JP2020174071A - 基板収納容器 - Google Patents

Abstract

【課題】基板とリテーナとの当接部における接触半径を低減して基板に対する樹脂付着を抑制できる基板収納容器を提供する。【解決手段】容器本体５と、容器本体５内に収納可能な基板８の周縁部を保持するためのフロントリテーナ１とを備え、フロントリテーナ１は、基板８の表面に平行な方向に視る断面視で、Ｖ字状の形態をなす第１斜面２１及び第２斜面２２を有し、第１斜面２１及び第２斜面２２は、それぞれ、前記断面視で、基板の８縁部と当接する領域において、該縁部に近づく側に凸となる湾曲面２１ａ、２２ａを有する。【選択図】図２

Description

本開示は、半導体ウェーハやマスクガラスなどの基板を収納し、基板の保管、運搬などに用いられる基板収納容器に関する。

半導体ウェーハやマスクガラスなどの基板を収納する基板収納容器には、図６に示すように、前面に基板８の出し入れのための開口部を有する容器本体５と、この開口部を塞いで密閉する蓋体６とを備えるものがある（特許文献１、２、３）。蓋体６の内面側には、基板８が基板収納容器内で回転したりがたついたりしないように、保持部材であるフロントリテーナ１が設けられる。また、容器本体５の側壁には基板８の周縁部を水平に支持する棚状の支持部７が、垂直方向に一定間隔で設けられ、複数の基板８が垂直方向に並べられて収納される。

蓋体６に設けられるフロントリテーナ１は、基板８側に張り出す弾性片３を備え、蓋体６が容器本体５に取り付けられたとき、基板８の周縁部を容器本体５の奥へと押し込む。弾性片３の基板８に当接する部分には、特許文献１、２、３に開示されるように、断面が略Ｖ字状又は略Ｙ字状をした保持溝２が個々の基板８に対して形成されている。蓋体６が容器本体５の開口部を密閉すると、フロントリテーナ１は基板８の周縁部を略Ｖ字状の保持溝２で位置決めして容器本体５の奥へと押し込むと共に保持し、基板８の回転及びがたつきを防止する。

また、特許文献１にはフロントリテーナ１の略Ｖ字状の保持溝２と、容器本体に設けられた略Ｖ字状の容器本体溝９とによって、基板８が支持部７から浮いた状態で保持される基板収納容器が開示されている。収納された基板８は支持部７に接していないため、振動や衝撃が加わっても、基板８と支持部７が擦れたりすることがなく、基板の汚染や塵埃の発生を防止できる。

基板８が支持部７から浮いた状態で基板収納容器に保持される過程について、図７、図８の断面図に基づいて説明する。なお、図６に示すように基板収納容器には複数の基板８が収納され、各基板８に対して保持溝２、容器本体溝９、及び支持部７が設けられるが、図７、図８ではその中の１枚の基板８に関する構成について説明する。

基板８を収納する際、開口部から容器本体５内に搬入された基板８は、蓋体６が閉じられるまで、図７（ａ）に示すように容器本体５の側壁に設けられた支持部７に載置される。この状態で容器本体５の開口部を蓋体６で密閉すると、蓋体６の内面側に配置されているフロントリテーナ１が、蓋体６と一緒に図７（ｂ）の矢印方向に移動して、弾性片３が基板８を容器本体５の奥側へと押し込む。押し込まれた基板８は、Ｖ字状の容器本体溝９とＶ字状の保持溝２の斜面を滑り上がり、図７（ｂ）に示すように基板８の周縁部が、容器本体溝９と保持溝２の底に嵌り、支持部７から浮いた状態で保持される。

図８は容器本体５から蓋体６とフロントリテーナ１を取り外すときの状態を示す図である。蓋体６により密閉された基板収納容器内で、基板８は図８（ａ）に示すように弾性片３に形成された保持溝２と、容器本体の側壁に形成された容器本体溝９によって保持されている。蓋体６と一緒にフロントリテーナ１が外されると、弾性片３からの押圧力が無くなり、基板８は図８（ｂ）に示すように自重によって容器本体溝９と保持溝２の斜面を滑り落ち、支持部７の上に載置される。

図９に示すように、弾性片３と当接する基板８の縁部は、通常、所定の曲率半径を有する凸状の湾曲面となっており、基板保持状態では、この湾曲面が保持溝２を形成する斜面に当接している。弾性片３は、通常、基板８よりも柔らかい樹脂で形成されているので、運搬中に発生する振動等で基板８と弾性片３が擦れると、基板８に弾性片３の樹脂が付着する虞がある。基板８に付着した樹脂は、デバイスメーカが基板８からデバイスを製造する際、製造工程で不良を発生させる可能性がある。

特開２００６−３３２２６１号公報 特開２０１５−１３５８８１号公報 特開２００５−３２００２８号公報

そこで、１つの側面では、本発明は、基板とリテーナとの当接部における接触半径を低減して基板に対する樹脂付着を抑制できる基板収納容器を提供することを目的とする。

１つの側面では、以下のような解決手段を提供する。
（１）容器本体と、前記容器本体内に収納可能な基板の周縁部を保持するための第１リテーナとを備え、前記第１リテーナは、前記基板の表面に平行な方向に視る断面視で、Ｖ字状の形態をなす第１斜面及び第２斜面を有し、前記第１斜面及び前記第２斜面は、それぞれ、前記断面視で、前記基板の縁部と当接する領域において、該縁部に近づく側に凸となる湾曲面を有する、基板収納容器。

（２）上記（１）の構成において、前記湾曲面の曲率半径は、約１ｍｍ以上かつ約９ｍｍ以下の範囲内であることを特徴とする。本明細書において、「約」とは、±１０％以内の誤差を許容する概念である。

（３）上記（１）又は（２）の構成において、前記第１斜面及び前記第２斜面は、前記断面視で、互いに対して約８０度以上かつ約１２０度以下の範囲内の角度をなすことを特徴とする。

（４）上記（１）〜（３）のいずれか１つの構成において、前記第１リテーナは、前記容器本体の開口部を塞ぐ蓋体に設けられることを特徴とする。

（５）上記（１）〜（４）のいずれか１つの構成において、前記第１リテーナとは異なる周位置で前記基板の周縁部を保持するための第２リテーナを更に備え、前記第２リテーナは、前記断面視でＶ字状の形態をなす第３斜面及び第４斜面を有し、前記第３斜面及び前記第４斜面は、それぞれ、前記断面視で、前記基板の縁部と当接する領域において、該縁部から離れる側に凸となる湾曲面、又は、該縁部に近づく側に凸となる湾曲面を有することを特徴とする。

１つの側面では、本発明によれば、基板とリテーナとの当接部における接触半径を低減して基板に対する樹脂付着を抑制できる基板収納容器を提供することが可能となる。

本発明の実施形態の保持溝と容器本体溝の断面形状を示す図である。 本発明の実施形態の保持溝の断面形状を示す拡大図である。 本発明の実施形態の保持溝と従来の保持溝を３００ｍｍの半導体ウェーハに適用した場合の接触半径を示す図である。 本発明の実施形態の保持溝と従来の保持溝を２００ｍｍの半導体ウェーハに適用した場合の接触半径を示す図である。 本発明の実施形態の保持溝と従来の保持溝を４５０ｍｍの半導体ウェーハに適用した場合の接触半径を示す図である。 基板収納容器の構成を示す斜視図である。 従来のフロントリテーナが基板を押し込む過程を示す図である。 従来のフロントリテーナが外される過程を示す図である。 従来のフロントリテーナが基板を保持した状態を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について添付図面に基づいて説明する。

［基板収納容器］
本発明の第１実施形態の基板収納容器は、図６に示すように前面に開口部を有するいわゆるフロントオープンボックスタイプの容器本体５と、この容器本体５の開口部を塞ぐ蓋体６と、蓋体６に設けられるフロントリテーナ１とを備える。

容器本体５の側壁には、基板８の周縁部を水平に支持する一対の支持部７（図６では片側の支持部のみを示す）が、垂直方向に一定間隔で形成されている。支持部７は、容器本体５から内方に突出する棚状の部材であり、容器本体５の開口部が開いた状態では、基板８が支持部７によって水平に支持される。

容器本体５と蓋体６は、例えばポリカーボネート、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリブチレンテレフタレート、ポリアセタール、液晶ポリマー、シクロオレフィンポリマーなどの合成樹脂から形成することができる。また、これらの樹脂に、カーボンパウダー、カーボン繊維、カーボンナノチューブなどを添加して、導電性を付与することもできる。

蓋体６には、フロントリテーナ１（第１リテーナ）が取り付けられ、蓋体６とフロントリテーナ１が一体となって、容器本体５に取り付け、又は取り外しが行われる。フロントリテーナ１は、矩形状の枠体４と、この枠体４から短冊状に分岐されて基板８側に張り出す片持ち状の弾性片３とを備えている。弾性片３には、フロントリテーナ１が蓋体６と共に容器本体５に取り付けられたとき、基板８の周縁部を保持する保持溝２が形成される。

なお、本実施形態では、弾性片３を枠体４から短冊状に分岐される片持ち状の弾性片３としたが、弾性片３の形状はこれに限定されるものではない。例えば、連結して両持ち状に形成した弾性片とすることも、枠体４の中央に別の弾性片の列を追加した構成とすることもできる。また、弾性片３に形成される保持溝２の数、及び長さは、収容する基板８が回転したりがたついたりしないように保持できるものであればよい。

図１に示すように、容器本体５の側壁又は背壁には、保持溝２と共同して基板８の周縁部を保持する略Ｖ字状の容器本体溝９（第２リテーナ）が形成される。保持溝２と容器本体溝９の中心線ＣＬは、蓋体６が容器本体５に取り付けられた状態で、同一の高さで水平となるように設定される。基板８の周縁部は、保持溝２の底と容器本体溝９の底に位置決めされ保持されるので、基板８は、この中心線ＣＬ上に水平に保持され、支持部７から浮いた状態となる（背景技術の説明参照）。

［保持溝の断面形状］
図１及び図２に示すように、保持溝２は、基板８の表面に平行な方向に視る断面視で、Ｖ字状の形態をなす第１斜面２１及び第２斜面２２を有する。第１斜面２１が保持溝２の中心線ＣＬとなす傾斜角α、及び第２斜面２２が保持溝２の中心線ＣＬとなす傾斜角βは、それぞれ、約４０度以上かつ約６０度以下とすることが好ましい。なわち、第１斜面２１及び前記第２斜面２２は、断面視で、約８０度以上かつ約１２０度以下の範囲内の角度をなす。このような保持溝２によれば、基板８の周縁部を溝底に導いて位置決めしつつ溝底で確実に保持できる。

第１斜面２１及び第２斜面２２は、それぞれ、基板８の表面に平行な方向に視る断面視で、基板８の縁部と当接する領域において、該縁部に近づく側に凸となる湾曲面２１ａ、２２ａを有する。具体的には、図２に示すように、第１斜面２１及び第２斜面２２に、それぞれ、異なる曲率中心Ｃ１、Ｃ２を持つ湾曲面２１ａ、２２ａを設ける。基板８の縁部は、所定の曲率半径を有する凸状の湾曲面であり、このような縁部が湾曲面２１ａ、２２ａに当接すると、後述するように当接部における接触半径が低減して基板８に対する樹脂付着を抑制することが可能になる。

［接触面積のシミュレーション］
つぎに、基板８の縁部と保持溝２の斜面２１、２２との当接部における接触面積のシミュレーションについて説明する。このシミュレーションでは、以下に示すヘルツの公式（数１）を用い、３種類の基板８（直径３００ｍｍ、２００ｍｍ、４５０ｍｍの半導体ウェーハ）を、曲率半径が、それぞれ、１ｍｍ、３ｍｍ、６ｍｍ、９ｍｍ、１２ｍｍ、１５ｍｍ、１８ｍｍ、２１ｍｍの湾曲面２１ａ、２２ａで保持した場合と、平面で保持した場合の接触半径を算出した。

上記の数式において、
記号ａは、基板８の縁部と斜面２１、２２との接触半径（ｍｍ）である。
記号Ｐは、基板保持状態で当接部に生じる荷重（Ｎ）であり、基板８の直径が３００ｍｍのとき０．８０Ｎ、２００ｍｍのとき０．２０Ｎ、４５０ｍｍのとき７．８０Ｎとした。
記号ｖ_１は、基板８のポアソン比であり、０．２６とした。
記号ｖ_２は、斜面２１、２２のポアソン比であり、０．３８とした。
記号Ｅ_１は、基板８の縦弾性係数（ＭＰａ）であり、１６００００ＭＰａとした。
記号Ｅ_２は、斜面２１、２２の縦弾性係数（ＭＰａ）であり、２３５０ＭＰａとした。
記号Ｒ_１は、基板８の縁部の曲率半径（ｍｍ）であり、基板８の直径が３００ｍｍのとき０．３０ｍｍ、２００ｍｍのとき０．２０ｍｍ、４５０ｍｍのとき０．４５ｍｍとした。
記号Ｒ_２は、斜面２１、２２の曲率半径（ｍｍ）であり、上記８種類の曲率半径と平面の場合の値を使用した。

図３は、本発明の実施形態の保持溝２と従来の保持溝を３００ｍｍの半導体ウェーハに適用した場合の接触半径を示す図、図４は、本発明の実施形態の保持溝２と従来の保持溝を２００ｍｍの半導体ウェーハに適用した場合の接触半径を示す図、図５は、本発明の実施形態の保持溝２と従来の保持溝を４５０ｍｍの半導体ウェーハに適用した場合の接触半径を示す図である。

図３〜図５に示すように、上記シミュレーションの結果、基板８の縁部と保持溝２の斜面２１、２２との当接部における接触半径（凡例“凸Ｒ接触半径”に対応する特性参照）は、３種類の基板８（直径３００ｍｍ、２００ｍｍ、４５０ｍｍの半導体ウェーハ）のいずれを保持する場合であっても、曲率半径が、それぞれ、１ｍｍ、３ｍｍ、６ｍｍ、９ｍｍ、１２ｍｍ、１５ｍｍ、１８ｍｍ、２１ｍｍの湾曲面２１ａ、２２ａで保持した場合、平面で保持した場合の接触半径（凡例“平面接触半径”に対応する特性参照）よりも小さくなることが判明した。特に、湾曲面２１ａ、２２ａの曲率半径が、約１ｍｍ〜約９ｍｍの範囲において、接触半径の低減が顕著であった。

以上、本発明を実施の形態に基づき説明したが、本発明は実施の形態例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能である。

例えば、上記実施形態では、本発明の第１斜面及び第２斜面を有する第１リテーナとして基板収納容器の蓋体に設けられるフロントリテーナを例示しているが、本発明の第１斜面及び第２斜面は、容器本体５側の容器本体溝９等、フロントリテーナ以外のリテーナ（第２リテーナ）に適用してもよい。

図１を参照して具体的に説明すると、容器本体溝９は、基板８の表面に平行な方向に視る断面視でＶ字状の形態をなす第３斜面９１及び第４斜面９２を有し、前記断面視で、第３斜面９１及び第４斜面９２は、図１において平面であるが、基板８の縁部と当接する領域において、該縁部に近づく側に凸となる湾曲面を有してもよい。また、第３斜面９１及び第４斜面９２は、該縁部から離れる側に凸となる湾曲面、換言すると、縁部に近づく側に凹となる湾曲面を有してもよい。この場合、容器本体溝９の断面形状は、該縁部から離れる側に凸となる湾曲面を有する形態、該縁部に近づく側に凸となる湾曲面を有する形態、平面である形態の順に好ましい。

１ フロントリテーナ
２ 保持溝
２１ 第１斜面
２１ａ 湾曲面
２２ 第２斜面
２２ａ 湾曲面
３ 弾性片
４ 枠体
５ 容器本体
６ 蓋体
７ 支持部
８ 基板
９ 容器本体溝
９１ 第３斜面
９２ 第４斜面

Claims (5)

1. 容器本体と、
   前記容器本体内に収納可能な基板の周縁部を保持するための第１リテーナとを備え、
   前記第１リテーナは、前記基板の表面に平行な方向に視る断面視で、Ｖ字状の形態をなす第１斜面及び第２斜面を有し、
   前記第１斜面及び前記第２斜面は、それぞれ、前記断面視で、前記基板の縁部と当接する領域において、該縁部に近づく側に凸となる湾曲面を有する、基板収納容器。
2. 前記湾曲面の曲率半径は、約１ｍｍ以上かつ約９ｍｍ以下の範囲内である、請求項１に記載の基板収納容器。
3. 前記第１斜面及び前記第２斜面は、前記断面視で、約８０度以上かつ約１２０度以下の範囲内の角度をなす、請求項１又は２に記載の基板収納容器。
4. 前記第１リテーナは、前記容器本体の開口部を塞ぐ蓋体に設けられる、請求項１〜３のうちのいずれか１項に記載の基板収納容器。
5. 前記第１リテーナとは異なる周位置で前記基板の周縁部を保持するための第２リテーナを更に備え、
   前記第２リテーナは、前記断面視でＶ字状の形態をなす第３斜面及び第４斜面を有し、
   前記第３斜面及び前記第４斜面は、それぞれ、前記断面視で、前記基板の縁部と当接する領域において、該縁部から離れる側に凸となる湾曲面、又は、該縁部に近づく側に凸となる湾曲面を有する、請求項１〜４のうちのいずれか１項に記載の基板収納容器。

Images