JP3539735B2 - 動的連結体を有する搬送用および輸送用カセット - Google Patents

Description

発明の背景
I.発明の分野
本発明は、種々の対象物を搬送および輸送するためのカセットに関する。さらに詳しくは、本発明は、ウエハ、剛性の記憶ディスク、フラットパネルディスプレイ、液晶ディスプレイ、またはフォトマスクを保持するために特に設計されたカセットに関する。本発明は、例えば、300mm以上の直径を有するウエハのような比較的大きい対象物を保持するのに使用する場合に特に有用である。ただし、本発明に従って作製されたカセットは、より小さい対象物を保持するのに使用することもできる。
II.従来技術の説明
シリコンウエハ、剛性の記憶ディスク、フラットパネルディスプレイ、液晶ディスプレイ等を保持するために、種々の容器が当業界において使用されてきた。この種の対象物は、極めて脆い傾向があるため、製造施設内である地点から他の地点へと輸送される際に保護されなければならない。この種の対象物を輸送のためにカセットに担持させることは、保護を与える有効な手段であることが示されている。
初期のカセットは、重くて嵩張り、かつ高価であった。また、このような初期のカセットは、それが機能すべき環境において十分に適合してもいなかった。このような環境において使用される熱や強い化学物質により、この種の従来技術によるカセットは、しばしば劣化され、処理の際に曲がり、撓み、捻れ、または破損さえも生じていた。カセットに対するこのように損傷により、カセット内に保存された対象物が破壊されることがしばしばあったと考えられる。
このような捻れを阻止するために、後期のカセットの設計においては、カセットを強化するための種々のガセット、支持体、またはＨバーを設けることにより、従来技術の欠点を克服することが試みられた。また、テフロン（商標名）のような材料も使用された。このような材料は、対象物が日常的に供せられる化学的エッチング処理に耐え得るように選択されたものである。この種の技術は、約150mm以下の長さまたは直径を有するような比較的小さい対象物を保持するように設計されたカセットについては適切であった。しかしながら、半導体および電子工業における現在の潮流からすれば、より大きい寸法の対象物を収容することのできる新しいカセットの設計が必要である。このようなカセットは、高温または強い化学物質に供せられた場合であっても、撓み、捻れ、曲げ、または破損を生じ得ないように設計されていなければならない。さらに、このような対象物の寸法および重量が与えられた場合、ロボットによる取扱いがますます重要となっており、これにより、カセットに関して、処理装置に対してカセットの指標を示して位置決めする助成を行うことのできる構造が必要とされている。
発明の要旨
本発明は、大きな直径のウエハ（すなわち、300mm以上の直径を有するもの）および同様の寸法の他の対象物を収容するために特に設計されたカセットに向けられたものである。この種のカセットは、同様に、より小さい対象物を保持することもできる。使用に際してカセットの捻れ、曲げ、撓み、または破損を阻止する独特の強化構造が設けられている。このような強化構造は、カセットを作製するのに使用される材料の量が低減されるように設計されており、これによりコストおよび重量が低減される。
また、本発明は、容易に浄化されるカセットも提供する。この種のカセットは、離間した平行な配向において対象物を保持することができるものであり、これにより、対象物は、損傷を生起する相互の接触に至ることはない。また、カセットは、カセットと対象物の処理または取扱いの際に使用される装置との動的連結を行う（kinematically couple）のに使用される一組の溝部を備える。これらの動的溝部（kinematice grooves）を使用して、例えば、微小環境ポッド（pod）内にカセットを設定し、搬送および輸送の際に対象物に対する保護を助成することができる。
前記した点に照らして、本発明の１つの目的は、例えば、複数のウエハを保持することのできるカセットであって、それぞれのウエハが300mm以上の直径を有するカセットを提供することにある。
本発明の他の目的は、与えられた寸法において適切な補強体を有するカセットであって、カセットが強い化学物質または高温に供せられた場合であっても、カセットの捻れ、曲げ、撓み、または破損を阻止するカセットを提供することにある。
本発明の更なる目的は、互いに離間した平行な配向で複数の対象物を保持することのできるカセットを提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、動的連結体（kinematic coupling）を備えるようなカセットであって、これによりカセットが処理装置と整列配置されるか、または微小環境ポッド内で適切に位置決めされることのできるカセットを提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、開放された頂部と開放された底部とを有するようなカセットを提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、カセットの全ての表面が容易に浄化され、汚染されないようなカセットを提供することにある。
本発明のこれらの目的および他の目的は、その全てがこの明細書の一部を形成する図面と併せて以下に記載する好適な態様の詳細な説明を読むことによって、より明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の特徴を組み込んだカセットの斜視図である。
図２は、本発明のカセットの一方の端部の立面図である。
図３は、図２に示すものとは反対側のカセットの端部の立面図である。
図４は、カセットの一方の側部の立面図である。
図５は、図４に示すものとは反対側のカセットの側部の立面である。
図６は、カセットの底部平面図である。
図７はカセットの頂部平面図である。
図８は、２つの対向する仕切り板およびウエハを示す断面図である。
好適な態様の説明
前記したように、本発明により、シリコンウエハ、剛性の記憶ディスク、フラットパネルディスプレイ、液晶ディスプレイ、フォトマスク、基板等のような対象物を保持することのできるカセットが提供される。この完全なリストを連続的に繰り返す必要がないように、以下に記載する図面および説明は、「ウエハ」カセットに関連するものとする。当業者であれば、この発明の利点は、この種の対象物の全てに等しく適用され、如何なる様式においてもこれに限定される発明ではないことを理解すべきである。カセットの種々の構成部品は、ガス放出性の特性が低く、耐久性であって、仮にあるとしても、殆ど微粒子生成を示さない材料により構成すべきである。
好適な態様のウエハカセット10は、第１の開放された側部20と、第２の開放された側部22と、第１の端部壁部12と、一対の対向する側壁部14、16と、第２の端部壁部18とを備える。第１の開放された側部20は、カセット10に対してウエハの挿入または取出しを可能とするのに十分に大きいものとされる。第２の開放された側部22は、ウエハがカセット10内で支持されるのに十分に小さいものとされるが、カセット内に保存されたあらゆるウエハの間においてカセット10を介して液体の化学物質が容易に通過するのに十分に大きいものとされる。
２つの側壁部14、16は、互いに鏡像の関係にある。それぞれの側壁部は、内側表面23と、外側表面24と、底部部材25と、中間部材26と、上部部材28とを有する。それぞれの側壁部の部材25、26、28は、中間部材26の頂部が、底部部材25の頂部の上方外側の位置にあるように一体的に形成される。上部部材28は、中間部材26の頂部から上方に突出する。上部強化用レール34および下部強化用レール36が、上部部材28の平面的な外側表面24から外方に突出している。レール34、36は、カセット10に対する支持を助成すると共に、ロボットアームがカセットを効果的に把持して保持する手段を提供するものである。
また、カセット10は、それぞれの側壁部14、16の内側表面23上に複数の仕切り板40を備える。仕切り板40は、概して上部部材28の頂部から中間部材26の底部へと延在する。側壁部14の仕切り板40は、側壁部16のものと対向している。仕切り板40は、それぞれのウエハを、カセットに保存された他のウエハに対して平行で離間した非接触の関係で保持するように作用する。仕切り板40は、長手方向において、ウエハの曲率半径を反映する曲率半径を有している。また、仕切り板40は、横断方向にテーパーを有しており、カセット10に対してウエハが載置され、またはこれから取り出される際に、ウエハに対する損傷が起こる可能性が低減される。さらに詳しくは、図８に示されるように、仕切り板40は連続的に変化するスロープを有し、これを使用して、ウエハが水平方向に配向される際に、ウエハが運搬体の中央において中心に置かれるようにされる。スロープは、壁部における垂直方向から、仕切り板のまさしく縁部における完全な水平方向に至る範囲とすることができる。この構成の場合、ウエハは、限定されたスロープを有する仕切り板の部分上に常に載置され、これにより縁部による接触が保証される。ウエハ80が水平方向に輸送されると、これらの仕切り板40による構成において、重力によりウエハ80が中心に置かれるように助成される。一旦中心に置かれたならば、ウエハの垂直方向の位置が精密に特定される。さらに、容器が１つの位置から次の位置へと移動される際に、低レベルの振動により、容器内においてウエハが中心に置かれるように助成が行われる。これにより、ウエハの水平位置の正確性並びに垂直位置の正確性が改善されるように補助される。
この仕切り板の設計によって更なる利点が与えられる。例えば、これにより、与えられた強度について最も小さい可能な断面が与えられる。仕切り板40は、運搬体に対して挿入および取出しが行われる際に、ウエハのための干渉領域を与えるものである。よって、ウエハ80が仕切り板40に当接して粒子を生成する機会が少ないことから、薄い支持体が好適である。また、仕切り板は、ウエハを支持すると共に、容器の寿命に渡って撓みを回避するために十分に強いものとする。
それぞれの対の仕切り板40の間には、ウエハ受容用溝部42が設けられている。溝部42の少なくとも後側部の部分は、ウエハの円周の周りのウエハの曲率半径と概して同一の長手方向の曲率半径を有する。この構成は、単一の点におけるものとしてではなく、線に沿うものとして溝部42によってウエハが支持されることから有利である。このような支持を行うことにより、カセット内におけるウエハの安定性が改善される。また、このような支持を行うことにより、カセット10がウエハ輸送用具に連結された際に、ウエハが完全に水平になることが確実になるように助成される。カセット10の側壁部14、16は、特定の直径、例えば、300mmのウエハを受容して保存するために適切な処理で、互いに離間されている。カセットは、あらゆる数のウエハを保持する寸法とすることができる。２つの典型的な構成として、13枚および25枚の容量のカセットが挙げられる。仕切り板40の数は、カセットの容量に依存して変化する。
仕切り板40および溝部42は、好ましくは所定の利点を達成するように配向させるものとする。第１に、これらは、5mm〜12mmの範囲の所定のピッチでウエハを保持するように配向させる。第２に、これらは、ウエハの間で3mm〜8mmのクリアランスを与えるように配向させる。第３に、カセット10の側壁部14、16のそれぞれと、開放された側部20、22の平面に並行なウエハの直径におけるウエハの縁部との間で1mm〜3mmのクリアランスが与えられるものとする。このようなピッチおよびクリアランスを設けることにより、カセット内でウエハが互いに接触しないことが確実となる。また、このようなクリアランスは、カセットがウエハ輸送用具に連結される際に、ウエハのロボットによる挿入および取出しを可能とするのに十分なものである。
この設計の幾つかの独特の特徴は、第１の端部壁部12の構成に存する。第１の端部壁部12は、第１のプレート50と、第２のプレート52と、通路56によって分離された複数の架橋部材54とにより構成される。プレート50、52は、架橋部材54によって互いに離間されて平行に固定的に保持されている。それぞれの通路56は、第１のプレート50の一部分と、第２のプレート52の一部分と、２つの架橋部材54とによって形成されている。通路56のそれぞれは、開放された頂部と開放された底部とを有し、これにより、ウエハの処理またはカセットの浄化の際に、通路56を介して流体が容易に通過することができる。カセット10の浄化またはウエハの処理の際に、浄化するのが困難であるか、または流体が捕集もしくは捕獲され得る閉止された隅部等は、通路内には存在しない。
プレート50は概して平坦である。また、プレート52も概して平坦であるが、中心部に大きな開口部64を有する。３つの動的連結溝部66、68、70が、第２のプレート52の前面に形成され、第１のプレート50へと向かって後方に延在している。これらの溝部を使用して、ウエハ処理装置のポートのような他の目的物に対するカセットの指標とすることができる。溝部66、68、70は、溝部66、68、70と対合するように設計された目的物上の３つの相補的な突起と共働して、カセット10の適切な整列配置を達成するものである。当業者であれば、動的溝部66、68、70を設けるための代替的な構成が存在することが理解されよう。例えば、溝部は別々のブロックとして成形することができ、その後これをねじ、ピン、超音波溶接、または接着剤によりプレート52に取り付けることができる。
この設計を有する前面の壁部12により、多くの利点が導かれる。第１に、２つのプレート50、52と架橋部材54との組合せにより、壁部の捻れまたは曲げが低減される。第２に、この設計においては、浄化を行うのが極めて容易であり、ウエハの処理の際に流体を容易に廃液することができる。これは、通路56が、開放された頂部および底部を有するためである。カセット10内においては、流体の捕集を生起するような閉塞された空間は存在しない。第３に、動的連結溝部66、68、70は、表面上の相補的な突起と対合した場合に、表面上におけるカセット10の位置決めを簡単にするものである。第４に、必要なプラスチックが少なく、全体的な設計は比較的軽量である。第５に、カセット10は、プレート52の開口部64により、人間の手またはロボット用具によって容易に把持することができる。また、カセット10は、強化用レール34、36により、ロボット用具によって側部から把持することもできる。
第１の壁部12の設計は、これを２つの側壁部14、16と接合する独特の様式に帰着するものである。第１のプレート50の下部部分の対向する側部縁部は、対向する側壁部14、16のそれぞれの下部部材25に対して略直角に接合されている。また、プレート52の対向する縁部も、側壁部14、16のそれぞれの上部部材28に対して接合されている。これは、プレート52と側壁部の上部部材28との間に角度を有するパネル53を設けることによって達成される。プレート52および上部部材28の両者に対して角度を有するパネル53は、全体的な設計を強化するように補助するものである。
カセット10の第２の壁部18は、第１の端部壁部12と同一の設計を有するものとすることができる。しかしながら、第１および第２の端部壁部の両者が、66、68、70のような動的連結溝部を有することは一般に必要ではない。よって、図面においては、第２の端部壁部18についてはこのような溝部は示していない。
前記したように、本発明によれば、シリコンウエハの保存および輸送に限定されない多くの利点が与えられる。この発明は、剛性の記憶ディスク、フォトマスク、液晶ディスプレイ、フラットパネルディスプレイ、基板等を保存して輸送するために成功裏に使用することができる。ここに開示したカセットに対して、ここに記載する特許請求の範囲によって特定されるように意図する本発明から逸脱することなく、種々の改変および付加を行うことができる。

Claims (12)

1. 複数の対象物を保持するためのカセットであって、
   （ａ）第１の開放された側部と、
   （ｂ）第２の開放された側部と、
   （ｃ）第１の側壁部および第２の側壁部であって、前記側壁部のそれぞれは、内側表面と前記内側表面から内方に延在する複数の仕切り板とを有し、前記第１および第２の側壁部は共働して、前記第１および第２の側壁部によって支持されるそれぞれの対象物が、前記複数の対象物の他のそれぞれに対して平行で離間した非接触の関係となるように、カセット内の複数の対象物を支持する第１の側壁部および第２の側壁部と、
   （ｄ）前記側壁部とそれぞれ一体的に形成された第１の端部壁部および第２の端部壁部であって、前記第１の端部側壁部が、
   （ｉ）第１のプレートと、
   （ii）第２のプレートと、
   （iii）前記第１のプレートおよび前記第２のプレートを互いに離間して平行に固定的に保持するように設計された複数の架橋部材と、
   （iv）複数の通路であって、それぞれの通路は、前記第１のプレートの一部分と、前記第２のプレートの一部分と、一対の前記複数の架橋部材とによって形成され、それぞれの通路は、開放された頂部と開放された底部とを有し、これにより流体が前記通路を介して容易に通過することができ、内部に捕獲されることのない複数の通路と
   を有する第１の端部壁部および第２の端部壁部と
   を備えることを特徴とするカセット。
2. 請求項１記載のカセットにおいて、前記第２のプレートが大きな中心の開口部を有することを特徴とするカセット。
3. 請求項１記載のカセットにおいて、他の目的物に対してカセットを動的に位置決めするための第１の組の少なくとも３つの溝部をさらに備えることを特徴とするカセット。
4. 請求項１記載のカセットにおいて、前記第２の端部側壁部が、同様に
   （ａ）第１のプレートと、
   （ｂ）第２のプレートと、
   （ｃ）前記第１のプレートおよび前記第２のプレートを互いに離間して平行に固定的に保持するように設計された複数の架橋部材と、
   （ｄ）複数の通路であって、それぞれの通路は、前記第１のプレートの一部分と、前記第２のプレートの一部分と、一対の前記複数の架橋部材によって形成され、それぞれの通路は、開放された頂部と開放された底部とを有し、これにより流体が前記通路を介して容易に通過することができ、内部に捕獲されることのない複数の通路と
   を有することを特徴とするカセット。
5. 請求項４記載のカセットにおいて、前記第１の端部壁部の前記第２のプレートおよび前記第２の端部壁部の前記第２のプレートのそれぞれが、大きな中央の開口部を有することを特徴とするカセット。
6. 請求項３記載のカセットにおいて、第２の組の少なくとも３つの溝部をさらに備え、前記第１の組または前記第２の組のいずれかを使用して、他の目的物に対してカセットを動的に位置決めすることが可能なことを特徴とするカセット。
7. 請求項１記載のカセットにおいて、前記側壁部のそれぞれが、下部部材と、中間部材と、上部部材とを有することを特徴とするカセット。
8. 請求項７記載のカセットにおいて、それぞれの側壁部の上部部材が、外方に突出する一対のレールを有することを特徴とするカセット。
9. 請求項７記載のカセットにおいて、それぞれの前記側壁部の下部部材が、それぞれの前記端部壁部の第１のプレートに直接取り付けられていることを特徴とするカセット。
10. 請求項７記載のカセットにおいて、それぞれの側壁部の上部部材をそれぞれの端部壁部の第２のプレートに取り付けるために、それぞれの側壁部の上部部材の対向する端部に、別々のパネルが設けられていることを特徴とするカセット。
11. 請求項１記載のカセットにおいて、対象物を受容する溝部が、前記複数の仕切り板の対によって形成され、それぞれの溝部の後側部の一部分が、対象物の円周においてカセット内に保持された対象物の曲率半径と概して同一の、溝部の長手方向における曲率半径を有することを特徴とするカセット。
12. 請求項１記載のカセットにおいて、前記仕切り板の少なくとも幾つかが、ウエハに対する支持を助成するために連続的に変化するスロープを有することを特徴とするカセット。

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