要なターゲット面のみに選択的に結合され得る。例えば、半導体ウェハーキャリアの保持構造は、収容可能に固定され得るウェハーから静電を消散させるための通路を供与すべく、少なくとも１つの部分に前述のような導電ポリマ膜を備え得る。更に、半導体要素ハンドリングデバイスに結合させるべき膜ラミネートを成すと共に、耐摩耗性、耐熱性、吸収バリア保護、耐化学物質性、及びその他多数の性能特性等、その他の機能特性を備えるポリマ層を付加するために、ＥＳＤ膜は更なる膜層を有し得る。
【００１５】
本発明の特定の実施形態における１つの目的と特徴は、所望されるポリマ、及び同ポリマの対応する機能特性を選択的に用いるための、コスト効率の高い方法を提供することに
あり、必要とされる以上のポリマを用いることを不要にする。
【００１６】
本発明の特定の実施形態における別の目的と特徴は、ＥＳＤに備えるべく、感受性の高い部材、要素、又はプロセス機器に接触する、ウェハーキャリア、チップトレイ、又はその他の半導体要素ハンドラあるいはトランスポータの一部に、導電熱可塑膜が結合され得ることにある。更に、このような静電消散により、望ましくない汚染粒子を引き寄せる環境静電荷電が最小限になる。
【００１７】
本発明の特定の実施形態における更に別の目的と特徴は、半導体業界にて用いられている部材における、好適な耐摩耗ポリマ膜の選択的な使用にある。このことにより、単一のポリマ膜又はポリマラミネートを用いるターゲット面にて、ＥＳＤ及び望ましい耐摩耗機能の両方が増強され得る。
【００１８】
本発明の特定の実施形態における更に別の目的と特徴は、透明又は半透明のポリマ膜が適用された面領域を有する半導体要素ハンドリングデバイスを形成することにある。このようなハンドリングデバイスは、デバイスの選択されたターゲット構造にて、或る材料から成る十分に薄い層を用いること、及び、同構造を、中間層を伴って又は伴わずに、ＰＣ等の材料から形成された実質的に透明なデバイス本体にオーバーモールドすることによって形成される。
【００１９】
本発明の特定の実施形態における更に別の目的と特徴は、グランドへの共通の通路に沿って導電連通を供与すべく、半導体ハンドリングデバイスの別の部分、又は実質的に同一のデバイスのスタック可能に連結可能な部分との連結可能な整列を促進するために、少なくとも１つの導電膜が同半導体ハンドリングデバイスの種々の部分にインサート成型されることにある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図１〜図９に示すように、本発明は、成型ユニット２０を用いて、半導体要素ハンドリングデバイス１２の選択されたターゲット面に、導電性を有する静電消散熱可塑膜１０をインサート成型することを含む。
ＥＳＤ膜
少なくとも１つの導電又はＥＳＤ膜１０は、測定可能なレベルの導電性を有する熱可塑ポリマである。膜１０は、少なくとも部分的には、限定的な水準の厚みをもって画定される。例えば、約０．１０１６センチメートル（約０．０４０インチ）（１０００分の４０）以下の単一の膜層厚みが想定される。好ましくは、単一の膜層は、約０．０７６２センチメートル（約０．０３０インチ）（１０００分の３０）以下である。当然ながら、多層ラミネートの実施においてはこの好適な厚み基準は変更される。本願における導電性という用語は、様々なレベルにおける導電性及び／又はＥＳＤを含むことに留意されたい。一般に、表面抵抗率、即ち、オームズパースクエア（Ohms per Square）によって材料の導
電性が画定される。本願の目的のためには、導電性には、耐静電性、静電消散性、及び導電性という特性が含まれる。本発明における抵抗率の許容範囲は、およそ、１ｘ１０１２オームズ／スクエア前後、又は１ｘ１０−５〜１ｘ１０１２オームズ／スクエアである。同範囲は例示的なものであり、当業者に理解される許容範囲を供与するものである。適合性のある任意の材料を、同材料が利用可能な導電特性を有することを前提として、膜１０に用いることが可能である。例えば、ポリエステル、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ＰＥＥＫ、ペルフルオロアルコキシ樹脂（ＰＦＡ）、フッ化エチレンプロピレンコポリマ（ＦＥＰ）、フッ化ポリビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリスチレン（ＰＳ）、硫化ポリフェニレン（ＰＰＳ）、及びその他多数の適合性あるポリマが利用可能である。一実施の形態では、ＥＳＤを促進すべく、導電性をもたらすために添加されたカーボンファイ
バ又はパウダ充填材等の添加材を含む熱可塑材料を含む。これらの充填材には、カーボンパウダ又はファイバ、金属ファイバ、金属被覆黒鉛、有機（アミンベース）添加材等が含まれ得る。熱可塑材料の導電性を促進させるその他のポリマ及び添加材もまた当業者に知られており、本発明の精神又は範囲を逸脱することなく利用され得る。本明細書に記載するように、膜１０のＥＳＤ機能性は、グランドへの通路を供与すると共に、粒子及びその他の汚染物質の引き寄せを低減させるべく関連する半導体要素から電荷を除去するうえで役立つ。本願出願人所有の「機能性膜を有する半導体要素ハンドリングデバイス（SEMICONDUCTOR COMPONENTS HANDLING DEVICE HAVING A PERFORMANCE FILM）」と題された同時係属中の米国特許出願第 号の全体を、本明細書にて参照として援用する。
【００２１】
半導体要素ハンドリングデバイス１２の製造において導電膜１０を用いるために、膜１０は、一般に、結合の適用例における特定の要件に応じて、所定の形状及び寸法にカットされる。カット後、膜１０は熱成形され得る。膜１０は、一般に、成型性を更に促進すると共に材料の透明又は半透明性を増大させるために、薄型でシート状である。
【００２２】
単一の導電膜１０をインサート成型することの他に、半導体要素ハンドリングデバイス１２に成型可能に結合させるべき複合膜構造を構成すべく、複数の膜１０が積層されてもよい。例えば、種々の膜層は異なる導電強度を有し得る。一実施の形態では、導電通路の効果を増大すると共に静電電荷からの潜在的なダメージを最小限にするために、ハンドラ１２の面に結合する膜ラミネートの面は、外側の層よりも高い導電性を有し得る。その他の実施の形態では、耐摩耗性、耐化学物質性、耐温度性、吸収バリア、気体放出バリア、及びそれに類似する特性を、膜ラミネートを成型可能に収容するハンドリングデバイス１２の部分又は面に加えるべく、別の膜層を導電膜１０と組み合わせ得る。当業者に知られる多数の膜積層技術が、本発明と使用されると想定される。例えば、米国特許第3,660,200号明細書、同第4,605,591号明細書、同第5,194,327号明細書、同第5,344,703号明細書、及び同第5,811,197号明細書は、熱可塑積層技術を開示しており、本明細書に参照として
援用されている。
ＥＳＤ膜インサート成型
主に図１〜図７に示すように、成型ユニット２０は、概して、成型キャビティ２２、カバー部２４、及び少なくとも１つの射出チャネル部２８を備える。同少なくとも１つの射出チャネル部２８は、成型キャビティ２２と流体連通している。成型キャビティ２２は、成型プロセスにおいて射出された成型可能材料及び／又は膜１０を成形するように設計された、単一又は複数の成型面２６を有する。カバー部２４は成型キャビティ２２に選択的に係合又はこれを被覆する。成型ユニット２０の種々の実施形態は、更に、膜１０等の物品を成型キャビティ２２に固定するための真空吸引を導入すべく、成型キャビティ２２及び/又は成型面２６と連通する少なくとも１つの真空チャネル２９を有し得る。静電によ
る固定及び強制的な係合を用いる、キャビティ２２内に膜１０を固定可能に適合させるその他の周知の技術が、本発明と用いられると想定される。複数の図において、単に図示を目的として、膜１０が対応するハンドリングデバイスと比較して不均衡に大きく示されており、本発明における実際の比率を示すよう意図されたものではないことに留意されたい。
【００２３】
一実施の形態において、カバー部２４は、膜１０の挿入、及び完成したハンドリングデバイスの部分又は部分３２の取り出しを容易にすべく、成型キャビティ２２に取り外し可能に固定され得る。成型部３２は、一般的に、完成したハンドリングデバイス１２には少々不足である。例えば、ウェハーキャリアの側壁インサート及びシェルフは別個に成型され、且つ、しばしばキャリア本体とは異なるプラスチックより成型されることが一般的である。種々の射出及びインサート成型技術が当業者に知られており、本発明の精神又は範囲を逸脱することなく実行され得る。
【００２４】
成型可能な材料３０は、好ましくは、半導体プロセッシング業において用いられる成型部に一般的に使用される実質的に非導電性の熱可塑材料である。前述と同様に、材料３０はＰＦＡ、ＰＥ、ＰＣ等であり得る。更に詳細には、成型可能な材料３０は、ウェハーキャリア、チップトレイ、及びそれらの要素及び部材を構成するために従来用いられる材料であり得る。
【００２５】
操作に際して、一般的に、導電膜１０は所定の形状にカットされ、その後で所望の形状に熱成形される。熱成形された膜１０は、膜１０が成型キャビティ２２の前述の少なくとも１つの成型面２６の少なくとも一部と面接触するように、成型キャビティ２２内に配備される。本明細書に記載するように、真空、静電、及び強制的な固定等の種々の技術が、キャビティ２２又は成型面２６に対する膜１０の適切な位置決めを容易にすべく実施され得る。その後、カバー部２４は、材料３０の射出に備えて閉じられ得る。プロセスのこの段階において、成型可能な材料３０は、前述の少なくとも１つの射出キャビティ２８を通じて、溶融状態にてキャビティに射出される。必要な冷却期間を経て、成型ユニット２０内の成型可能材料３０は、実質的に凝固した成型部３２を形成すべく冷却される。冷却プロセスと組み合わせた溶融射出により、少なくとも１つの膜１０と成型部３２との間に永久的な接着結合がもたらされる。
【００２６】
成型プロセスの完了後、成型部３２は、成型部３２が選択されたターゲット面と永久的に結合した膜１０を有する状態で、成型ユニット３２から取り出され得る。当業者に知られている従来のツーリング、技術、及び実践を、材料３０の射出及び部分３２の取り出しに適用することが出来る。
ウェハーハンドラ／キャリア
種々の従来のウェハーハンドリングデバイス３４及びデバイス３４の要素又は部分を図４〜図７に示す。導電膜１０又は膜ラミネートは、本明細書に記載の膜インサート成型プロセスによって、ウェハーハンドリングデバイス３４（即ち、ウェハーキャリア）の選択された要素及び／又は部分と結合され得る。一般に、ウェハーハンドラ３４は、少なくとも２つの異なる溶融プロセス可能材料から形成される。その結果、ウェハーハンドラ３４の部分３２が前述のように射出成型された後、ウェハーハンドラ３４の別の成型部又は要素とオーバーモールドするために、部分３２を第２の成型キャビティに配備することがしばしば必要である。このこともまた、耐久性のあるポリマプラスチックにより形成された膜１０を備える必要がある理由の１つである。成型プロセスにおいてせん断力及び高温に繰り返し曝されることから、好適な熱ポリマを使用することが必要になる。本願出願人所有の同時係属中の米国特許出願第09/317,989号明細書は、ウェハーキャリアを製造するためのオーバーモールディングの使用を開示しており、本明細書にて参照として援用されている。また、米国特許第6,439,984号明細書はウェハーキャリアの成型技術を開示してお
り、同様に、本明細書にて参照として援用されている。
【００２７】
米国特許第6,428,729号明細書、同第6,039,186号明細書、同第5,485,094号明細書、及
び同第5,944,194号明細書は、ウェハーハンドリングデバイス３４を構成するための特定
の構造及びプロセスを開示しており、本明細書にて参照として援用されている。一実施の形態では、ウェハーハンドラ３４は、少なくとも１つの本体部３８と、縁部又はその近傍にて、収容可能にウェハーまたはディスクを保持することが出来る複数の軸方向保持シェルフ４２を有する保持構造４０とを備える。ウェハー又はディスクは、従来、径方向上方又は横方向に、シェルフ４２にてキャリア３４から取り外し可能である。シェルフ４２は、ウェハー及びキャリア３４間の主要な接触点として機能する。その結果、本発明の一実施の形態は、保持構造４０及び／又は保持シェルフ４２の少なくとも一部にＥＳＤ膜をインサート成型することを含む。ＥＳＤ膜１０は、ＥＳＤ膜１０が成型部の面又は側部の全体を被覆するように、成型ユニット２０の成型キャビティ２２内に選択的に配置され得る。ここで、成型部３２とは保持部４０、保持シェルフ４２、シェルフ４２の限定的な所定
の部分、又はその他種々の組み合わせである。更に、ウェハーハンドラ３４に沿う延長接地通路を供与すべく、特に、本体上の対応する膜１０又はその他任意の隣接又は当接可能なウェハーハンドラ２３の要素等の接地通路と整列するように、膜１０を結合させることが出来る。ウェハーハンドラ３４の殆ど全ての面又は要素の面に対する膜１０の結合可能な選択的配置を促進することにより、ハンドラ３４の接触要素は、接触可能要素のそれぞれの全体を導電材料から成型する従来の技術を用いることなく、ＥＳＤ連通状態に置かれ得る。
【００２８】
本発明の別の実施の形態において、ウェハーハンドラ３４は、半導体プロセッシング時のロボット機器による係合を含めた搬送を容易にするために、ハンドラ本体３８の外側部に沿う複数のフランジ４４（図６）を備え得る。同様に、これらのフランジ４４は、ＥＳＤの利益をもたらすべく、インサート成型された導電膜１０をも備え得る。このことにより、本体３８のその他の部分及び面は非導電ポリマによって形成され得る。図６は、更に、組み合わせによる導電連通がオーバーモールド及びインサート成型された膜及び部分の間にて可能になるように、少なくとも１つの導電膜１０の選択的な配備位置と当接可能なハンドリングデバイス３４の接地要素への、種々のオーバーモールディング通路を示す。更に別の実施形態は、動的（kinematic）カップリング構造４６の選択面に成型膜１０を
備え得る。ここで、動的カップリング４６（図７）は、米国特許第6,010,008号明細書に
記載の通り、ハンドリングデバイス３４との機器係合を容易にするように適合されている。
【００２９】
いくつかの例では、インサート成型された導電膜１０は他のポリマに対して十分に接着しない可能性がある。例えば、ＰＥＥＫ（即ち、膜１０）はオーバーモールドされたＰＣ（即ち、本体３８等のウェハーハンドラ３４の要素）にはいかなる場合も接着しない。図５に示すように、ＰＥＩ等の中間層、即ち結合層は、ＰＥＥＫ及びＰＣ材料のいずれにも接着することが分かっている。従って、中間膜が膜１０と溶融状態の成型可能なＰＣ材料３０との間に配置された状態でＰＣ材料を射出する前に、少なくとも２つのポリマ膜から成る膜ラミネート１０を型内に個別にインサートしてもよい。また、例えば、真空成型、本明細書に記載する積層プロセス、又は射出及び成型ユニット２０内における位置決めの前に２つの層又は膜が結合されるその他の手段によって、それら２つの膜は互いに接着されてもよい。また、その他の材料を、接着及び適用可能な成型プロセスを促進するために用いてもよい。
【００３０】
少なくとも１つの導電膜１０における前述の選択的結合によって、静電電荷を高感受性の要素又は機器から消散させるべく、面対グランドの連通が確立され得る。例えば、これらの接触点において、導電ＥＳＤ膜１０は、高コストなダメージを最小限にすべく高感受性半導体要素又は機器からあらゆる電荷を消散させる、グランドとの連続的な導電連通を供与する。部分３２の限定的なターゲット部位（即ち、キャリア内のシェルフ）にてこのような膜１０を用いることにより、エンドユーザは、同部分のその他の部分又は同部分の本体全体を別の好適なポリマで形成することが出来るうえ、ＥＳＤの利益の全てを得ることが可能になる。所望の又は必要な膜１０の材料は、ウェハーキャリア３４のその他の部分又は特定部分３２の形成に必要な材料とは全く異なってもよい。
チップハンドラ／トレイ
別の実施の形態において、ハンドリングデバイス１２は、図８及び図９に示すように、複数のチップを固定すべく適合された複数の保持凹部又は凹部群５０と、複数の縁部側壁５２とを備えたチップトレイ３６である。米国特許第5,484,062号明細書及び同第6,079,565号明細書はこのようなチップトレイを開示しており、本明細書にて参照として援用されている。本明細書に記載のウェハーハンドラ３４のためのプロセス及び材料の場合と同様に、収容可能なチップ及び／又はプロセス機器から静電電荷を消散させるためのＥＳＤ通路を備えることが有益である。従来の技術は、典型的には、導電特性を有するポリマでチ
ップトレイ３６全体を成型することに向けられている。前述のように、このような従来技術は高コスト、非効率であり、しばしば望ましくない。
【００３１】
本発明の一実施の形態は、静電電荷が保持されたチップから消散されるように、保持凹部５０等、チップトレイ３６の選択部分又は面に導電膜１０をインサート成型することを含む。別の実施形態は、凹部５０、側壁５２、及びその両方を含むトレイ３６の頂面全体に膜１０をインサート成型することを含み得る。
【００３２】
チップトレイ３６の縁部側壁５２は、一般的に、別のチップトレイ３６とスタック可能に係合するように成形されている。トレイ３６の底部におけるスタッキングポスト／部材及び／又は縁壁レッジは、トレイ３６の頂面における対応する溝又はリップと整列するような寸法及び形状に形成され得る。当業者に知られている他のスタッキング技術及びトレイ設計もまた、本発明との実施が想定される。グランドまでの導電通路を供与するために、膜１０は、スタックされた複数のトレイ３６に沿って導電連通をもたらすべく、保持凹部５０から縁部側壁５２までの領域に沿って成型され得る。
【００３３】
ウェハーハンドラ３４の場合と同様に、チップトレイ３６の選択されたターゲット面への少なくとも１つの導電膜１０の選択的結合によって、製造者はトレイ３６のその他の部分を望ましい非導電ポリマにより形成することを許容されるうえ、ＥＳＤの利益を好適に用いることが出来る。
【００３４】
本発明は、発明の精神又は本質的な属性から逸脱することなく、その他の特定の形態においても実施され得る。従って、記載されている実施の形態は、あらゆる観点において例証的であり限定的なものではないと捉えられたい。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の一実施の形態における導電膜インサート成型システムを示す側断面図。
【図２】図１の導電膜インサート成型システムの一部を示す側断面図。
【図３】本発明の一実施の形態における導電膜インサート成型システムを示す側断面図。
【図４】本発明の一実施の形態における成型部及び結合された導電膜を示す側断面図。
【図５】本発明の一実施の形態における成型部及び結合された導電膜ラミネートを示す側断面図。
【図６】本発明の一実施の形態における半導体ウェハーハンドリングデバイスを示す斜視図。
【図７】本発明の一実施の形態における半導体ウェハーハンドリングデバイスを示す分解斜視図。
【図８】本発明の一実施の形態におけるスタック可能なチップハンドリングデバイスを示す斜視図。
【図９】本発明の一実施の形態におけるスタック可能なチップハンドリングデバイスを示す側断面図。
【図１】
2005510868.tif 000003
【図２】
2005510868.tif 000004
【図３】
2005510868.tif 000005
【図４】
2005510868.tif 000006
【図５】
2005510868.tif 000007
【図６】
2005510868.tif 000008
【図７】
2005510868.tif 000009
【図８】
2005510868.tif 000010
【図９】
2005510868.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成15年12月10日(2003.12.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
本発明は、概して、半導体プロセス業で用いられるハンドラ、トランスポータ、キャリア、トレイ、及びこれらに類似の装置の成型プロセスに、カーボン充填ポリマ等の導電ポリマ薄膜を含めるためのシステム及び方法に関する。所定の寸法及び形状の導電膜を、成型可能な材料の所望のターゲット面と整列するように、成型キャビティの成型面に沿って、選択的に配置する。成型プロセスにより、膜の１つの面は、同膜が成型可能な材料に永久的に接着するように、成型可能材料の接触面に結合する。その結果、適合性のある導電ポリマが、ＥＳＤが必要なターゲット面のみに選択的に結合され得る。例えば、半導体ウェハーキャリアの保持構造は、収容可能に固定され得るウェハーから静電を消散させるための通路を供与すべく、少なくとも１つの部分に前述のような導電ポリマ膜を備え得る。更に、半導体要素ハンドリングデバイスに結合させるべき膜ラミネートを成すと共に、耐摩耗性、耐熱性、吸収バリア保護、耐化学物質性、及びその他多数の性能特性等、その他の機能特性を備えるポリマ層を付加するために、ＥＳＤ膜は更に膜層を有し得る。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
図１〜図９に示すように、本発明は、成型ユニット２０を用いて、半導体要素ハンドリングデバイス１２の選択されたターゲット面に、導電性を有する静電消散熱可塑膜１０をインサート成型することを含む。
ＥＳＤ膜
少なくとも１つの導電又はＥＳＤ膜１０は、測定可能なレベルの導電性を有する熱可塑ポリマである。膜１０は、少なくとも部分的には、限定的な水準の厚みをもって画定される。例えば、約０．１０１６センチメートル（約０．０４０インチ）（１０００分の４０）以下の単一の膜層厚みが想定される。好ましくは、単一の膜層は、約０．０７６２センチメートル（約０．０３０インチ）（１０００分の３０）以下である。当然ながら、多層ラミネートの実施においてはこの好適な厚み基準は変更される。本願における導電性とい
う用語は、様々なレベルにおける導電性及び／又はＥＳＤを含むことに留意されたい。一般に、表面抵抗率、即ち、オームズパースクエア（Ohms per Square）によって材料の導
電性が画定される。本願の目的のためには、導電性には、耐静電性、静電消散性、及び導電性という特性が含まれる。本発明における抵抗率の許容範囲は、およそ、１ｘ１０１２オームズ／スクエア前後、又は１ｘ１０−５〜１ｘ１０１２オームズ／スクエアである。同範囲は例示的なものであり、当業者に理解される許容範囲を供与するものである。適合性のある任意の材料を、同材料が利用可能な導電特性を有することを前提として、膜１０に用いることが可能である。例えば、ポリエステル、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ＰＥＥＫ、ペルフルオロアルコキシ樹脂（ＰＦＡ）、フッ化エチレンプロピレンコポリマ（ＦＥＰ）、フッ化ポリビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリスチレン（ＰＳ）、硫化ポリフェニレン（ＰＰＳ）、及びその他多数の適合性あるポリマが利用可能である。一実施の形態では、ＥＳＤを促進すべく、導電性をもたらすために添加されたカーボンファイバ又はパウダ充填材等の添加材を含む熱可塑材料を含む。これらの充填材には、カーボンパウダ又はファイバ、金属ファイバ、金属被覆黒鉛、有機（アミンベース）添加材等が含まれ得る。熱可塑材料の導電性を促進させるその他のポリマ及び添加材もまた当業者に知られており、本発明の精神又は範囲を逸脱することなく利用され得る。本明細書に記載するように、膜１０のＥＳＤ機能性は、グランドへの通路を供与すると共に、粒子及びその他の汚染物質の引き寄せを低減させるべく関連する半導体要素から電荷を除去するうえで役立つ。本願出願人所有の「機能性膜を有する半導体要素ハンドリングデバイス（SEMICONDUCTOR COMPONENTS HANDLING DEVICE HAVING A PERFORMANCE FILM）」と題された同時係属中の米国特許出願第１０／３０４，７７５号の全体を、本明細書にて参照として援用する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
成型プロセスの完了後、成型部３２は、成型部３２が選択されたターゲット面と永久的に結合した膜１０を有する状態で、成型ユニット２０から取り出され得る。当業者に知られている従来のツーリング、技術、及び実践を、材料３０の射出及び部分３２の取り出しに適用することが出来る。
ウェハーハンドラ／キャリア
種々の従来のウェハーハンドリングデバイス３４及びデバイス３４の要素又は部分を図４〜図７に示す。導電膜１０又は膜ラミネートは、本明細書に記載の膜インサート成型プロセスによって、ウェハーハンドリングデバイス３４（即ち、ウェハーキャリア）の選択された要素及び／又は部分と結合され得る。一般に、ウェハーハンドラ３４は、少なくとも２つの異なる溶融プロセス可能材料から形成される。その結果、ウェハーハンドラ３４の部分３２が前述のように射出成型された後、ウェハーハンドラ３４の別の成型部又は要素とオーバーモールドするために、部分３２を第２の成型キャビティに配備することがしばしば必要である。このこともまた、耐久性のあるポリマプラスチックにより形成された膜１０を備える必要がある理由の１つである。成型プロセスにおいてせん断力及び高温に繰り返し曝されることから、好適な熱ポリマを使用することが必要になる。本願出願人所有の同時係属中の米国特許出願第09/317,989号明細書は、ウェハーキャリアを製造するためのオーバーモールディングの使用を開示しており、本明細書にて参照として援用されている。また、米国特許第6,439,984号明細書はウェハーキャリアの成型技術を開示してお
り、同様に、本明細書にて参照として援用されている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェハーハンドリングデバイスの一部を構成するほぼ剛性を有する少なくとも１つの非導電熱可塑要素構造と、
半導体ウェハーハンドリングデバイスに静電消散特性を供与すべく、インサート成型プロセスによって、前記少なくとも１つの非導電熱可塑要素構造の選択されたターゲット面に結合された少なくとも１つの導電熱可塑薄膜と、を備える半導体ウェハーハンドリングデバイス。
【請求項２】
前記少なくとも１つの導電熱可塑薄膜は導電性を促進するための添加材を含む、請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記導電添加材は、カーボンパウダ、カーボンファイバ、金属ファイバ、金属被覆黒鉛、及び有機アミンベース添加材から選択される、請求項２に記載のデバイス。
【請求項４】
前記少なくとも１つの導電薄膜から第２の導電薄膜までの導電通路を供与すべく、インサート成型プロセスによって、同第２の導電薄膜が、同少なくとも１つの導電薄膜から離間するものの同薄膜と接触するように適合された第２のウェハーハンドリングデバイス要素に結合されている、請求項１に記載のデバイス。
【請求項５】
前記少なくとも１つの導電薄膜は、少なくとも２つの膜層のうちの少なくとも１つが導電膜であるように、同少なくとも２つの膜層を有する膜ラミネートである、請求項１に記載のデバイス。
【請求項６】
前記少なくとも２つの膜層はそれぞれ、測定可能に異なるレベルの導電性を備えている、請求項５に記載のデバイス。
【請求項７】
前記少なくとも２つの膜層のうちの少なくとも１つは、耐摩耗性、耐化学物質性、耐熱性、流体吸収バリア特性、及び気体放出バリア特性から選択された性能特性を有する、請求項５に記載のデバイス。
【請求項８】
前記少なくとも２つの膜層のうちの少なくとも１つは、前記導電薄膜と非導電熱可塑要素構造との間の結合力を増強させるための中間結合層である、請求項５に記載のデバイス。
【請求項９】
前記少なくとも１つの非導電熱可塑要素構造は、半導体ウェハーを収容すべく適合された、互いに離間する複数の保持シェルフを有する保持構造である、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの非導電熱可塑要素構造は、半導体プロセス機器と機械的に連通するように適合された動的（kinematic）カップリングである、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの非導電熱可塑要素構造は、ロボットデバイスと選択的に係合可能に連通するように適合されたハンドリングフランジである、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１２】
前記少なくとも１つの非導電熱可塑要素構造は、ウェハーハンドリングデバイスの本体シ
ェル部である、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの導電薄膜は実質的に半透明である、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１４】
前記少なくとも１つの導電薄膜は、実質的に、ポリエステル、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ペルフルオロアルコキシ樹脂、フッ化エチレンプロピレンコポリマ、フッ化ポリビニリデン、ポリメチルメタクリレート、ポリエーテルスルホン、ポリスチレン、及び硫化ポリフェニレンから選択された材料により形成される、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１５】
前記少なくとも１つの導電薄膜は、実質的にポリエーテルエーテルケトンより形成される、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１６】
導電特性を備えない、実質的に剛性を有する第１の熱可塑部と、
膜インサート成型プロセスによって同第１の熱可塑要素の少なくとも選択されたターゲット面と結合される、少なくとも１つの熱可塑導電薄膜と、同熱可塑導電薄膜は同第１の熱可塑部からグランドへの導電通路を提供することと、を備えた半導体要素ハンドリングデバイス。
【請求項１７】
前記第１の熱可塑部の選択されたターゲット面は半導体ウェハーハンドリングデバイスの一部であり、同ウェハーハンドリングデバイスは本体シェル及び半導体ウェハーを収容するためのウェハー保持構造を備える、請求項１６に記載のデバイス。
【請求項１８】
前記少なくとも１つの熱可塑導電薄膜は、収容された半導体ウェハーから静電を消散させるべく、前記ウェハー保持構造の少なくとも一部に結合される、請求項１７に記載のデバイス。
【請求項１９】
前記第１の熱可塑部の選択されたターゲット面は半導体チップハンドリングトレイの一部であり、同トレイは、半導体チップを収容するように適合された複数の凹部及び複数の縁部側壁セクションを備える、請求項１６に記載のデバイス。
【請求項２０】
前記複数の縁部側壁セクションのうちの少なくとも１つは、別個の半導体チップハンドリングデバイスと連結可能且つスタック可能に係合するように適合されている、請求項１９に記載のデバイス。
【請求項２１】
前記少なくとも１つの導電薄膜は、収容された半導体チップから静電を消散させるための導電通路を供与すべく、前記凹部のうちの複数の凹部及び前記縁部側壁セクションのうちの少なくとも１つに結合されている、請求項２０に記載のデバイス。
【請求項２２】
前記少なくとも１つの導電薄膜は実質的に半透明である、請求項１６に記載のデバイス。
【請求項２３】
前記少なくとも１つの導電薄膜は、実質的に、ポリエステル、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ペルフルオロアルコキシ樹脂、フッ化エチレンプロピレンコポリマ、フッ化ポリビニリデン、ポリメチルメタクリレート、ポリエーテルスルホン、ポリスチレン、及び硫化ポリフェニレンから選択された材料により形成される、請求項１６に記載のデバイス。
【請求項２４】
前記少なくとも１つの導電薄膜は、実質的にポリエーテルエーテルケトンより形成される、請求項１６に記載のデバイス。
【請求項２５】
少なくとも１つの導電熱可塑薄膜を非導電熱可塑材料の少なくとも一部に溶融可能に結合することによって、半導体要素ハンドリングデバイスの静電消散要素を膜インサート成型する方法において、
少なくとも１つの導電熱可塑薄膜を形成する工程と、
成型キャビティを有する成型ユニットにアクセスする工程と、同成型キャビティは少なくとも１つの成型面を備えることと、
形成された前記少なくとも１つの導電熱可塑薄膜を、前記少なくとも１つの成型面の少なくとも一部に沿って前記成型ユニットのキャビティ内に位置決めする工程と、
実質的に溶融状態にある非導電熱可塑材料を、前記少なくとも１つの成型面の形状と適合するように前記成型ユニットのキャビティに射出する工程と、
前記非導電熱可塑材料が、前記少なくとも１つの導電熱可塑薄膜により定義される能力を有するグランドまでの通路を備えた静電消散要素を構成するように、同少なくとも１つの導電熱可塑薄膜と連結可能に結合すべく実質的に凝固する冷却期間を経る工程と、
前記静電消散要素を前記成型ユニットから取り出す工程と、を備える方法。
【請求項２６】
静電消散要素の成型により半導体ウェハーハンドリングデバイスの要素部分が形成される、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記静電消散要素の成型により前記半導体ウェハーハンドリングデバイスの保持構造が形成され、同保持構造は互いに離間する複数の保持シェルフを有し、前記少なくとも１つの導電熱可塑薄膜は同互いに離間する保持シェルフの一部に結合される、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記静電消散要素の成型により複数のチップ収容凹部を有する半導体チップハンドリングトレイの要素部分が形成され、前記少なくとも１つの導電熱可塑薄膜が同複数のチップ収容凹部を画定する少なくとも１つの面に結合される、請求項２５に記載の方法。
【請求項２９】
スタック可能な複数の半導体チップハンドリングトレイのそれぞれにおける前記少なくとも１つの導電熱可塑薄膜の間の導電連通を容易にすべく、同少なくとも１つの導電熱可塑薄膜が、前記複数のチップ収容凹部を画定する少なくとも１つの面及び前記半導体チップハンドリングトレイの複数の側壁セクションのうちの少なくとも１つに結合される、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記少なくとも１つの導電熱可塑薄膜を形成することは多層膜ラミネートを形成することを含み、膜層のうちの少なくとも１つは導電熱可塑膜である、請求項２５に記載の方法。
【請求項３１】
前記多層膜ラミネートは少なくとも２つの膜層を備え、同少なくとも２つの膜層のうちの第１の膜層は、同少なくとも２つの膜層の第２の膜層とは測定可能に異なるレベルの導電性を有する、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記少なくとも１つの導電熱可塑薄膜を形成することは、少なくとも１つの実質的に半透明な導電熱可塑薄膜を形成することを含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項３３】
前記少なくとも１つの導電熱可塑薄膜を形成することは、ポリエステル、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ペルフルオロアルコキシ樹脂、フッ化エチレンプロピレンコポリマ、フッ化ポリビニリデン、ポリメチルメタクリレート、ポリエーテルスルホン、ポリスチレン、及び硫化ポリフェニレンから選択された材料により実質的に構成される前記少なくとも１つの導電熱可塑薄膜を形成することを含む、請求項２５に記載のデバイス。
【請求項３４】
前記少なくとも１つの導電熱可塑薄膜を形成することは、実質的にポリエーテルエーテルケトンにより構成される同少なくとも１つの導電熱可塑薄膜を形成することを含む、請求項２５に記載のデバイス。
【請求項３５】
半導体要素を収容可能な複数の凹部形成部と、
別の半導体チップハンドリングトレイとのスタック性を促進するように適合された、外側縁壁部と、
収容可能な半導体チップからグランドへの導電通路を供与すべく、インサート成型プロセスによって、少なくとも複数の凹部形成部及び前記外側縁壁部の少なくとも一部に結合された、少なくとも１つの導電熱可塑薄膜と、を備える半導体チップハンドリングトレイ。
【請求項３６】
前記チップハンドリングトレイの前記外側縁壁部の少なくとも一部に成型された前記少なくとも１つの導電熱可塑薄膜の一部は、静電電荷を消散させるために、スタック可能に収容可能な第２のチップハンドリングトレイへの導電連通を供与する、請求項３５に記載のチップハンドリングトレイ。
【請求項３７】
前記少なくとも１つの導電熱可塑薄膜は実質的に半透明である、請求項３５に記載のチップハンドリングトレイ。
【請求項３８】
前記少なくとも１つの導電薄膜は、実質的に、ポリエステル、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ペルフルオロアルコキシ樹脂、フッ化エチレンプロピレンコポリマ、フッ化ポリビニリデン、ポリメチルメタクリレート、ポリエーテルスルホン、ポリスチレン、及び硫化ポリフェニレンから選択された材料により形成される、請求項３５に記載のチップハンドリングトレイ。
【請求項３９】
前記少なくとも１つの導電薄膜は、実質的にポリエーテルエーテルケトンにより形成される、請求項３５に記載のチップハンドリングトレイ。
【請求項４０】
少なくとも１つの導電膜を備えた半導体要素ハンドリングデバイスの少なくとも一部を成型するための、導電膜インサート成型システムにおいて、
前記半導体ハンドリングデバイスの少なくとも一部を成形するための量の、実質的に溶融状態にある非導電ポリマ材料と、
成型キャビティ及び少なくとも１つの成型面を有する成型ユニットと、同成型キャビティ及び少なくとも１つの成型面は、前記量の実質的に溶融状態にある非導電ポリマ材料を収容するように適合されていることと、
成型プロセスの際、前記量の実質的に溶融状態にある非導電ポリマ材料と永久的に結合させるべく、前記少なくとも１つの成型面の少なくとも一部に沿って、前記成型キャビティ内に、少なくとも１つの導電薄膜をインサート可能であることと、を備えるシステム。
【請求項４１】
前記少なくとも１つの導電薄膜は実質的に半透明である、請求項４０に記載のシステム。
【請求項４２】
前記少なくとも１つの導電薄膜は、実質的に、ポリエステル、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ペルフルオロアルコキシ樹脂、フッ化エチレンプロピレンコポリマ、フッ化ポリビニリデン、ポリメチルメタクリレート、ポリエーテルスルホン、ポリスチレン、及び硫化ポリフェニレンから選択された材料により形成される、請求項４０に記載のシステム。
【請求項４３】
前記少なくとも１つの導電薄膜は、実質的にポリエーテルエーテルケトンにより形成される、請求項４０に記載のシステム。
【国際調査報告】
2005510868.tif 000012