(57)【要約】  本発明の好適な実施形態では、ウエハ保持機構（５０）を、３００ｍｍウエハに適した輸送モジュール（２０）に組み込む。ウエハ保持機構は、輸送モジュールのドア（３０）の内面に取り付けられ、フレームワーク（５２）と、半導体ウエハを輸送モジュール内に固定し、それぞれ第１側壁部および第２側壁部から側方に延び、好ましくは互いに平行な複数の第１ウエハ係合部材および複数の第２ウエハ係合部材（６２，６４）とを含む。ウエハ係合部材の各々は、アーム部（６２Ｂ）と、各側壁部から側方に離間したウエハ係合ヘッド（６２Ｃ）とを含む。複数の第１ウエハ係合部材のウエハ係合ヘッドは、複数の第２ウエハ係合部材のウエハ係合ヘッドに近接している。
2005508814.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のウエハを水平状態で垂直方向に離間して積層した配列で保持する前面開放ウエハ・コンテナであって、該コンテナは、開放前面と、該開放前面を閉鎖するドアとを有するエンクロージャ部を備え、前記ドアが、前記ドアの内面上に縦方向に延び、前記ドアがエンクロージャ部上の定位置にあるときに前記ウエハを係合するウエハ・クッションを備え、該ウエハ・クッションが、１対の横端壁レールと、左縦側壁レールと、右縦側壁レールとを有する剛直な直線状フレームワークと、前記左側壁レールから内側に向かって延びる、ウエハ係合部材の第１縦列と、前記右側壁レールから内側に向かって延びる、ウエハ係合部材の第２縦列とを備えており、各ウエハ係合部材が、それぞれのレールから延出するアーム部と、ウエハ係合ヘッドとを有し、前記左縦側壁レールから延びるウエハ係合部材の列のウエハ係合ヘッドが、前記右縦側壁レールから延びるウエハ係合部材の列のウエハ係合部材の列のウエハ係合ヘッドに近接して位置し、前記ウエハ係合部材が偏向されていない場合には、前記左縦側壁レールから延びるウエハ係合部材の列のアーム部が、前記右縦側壁レールから延びるウエハ係合部材の列のアーム部と平行となっている、前面開放ウエハ・コンテナ。
【請求項２】
請求項１記載の前面開放ウエハ・コンテナにおいて、前記左縦側壁レールから延びるウエハ係合部材の列のウエハ係合ヘッドは、前記右縦側壁レールから延びるウエハ係合部材の列のウエハ係合ヘッドから１センチメートル以内に位置する、前面開放ウエハ・コンテナ。
【請求項３】
請求項１記載の前面開放ウエハ・コンテナにおいて、前記左縦側壁レールから延びるウエハ係合部材の列のウエハ係合ヘッドは、前記右縦側壁レールから延びるウエハ係合部材の列のウエハ係合ヘッドから約５ｍｍの位置にある、前面開放ウエハ・コンテナ。
【請求項４】
請求項１記載の前面開放ウエハ・コンテナにおいて、各ウエハ係合ヘッドは、方形の鋸歯形状のウエハ係合面を有する、前面開放ウエハ・コンテナ。
【請求項５】
請求項４記載の前面開放ウエハ・コンテナにおいて、各ウエハ係合ヘッドは、前記ウエハの端縁を受容する垂直平面を有し、前記平面の高さは、受容するウエハの厚さの少なくとも２倍である、前面開放ウエハ・コンテナ。
【請求項６】
請求項１記載の前面開放ウエハ・コンテナにおいて、前記ウエハ・クッションは一体的に形成されており、かつＰＥＥＫから構成される、前面開放ウエハ・コンテナ。
【請求項７】
請求項１記載の前面開放ウエハ・コンテナにおいて、前記ウエハ・クッションは前記ドアの内面内の凹部に配置され、前記フレームワークは、前記ドアから延出するポスト上に取り付けられる、前面開放ウエハ・コンテナ。
【請求項８】
複数のウエハを水平状態で垂直に離間して積層した配列で保持する前面開放ウエハ・コンテナであって、該コンテナは、開放前面と、該開放前面を閉鎖するドアとを有するエンクロージャ部を備え、前記ドアが、前記ドアの内面上に垂直方向に延び、前記ドアがエンクロージャ部上の定位置にあるときに、前記ウエハを係合するウエハ・クッションを備え、該ウエハ・クッションが、左縦側壁レールと右縦側壁レールとを有する剛直なフレームワークと、前記左側壁レールから内側に向かって延びる、ウエハ係合部材の第１縦列と、前記右側壁レールから内側に向かって延びる、ウエハ係合部材の第２縦列とを備えており、各ウエハ係合部材が、それぞれのレールから延出するアーム部と、ウエハ係合ヘッドとを有し、前記左縦側壁レールから延びるウエハ係合部材の列のウエハ係合ヘッドが、前記右縦側壁レールから延びるウエハ係合部材の列のウエハ係合ヘッドから１センチメートル
以内に位置する、前面開放ウエハ・コンテナ。
【請求項９】
請求項８記載の前面開放ウエハ・コンテナにおいて、前記左縦側壁レールから延びるウエハ係合部材の列のアーム部は、前記ウエハ係合部材が偏向していないとき、前記右縦側壁レールから延びるウエハ係合部材の列のアーム部と平行である、前面開放ウエハ・コンテナ。
【請求項１０】
複数の３００ｍｍウエハを水平状態で垂直に離間して積層した配列で保持する前面開放ウエハ・コンテナであって、該コンテナは、開放前面と、該開放前面を閉鎖するドアとを有するエンクロージャ部を備え、前記ドアが、前記ドアの内面上に垂直方向に延び、前記ドアがエンクロージャ部上の定位置にあるときに、前記ウエハを係合するウエハ・クッションを備え、該ウエハ・クッションが、左縦側壁レールと右縦側壁レールとを有する剛直なフレームワークと、前記左側壁レールから内側に向かって延びる、ウエハ係合部材の第１縦列と、前記右側壁レールから内側に向かって延びる、ウエハ係合部材の第２縦列とを備えており、各ウエハ係合部材が、それぞれのレールから延出するアーム部と、ウエハ係合ヘッドとを有し、前記左縦側壁レールから延びるウエハ係合部材の列のアーム部は、前記ウエハ係合部材が偏向していないとき、前記右縦側壁レールから延びるウエハ係合部材の列のアーム部と平行である、前面開放ウエハ・コンテナ。
【請求項１１】
請求項１０記載の前面開放ウエハ・コンテナにおいて、前記左縦側壁レールから延びるウエハ係合部材の列のウエハ係合ヘッドは、前記右縦側壁レールから延びるウエハ係合部材の列のウエハ係合ヘッドから約１センチメートル以内に位置する、前面開放ウエハ・コンテナ。
【請求項１２】
請求項１記載の前面開放ウエハ・コンテナにおいて、各ウエハ係合ヘッドが、方形鋸歯形状のウエハ係合面を有する、前面開放ウエハ・コンテナ。
【請求項１３】
半導体ディスクを輸送し貯蔵するための装置において用いられるディスク保持機構において、
第１側壁部および第２側壁部を接続するように適合された上面部および底面部を有するフレームであって、前記第１側壁部および第２側壁部が、前記フレームの上面部から底面部まで達する長さを有する、フレームと、
ディスク輸送装置内において半導体ディスクを固定するように適合された複数の第１ディスク係合部材および複数の第２ディスク係合部材とを備え、前記ディスク係合部材は、それぞれの第１側壁部および第２側壁部の内面から側方に、かつ該内面に直交して延出し、前記複数の第１ディスク係合部材は、前記複数の第２ディスク係合部材と平行であり、かつ整合されており、前記ディスク係合部材の各々が、アーム部と、それぞれの側壁部から側方に離間したディスク係合ヘッドとを含み、前記複数の第１ディスク係合部材のディスク係合ヘッドが、前記複数の第２ディスク係合部材のディスク係合ヘッドに近接して配置されており、前記複数の第１ディスク係合部材および第２ディスク係合部材のうち整合されたディスク係合ヘッド同士の近接度の関数として、前記フレームから前記ディスク上に力が加えられる、ディスク保持機構。
【請求項１４】
請求項１３記載のディスク保持機構において、前記ディスク係合ヘッドは、前記半導体ディスクを固定するように適合された凹状の輪郭を有し、該凹状輪郭は、側面フランジに接する中央基部を含み、該中央基部は直立しており、前記側面フランジは、前記中央基部にほぼ直交して延出するように適合されている、ディスク保持機構。
【請求項１５】
請求項１４記載のディスク保持機構において、前記側面フランジは、水平から３０度以下の角度で傾斜した内面を有する、ディスク保持機構。
【請求項１６】
請求項１３記載のディスク保持機構において、前記ディスク係合ヘッドは、前記半導体ディスクを固定するように適合された方形歯状輪郭を有し、前記方形歯状輪郭は、側面フランジに接する中央基部を含み、該中央基部は、前記アーム部の表面と平行な表面と、当該中央基部から垂直に延出するように適合されている側面フランジとを有する、ディスク保持機構。
【請求項１７】
請求項１３記載のディスク保持機構において、前記フレームは、更に、複数の孔と、前記縦側壁レールの各々の上に配置された取付フランジとを備え、前記孔の大きさは、前記ドアから水平に延出するポストに合わせられ、前記フレームワークは前記ディスク輸送装置のドアに固定される、ディスク保持機構。
【請求項１８】
請求項１３記載のディスク保持機構において、前記ディスク係合部材は、前記ディスク保持機構がドア上に取り付けられるときに、前記ドアの内面の下方に配置されるように適合されている、ディスク保持機構。
【請求項１９】
請求項１記載のディスク保持機構において、前記ディスク係合部材の各々は、隣接するディスク係合部材の移動を生ずることなく、撓むように適合されている、ディスク保持機構。
【請求項２０】
半導体設備において複数のウエハを輸送するためのウエハ・キャリアであって、
前記ウエハの挿入および取り出しのための開口を有するハウジングと、
内側に面する表面を有し、前記ハウジングの開口を閉鎖するドアと、
ウエハ保持機構とを備え、該ウエハ保持機構は、
第１側壁部および第２側壁部を接続するように適合された上面部および底面部を有するフレームであって、前記第１側壁部および第２側壁部が、前記フレームの上面部から底面部まで達する長さを有する、フレームと、
前記ウエハ・キャリア内において半導体ディスクを固定するように適合された複数の第１ウエハ係合部材および複数の第２ウエハ係合部材とを備え、前記ウエハ係合部材は、それぞれの第１側壁部および第２側壁部の内面から側方に、かつ該内面に直交して延出し、前記複数の第１ウエハ係合部材は、前記複数の第２ウエハ係合部材と平行であり、かつ整合されており、前記ウエハ係合部材の各々が、アーム部と、それぞれの側壁部から側方に離間したウエハ係合ヘッドとを含み、前記複数の第１ウエハ係合部材のウエハ係合ヘッドが、前記複数の第２ウエハ係合部材のウエハ係合ヘッドに近接して配置されている、ウエハ・キャリア。
【請求項２１】
請求項２０記載のウエハ・キャリアにおいて、前記ウエハ係合ヘッドは、前記半導体ウエハを固定するように適合された凹状の輪郭を有し、該凹状輪郭は、側面フランジに接する中央基部を含み、該中央基部は、前記各側壁部に直交する平面を有し、前記側面フランジは、前記中央基部にほぼ直交して延出するように適合されている、ウエハ・キャリア。
【請求項２２】
請求項２１記載のウエハ・キャリアにおいて、前記ウエハ係合部材の各々のアーム部は、前記各側壁の長さに沿って延びる幅を有し、前記中央基部は、前記アーム部の幅と平行な幅を有し、前記アーム部は、前記アーム部の幅が前記中央基部の幅よりも狭くなるにつれ、偏向を促進するように適合されている、ウエハ・キャリア。
【請求項２３】
請求項２０記載のウエハ・キャリアにおいて、前記フレームは、更に、少なくとも１つの取付孔と、少なくとも１つの側壁部上に配置され、前記フレームを前記ウエハ・キャリアのドアに固定するように適合された取付フランジとを備えている、ウエハ・キャリア。
【請求項２４】
請求項２３記載のウエハ・キャリアにおいて、前記ウエハ係合部材は、前記ウエハ保持機構をドア上に取り付けたときに、前記ドアの内面よりも下方に配置されるように適合されている、ウエハ・キャリア。
【請求項２５】
複数の３００ｍｍウエハを水平状態で垂直に離間して積層した配列でする前面開放ウエハ・コンテナであって、該コンテナは、開放前面と、該開放前面を閉鎖するドアとを有するエンクロージャ部を備え、前記ドアが、前記ドアの内面上に垂直方向に延び、前記ドアがエンクロージャ部上の定位置にあるときに、前記ウエハを係合するウエハ・クッションを備え、該ウエハ・クッションが、左縦側壁レールと右縦側壁レールとを有する剛直なフレームワークと、前記左側壁レールから内側に向かって延びる、ウエハ係合部材の第１縦列と、前記右側壁レールから内側に向かって延びる、ウエハ係合部材の第２縦列とを備えており、各ウエハ係合部材が、それぞれのレールから延出するアーム部と、ウエハ係合ヘッドとを有し、各ウエハ係合ヘッドは、水平側面フランジを介して前記ウエハの端縁を受容する垂直平面を有し、該平面の高さは、受容するウエハの厚さの少なくとも２倍であり、前記側面フランジは、前記垂直平面に対して実質的に垂直である、前面開放ウエハ・コンテナ。
【請求項２６】
請求項２５記載の前面開放ウエハ・コンテナにおいて、前記左縦側壁レールから延びるウエハ係合部材の列のウエハ係合ヘッドは、前記右縦側壁レールから延びるウエハ係合部材の列のウエハ係合ヘッドから約５ｍｍの位置にある、前面開放ウエハ・コンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、２００１年１１月１４日に出願された予備出願第６０／３３２，９７１号の優先権を主張する。
本発明は、半導体ユニットに処理されるウエハ用のキャリアに関する。より詳細には、本発明は、ウエハを水平方向に維持するための密閉可能エンクロージャに用いられるウエハ保持機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
処理機器の様々な箇所における処理の間に、半導体ウエハには多数の工程が実施される。ウエハは、作業位置間を搬送しなければならず、更に必要な処理工程に対応するために、一時的に貯蔵しなければならないことも多い。大抵の場合、係る輸送および貯蔵を行うには、ウエハを密閉コンテナに収容し、ウエハの環境汚染物への露出を極力抑えるようにしている。
【０００３】
ウエハを取り扱い、保管し、出荷するためのキャリアには、多数の機構がこれまでにも知られている。閉鎖可能なコンテナとして構成されるキャリアにおける共通な構成要素の１つに、コンテナ内におけるウエハの位置決めを安定させる成形プラスチック部材があり、クッションとして知られている。係るクッションを有する出荷用コンテナは、例えば、特許文献１〜６に開示されているように、以前から知られている。これらの種類のコンテナは、上端および／または下端に垂直ウエハ受容チャネルおよびクッションを備えるのが通例である。
【０００４】
これらの出荷用機材は、通例、ウエハまたはディスクを直立させる向きで場所から場所に輸送するように設計されているが、殆どの処理作業位置では、ウエハ処理キャリアがウエハを水平向きで保持しなければならない。したがって、多くの処理工程では、ウエハの向きを変更しなければならない。収容したウエハと共にコンテナ全体の向きを変更する場合、ウエハがずれたり、ウエハ・ポケットと擦れ、粒子状物質が発生する虞れがある。
【０００５】
半導体チップに処理するウエハの大型化に対応して、業界は、直立配向コンテナから、ウエハを水平に維持するコンテナへと移行しつつある。係るキャリアで前方のウエハを拘束するために、クッション部材がドアに取り付けられている。このクッション部材は、縦方向にかつウエハの面に対して横断して広がり、各ウエハを垂直線に沿って係合する。このクッションは、ドアの内面に固定することができ、ドアがドア・フレームに挿入される際にクッションはウエハの積層体と係合するようにしており、あるいはドア内の機構にクッションを取り付けて、ドアのドア・フレームに対する入出移動には無関係に、クッションを延出および後退させることもできる。更に詳細な論述については、特許文献７を引用する。その内容は、ここで引用したことによって、本願に援用されるものとする。
【０００６】
直立配向キャリアでは、ウエハ受容チャネルは、水平方向の移動を最少に抑えて、ウエハをしっかりと保持するように設計されている。水平配向キャリアでは、ウエハ受容スロットがウエハの厚さよりも大きく、ウエハを水平方向にコンテナに挿入し、ウエハ・シェルフ上の着座位置に降ろすことができるようになっている。粒子状物質の発生を回避するためには、ウエハ・シェルフ上でウエハの摺動がないことが理想的である。係るキャリアは、現在では輸送用モジュールとして知られており、キャリアによるウエハとの接触を最少に抑えることが望ましい。ウエハとの接触を最少に抑えれば、粒子状物質の発生およびウエハの粒子状物質による汚染の可能性が最少となると考えられる。一例として、特許文献８は、シェルフおよび一体ビーズを特殊な耐摩擦材料で作製し、接触を極力抑えること
を開示している。この特許の内容は、ここで引用したことにより、本願に援用されるものとする。
【０００７】
ウエハを係合するための従来の個別可撓性フィンガは、水平配向ウェハまたは直立配向ウエハのいずれに対しても、Ｖ字形状をなし、底面のウエハ着座部の大きさをウエハの厚さに合わせ、ウエハを固定保持するようになっている。更に、各ウエハは、同じ円周上の位置において支持される。即ち、クッションは直線状の行または列に配置されている。３００ミリ前面開放キャリアでは、キャリア内において最大の密度を可能にしつつ、なおもロボット・アームの挿入および退出のための挿入余裕を確保するように、水平ウエハ間の間隔が業界によって標準化されている。このように垂直空間の量を極力抑えたために、クッションの製造におけるばらつきや、シェルフ上でのウエハの位置ずれによって生じ得る、ウエハ係合部におけるわずかな垂直方向の位置ずれに対して許容度を有するように、垂直方向に整列したウエハ係合フィンガおよびウエハ係合部を有するクッションを製造することが、非常に困難となった。
【特許文献１】米国特許第４，０４３，４５１号
【特許文献２】米国特許第４，２４８，３４６号
【特許文献３】米国特許第４，５５５，０２４号
【特許文献４】米国特許第５，２５３，７５５号
【特許文献５】米国特許第５，２７３，１５９号
【特許文献６】米国特許第５，５８６，６５８号
【特許文献７】米国特許第５，７１１，４２７号
【特許文献８】米国特許第５，７８８，０８２号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、密閉可能ウエハ・エンクロージャにおいてウエハを前方で拘束でき、ウエハ・キャリア内においてウエハががたつかないようにウエハの移動を抑制し、製造上のばらつきを補償し、ウエハ・クッションの係合部分の位置ずれに備えた、ウエハ・クッション・システムが求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の好適な実施形態では、ウエハ保持機構を、３００ｍｍウエハに適した輸送用モジュールに組み込む。ウエハ保持機構は、輸送モジュールのドアの内面に取り付けられる。ウエハ保持機構は、レールとして構成された第１側壁部および第２側壁部と一体的な、同様にレールとして構成された上部および下部を有する直線的なフレームワークを備える。第１側壁レールおよび第２側壁レールは、フレームワークの上部から下部まで達する長さを有する。ウエハ保持機構は、ウエハ係合部材の第１列および第２列も含み、これらは輸送モジュール内部で半導体ウエハの前縁を固定する。ウエハ係合部材は、ウエハ保持フレームワークの第１側壁部および第２側壁部即ちレールから、内側に向かって延び、第１側壁部および第２側壁部に直交する。第１列のウエハ係合部材は、第２側壁レールの長さに沿って配置された第２列のウエハ係合部材と平行であり、第２列のウエハ係合部材と整合されている。ウエハ係合部材の各々は、アーム部即ち直線状アームと、各側壁部から側方に離間したウエハ係合ヘッドとを含む。複数の第１ウエハ係合部材のウエハ係合ヘッドは、複数の第２ウエハ係合部材のウエハ係合ヘッドに近接して、理想的には１センチメートル以内に配置され、アームの偏向の関数として、ディスクに力を加える。ウエハ係合ヘッドは、方形Ｕ字状断面を有し、方形鋸歯のような形状を有するウエハ端縁受容面を備える。各ヘッドは、平坦な直立ランディングと、上側水平フランジおよび下側水平フランジ、即ち拘束部とを有する。
【００１０】
ウエハ保持機構のフレームワークの第１側壁レールおよび第２側壁レールは、複数の孔
と、ウエハ保持機構の輸送モジュールのドアの内面へのはめ込み取り付けを容易にするベース・フランジとを備える。
【００１１】
本発明の特定的な実施形態の目的は、前面開放ウエハ・エンクロージャにおいて、ウエハ保持機構によるウエハの接触を極力抑え、ウエハ・コンテナの垂直中央線の至近でウエハに接触するように、ウエハを前方で拘束することである。更に、特定的な実施形態の目的および利点は、前面ドアに実質的に平行な、またはウエハの挿入および取り出しの方向と直交するウエハ係合アームを提供することである。これによって、ウエハ係合部材は、実質的に純粋な曲げモーメントで半径方向近い方向に偏向することが可能となる。
【００１２】
本発明の特定的な実施形態の目的は、ウエハ・コンテナのドアの内面に堅固に固着するウエハ保持機構を有し、ウエハの係合を正確に制御するウエハ・キャリアを提供することである。
【００１３】
本発明の特定的な実施形態の別の目的および利点は、ウエハとの接触を極力抑え、輸送および貯蔵の間ウエハの汚染を低減することである。本発明のその他の目的、利点、および新規な特徴については、以下に続く説明に部分的に明記され、以下の検討から当業者には部分的に明白となるか、または本発明の実施によって習得することができる。本発明の目的および利点は、添付した特許請求の範囲に特定的に指摘した方法手段および組み合わせによって実現および達成することができる。
【００１４】
尚、図面は例示のみを目的としており、特許請求する発明の範囲を限定する意図はない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１は、本発明の一部と共に、または一部として用いるのに適した、従来技術の前面開放輸送モジュール２０を示す。「輸送モジュール」とは、ウエハおよびレチクルを輸送、貯蔵および／または出荷するために用いられる半導体ウエハまたはレチクル用エンクロージャの一般的な用語である。本例では、輸送モジュール２０は、概略的に、ウエハ（Ｗ）の挿入および搬出のための前面開口２６を規定したドア・フレーム２４を有するエンクロージャ部２２から構成される。エンクロージャ・ドア３０は、前面開口２６を密閉封鎖するように構成され、シール３２と、エンクロージャ部２２上のラッチ受容部３６と係合するラッチ機構３４とを含む。ドアは、概略的に、内側壁即ち内壁３８および外壁４０を備える。内壁および外壁は、ラッチ機構３４を収容する内部空間４２を規定する。
【００１６】
図２および図３は、それぞれ、本発明の実施形態の一例によるウエハ保持機構５０を組み込んだ、図１に示したドアの内壁３８の正面図および断面図である。この実施形態の一例では、ウエハ保持機構５０はドア３０内に配置され、内壁３８の上面に対して引っ込んでいる。係る手法により、モジュール２０のドアの薄型化を促進し、全体的な小型化、軽量化、およびモジュール２０を製造するために必要な材料の量の削減がもたらされる。ウエハ保持機構の実施形態の一例の構造は、図４〜図７に関連して説明する。
【００１７】
図４は、ウエハ保持機構５０を示す。ウエハ保持機構５０は、概略的に、上部５４および下部５６から形成されるフレーム５２を備え、上部５４および下部５６は、第１側壁部、即ち、左縦側壁レール５８と、第２側壁部、即ち、右縦側壁レール６０とを接続する。第１側壁部および第２側壁部５８，６０の長さは、フレーム５２の上部５４から下部５６まで達してもよい。この実施形態の一例では、図４は、側壁部５８，６０の長さよりも約７〜９ｍｍ（例えば、１０．３８ｍｍ）引っ込んだ上部５４および下部５６を示す。フレーム５２の幅Ａは約８８ｍｍ、長さＢは約２４８ｍｍ、高さＣは約１３ｍｍである。
【００１８】
図３および図５を参照すると、側壁部５８，６０の幅Ｄは約６ｍｍ、上側の厚さＤ’は約３ｍｍである。上部５４および下部５６の厚さＥは約２ｍｍである。また、ウエハ保持機構５０は、それぞれ、複数の第１ウエハ係合部材および複数の第２ウエハ係合部材６２，６４も含み、それぞれの第１側壁部および第２側壁部の内面６６から側方に延びている。ウエハ係合部材６２，６４は、複数の半導体ウエハを輸送モジュール内部で固定する。本例では、それぞれ、約２５個のウエハ係合部材６２，６４がある。複数の第１ウエハ係合部材６２は、第１側壁部５８の長さに沿って配置され、複数の第２ウエハ係合部材６４は、第２側壁部６０の長さに沿って配置されている。この実施形態の一例では、フレーム５２の上部および下部が湾曲して、ウエハ係合部材がカンチレバー状に容易に撓むようにしている。加えて、上部５４および下部５６は、上部５４および下部５６の高さが、フレームの中心に近づくに連れて減少するように円弧構造を有する（図５Ａおよび図８）。上部および下部の凹状区間（５４”）は、ウエハ係合部材の直下に配置され、ウエハ係合部材６２，６４の撓みが妨げられないことを保証する（例えば、図５Ａの符号５４’〜５４”）。隣接するウエハ係合部材（例えば、部材６４）の各々の間の、Ｆで示す中心間距離は、約１０ｍｍである。
【００１９】
更に図３および図５に示すように、符号６２Ａ，６４Ａのようなウエハ係合部材の各々は、側壁部５８から側方に配置された、アーム部６２Ｂとウエハ係合ヘッド６２Ｃとを含む。この実施形態の一例では、アーム部６２Ｂは、長い矩形体として構成され、所望の撓み度合いが得られる。円形体（例えば、柱型または円柱）も動作可能であるが、撓みの度合いが大きくなり、制御が一層難しくなる。加えて、アーム部の平衡点は、内面６６にほぼ直交する。係る手法によって、他の公知のウエハ・クッション設計におけるように、所定の角度で上方または下方に向かって突出するアーム部を形成する必要がないため、ウエハ保持機構５０の全体的な成形が簡略化される。アーム部に鋭角がないため、ウエハ保持機構５０のロット毎の製造ばらつきの可能性も低下する。この実施形態の一例では、アーム部６２Ｂの幅は３．３ｍｍ、厚さは約１．８ｍｍである。アーム部の幅対厚さの比は、約１．８４：１であり、これによって、アーム部に所望の撓みが得られる。円形／柱型形状ではなく、矩形カンチレバー構成をアーム部に用いることによって、共振周波数が上昇し、半導体処理設備内で輸送モジュールを移動させる際に、ウエハ係合部材が一層動き難くなる。
【００２０】
また、ウエハ係合部材のアーム部が傾斜を有さない構成にすることによって、アーム部のカンチレバーアーム上にかかるのは純粋な曲げ荷重であり、側壁部材（例えば、側壁６０）に対して鋭角をなすカンチレバーアームにおいて生ずるような、部分的引張または圧縮荷重ではない。ウエハ係合部材６２，６４のアーム部の偏向（δ）は、弾性係数（Ｅ）の関数でもある。
【００２１】
δ＝（ＷＬ３）／（３ＥＩ）
上記式中、Ｗはカンチレバーアーム上の荷重を表し、Ｌは固定カンチレバー点から荷重までの距離を表し、Ｉはカンチレバーアームの断面の慣性モーメントを表す。本例では、アーム部の材料組成は、８０％ＰＥＥＫおよび２０％ＭＣＦ（メタル・カーボン・ファイバ）である。ＰＥＥＫでは、Ｅ＝８．５６５Ｇｐａ（ギガパスカル）であり、ＭＣＦでは、Ｅ＝３．２２６Ｇｐａである。アーム部における偏向量、ウエハ係合ヘッドの設計、および対向するウエハ係合ヘッドの近接度は、協働して作用し、輸送モジュール内において半導体ウエハを固定し、粒子状物質発生の事態を大幅に低減する。
【００２２】
図３、図５および図７を参照すると、ウエハ係合部材６２のウエハ係合ヘッド６２Ｃは、ウエハ係合部材６４のウエハ係合ヘッド６４Ｃに近接している（例えば、ほぼ２インチ以内）。この実施形態の一例では、ウエハ係合ヘッド６２Ｃとウエハ係合ヘッド６４Ｃとの間の距離は、Ｇで示され、約５ｍｍであることが好ましく、好適な実施形態では、１セ
ンチメートル未満としてもよく、また場合によっては、２センチメートル未満としても、多くの機能的利点をなおも保持する。２列のウエハ・ヘッドは、ウエハ・コンテナおよびドアの中央線ＣＬを中心として配されている。対応するウエハ係合ヘッド６２Ｃとウエハ係合ヘッド６４Ｃとを近接させると、ハウジング２２の（後方指示）後端に対してウエハＷを押圧する力の単一点として機能し、これによって、輸送モジュール内の３主要点上でウエハを支持し安定化させる。２つの後方支持部およびウエハ係合ヘッドによって、輸送モジュール内にウエハを保持する際に、ウエハに一層効率的に力を加えることが可能となる。対応するウエハ係合ヘッド間の距離即ち間隔を増大させると、共振周波数が低下し、ウエハが移動する可能性が高くなる。加えて、対応するウエハ係合ヘッドの間隔を増大させると、ウエハ上に別の力点ができ（３点ではなく４点）、これが後に不安定点となる可能性がある。後に、連続的使用による屈曲疲労の結果として、係合ヘッドがウエハ上に等しい力を加えることができなくなると、ウエハの不安定性が表出する虞れがある。整合されたウエハ係合ヘッドの近接度は、ウエハの周面が、整合されたウエハ係合ヘッドに対応する細長体によって形成される面を超えて突出するのを許容するウエハ係合ヘッド間の間隔以下とする。
【００２３】
更に図３および図５を参照すると、ウエハ係合部材と側壁部の底部との間の距離がＨで示されており、これは約１０ｍｍである。一方、ウエハ係合部材の幅は、Ｉで示されており、これは約３．３ｍｍである。フレーム５０は、中実な側壁構造を備え、取付孔およびフランジ、例えば、取付孔６８およびフランジ６９を備え、これらが、エンクロージャ・ドアの内面上のポスト６９．１と係合し、はめ込み取付が容易に行える（図５Ｂ参照）。
【００２４】
図５および図６Ａを参照すると、この実施形態の一例では、ウエハ係合ヘッド６２Ｃ，６４Ｃは、半導体ウエハを固定する四角い歯状の輪郭を有する。四角い歯状の輪郭は、アーム部６２Ｂと平行な中央基部７０を含む。また、ウエハ係合ヘッド６２Ｃの四角い歯状の輪郭は、上部フランジ７２および下部フランジ７４も含み、上部フランジ７２および下部フランジ７４は互いに平行で、中央基部７０から上方に向かって垂直に延びている。ウエハ係合部材６２のアーム部６２Ｃの幅は、Ｉで示されており（Ｉは約３．３ｍｍ）、側壁部５８の長さに沿って延びている。中央基部７０の幅は、Ｊで示されており（Ｊは約４．６ｍｍ）、アーム部６２Ｂの幅と平行であり、その寸法は約５ｍｍである。この実施形態の一例では、アーム部６２Ｂの幅は、中央基部７０の幅よりも小さい。
【００２５】
アーム部６２Ｂおよびウエハ係合ヘッド６２Ｃは、ウエハ係合ヘッド６２Ｃが半導体ウエハ（Ｗ）と接触すると、後方に偏向することができる。図６Ａに示すように、ヘッド６２Ｃがウエハ（Ｗ）と接触すると、係合ヘッド６２Ｃは位置７０Ａ，７２Ａ，７４Ａから後方に偏向する。加えて、ヘッド６２Ｃの四角い歯状の輪郭は、ウエハをフランジ７２とフランジ７２と間にしっかりと固定し、ウエハの移動を抑え、がたつきの問題を克服する。フランジ７２，７４は、ウエハが「移動する」、即ち、飛び出して解放されるのを防止するのに十分な長さに構成されている。ウエハ係合ヘッドの中央基部７０の幅（または深さ）を大きく取っていることにより、成形の間に発生し得る、または過度の磨耗によって発生し得るウエハ係合ヘッドの位置決めのばらつきを許容することができる。加えて、フランジ７０の幅を大きく取っていることにより、ドアの多少の位置ずれは補償される。
【００２６】
関連する実施形態では、ウエハ係合ヘッド６２Ｃ，６４Ｃは、Ｖ字状溝で形成することができ、ここに開示および記載した側面には必ずしも限定されない。
図６Ｂは、本発明の実施形態の一例によるウエハ保持機構のウエハ係合ヘッド部の別の構成例によって係合させたウエハの断面図である。この実施形態の一例では、ヘッド６２Ｃ’の凹状輪郭は、三角形部分７２’，７４’を含む。これらは、ウエハの係合ヘッドへの挿入を容易にするだけでなく、輸送モジュールを移動させるときに、ウエハが「移動する」のを防止する。ヘッド６２Ｃ’の内側の幅Ｏは約４．６ｍｍであり、外側の幅Ｐは約
５．４ｍｍであり、高さＱは約４．５ｍｍである。三角形部分７２’，７４’は、Ｎ度の角度で傾斜しており、Ｎは３０度以下であることが好ましい。角度Ｎが３０度を超えると、ウエハが「移動して」係合ヘッドから外れる可能性が高まる。
【００２７】
三角形部分７２’，７４’の長さ（Ｑ）は、ウエハＷを係合ヘッド６２Ｃ’内に保持するのにも役立つ。この実施形態の一例では、Ｑ／Ｐの比率は約０．８３対１である。Ｑ／Ｐ比が１：１に近づくに連れて、保持が改善する。
【００２８】
図７は、図１のウエハ・キャリアの一部の上面図であり、ウエハ・キャリア内にウエハを保持する、本発明の実施形態の一例による１組のウエハ係合部材を示す。この実施形態の一例では、ウエハ保持機構５０は、ウエハ係合部材６２，６４によって、ウエハ（Ｗ）をその位置に保持する。更に具体的には、ウエハ係合ヘッド６２Ｃ，６４Ｃは、ウエハをウエハ端縁にて係合し、動揺の問題に繋がる可能性がある前方（Ｚ方向）の移動を防止する。しかしながら、必要な場合には、ウエハ（Ｗ）は軸線方向に移動可能である。本例では、ウエハ係合ヘッド６２Ｃ，６４Ｃは、凹状輪郭または四角い歯状の輪郭に形成されており、一定かつ対称的にウエハに接触し、エンクロージャ・ドアの閉鎖の際少ない力で偏向する。半導体ウエハの輸送モジュール内への装着に関する更に詳細な説明については、クランポチッチ（Ｋｒａｍｐｏｔｉｃｈ）らの米国特許第６，０８２，５４０号、およびボアズ（Ｂｏｒｅｓ）らの米国特許第６，２６７，２４５号を参照する。これらの内容は、参照により、本願に援用されることとする。
【００２９】
前面開放ウエハ・コンテナに収容されるウエハは、特に３００ｍｍ以上の場合、非常に高価であるため、フロント・ドアによるウエハ保持における正確な制御および一貫性が非常に重要となる。係る正確な制御を促進するには、各ウエハ係合部材の撓みを分離する。
【００３０】
ウエハを拘束するには、従来では、２列のウエハ係合ヘッドおよび細長体から成るフレームワークを利用する場合がある。このフレームワークをドアの内面に固定させるには、通常、フレームワークを側方内側に向かって偏向させ、内側ドア中央凹部に位置するスロット内に挿入する等のような種々の手段によって行う。係る従来のウエハ保持機構では、個々のウエハ係合部材の分離が不十分である。１つのウエハ係合部材の偏向力の一部がフレームワークに伝わる可能性があり、更に前述の１つの部材に近接するウエハ係合部材（または係合部材の列全体）の移動を生ずる原因になり得る。個々のウエハ係合部材の移動を分離することができないと、ウエハ・コンテナ内における正確な制御およびウエハ保持の必要性と相反することになる。
【００３１】
従来技術とは反対に、本発明は、各組のウエハ係合部材の側方の撓みを最大限可能とし、しかも隣接する組のウエハ係合部材やフレーム５２には力や移動は全く伝わらない。実施形態の一例では、ウエハ係合部材６２Ａの撓みは、非撓み位置（図６Ａの７０Ａ，７２Ａ，７４Ａ参照）から約１０度である。加えて、ウエハ保持機構５０は、ウエハ間、すなわち、1 つのウエハの上面と他のウエハの底面との間の間隔を、約１１ｍｍの距離に維持する。
【００３２】
従来のウエハ・コンテナのドアは、内側に面した表面と、中央に位置する内側ドア凹部とを有する。図３は、本発明の実施形態の一例によるドア４０およびウエハ保持機構の内側部分の側面図である。Ｒで示す凹部の幅は、約２１ｍｍとするとよい。この構成によって、ドア４０をハウジング２２に取り付ける際に、ウエハ係合部材が、ウエハ・コンテナ内に個別に装着された各ウエハに加える力が減少するという利点が得られる。閉鎖時に有害となり得る力を加えることなく、ウエハはウエハ・コンテナ内に保持され続ける。
【００３３】
以上説明した種々の実施形態は、ウエハ保持機構上に、ウエハを押し戻すための硬いス
トップ・タッチと、ウエハを包囲して、ウエハの位置ずれまたは交差挿入(cross-slotting)を防止するウエハ係合ヘッドと、ウエハのクリープを抑制または排除するウエハ係合ヘッドの輪郭を提供する。関連する実施形態では、保持機構は、キャリアに入れて大量に移動させるレチクルまたはその他のディスクのようなディスクを保持するために用いることができる。
【００３４】
実施形態の一例では、ウエハ保持機構５０は、主にポリエーテルエチルケトン（ＰＥＥＫ：polyetheretherketone）で成形するとよい。ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ：polytetrafluoroethyelene）を少量、例えば、５％添加してもよい。ＰＥＥＫは、適当に剛性があり、かつ弾力を有するウエハ保持機構が得られる。ウエハ係合部材の偏向量の一例は、非偏向位置から約０．０４０インチである。加えて、ＰＥＥＫは、出荷の間輸送モジュール２０内において粒子状物質の発生を低減するのに役立つ。
【００３５】
本発明は、その主旨や本質的な属性から逸脱することなく、別の具体的な形態でも具現化することができ、したがって、本実施形態はあらゆる観点において、限定的ではなく例示に解釈することを望み、前述の説明ではなく、添付した特許請求の範囲を参照して、本発明の範囲を示すこととする。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明を組み込むのに適した、ウエハを水平に向けて保持するウエハ・キャリアの斜視図。
【図２】本発明の実施形態の一例によるウエハ保持機構を組み込んだ、図１に示すドアの内部の正面図。
【図３】図２に示したドア内に配置した、本発明の実施形態の一例によるウエハ保持機構の断面図。
【図４】本発明の実施形態の一例によるウエハ保持機構の別の斜視図。
【図５】本発明の実施形態の一例によるウエハ係合部材の拡大斜視図。
【図６Ａ】本発明の実施形態の一例によるウエハ保持機構のウエハ係合ヘッドの構成例によって係合させたウエハの断面図。
【図６Ｂ】本発明の実施形態の一例によるウエハ保持機構のウエハ係合ヘッドの別の構成例によって係合させたウエハの断面図。
【図７】ウエハ・キャリア内でウエハを保持する、本発明の実施形態の一例による１組のウエハ係合部材を示す、図１のウエハ・キャリアの一部の上面図。
【図１】
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【図３】
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【図２】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【国際調査報告】
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