JP4169736B2 - 基板収納容器 - Google Patents

Description

本発明は、半導体ウェーハやガラス基板等の基板を収納する基板収納容器に関し、より詳しくは、容器本体を開閉する蓋体の改良に関するものである。

近年、半導体ウェーハは２００ｍｍから３００ｍｍと大口径化してきているが、これに伴い、基板収納容器もトップオープンボックスタイプからフロントオープンボックスタイプに移行してきている。
このフロントオープンボックスタイプの基板収納容器は、図示しないが、開口した正面から挿入された複数枚の半導体ウェーハを整列収納する容器本体と、この容器本体の開口した正面に嵌入されてシール状態に閉鎖する着脱自在の蓋体と、この蓋体に内蔵され、容器本体の開口した正面に嵌入された蓋体を施錠する施錠機構とから構成されている（特許文献１参照）。

容器本体は、フロントオープンボックスに成形され、内部の背面壁には、各半導体ウェーハの後部周縁を保持するリヤリテーナが装着されている。また、蓋体は、容器本体の開口した正面に嵌入される筐体と、この筐体の開口正面を覆う表面プレートとから構成され、筐体には、収納された各半導体ウェーハの前部周縁を保持するフロントリテーナが装着されている。

施錠機構は、筐体に回転可能に軸支され、外部からのラッチキーの操作により回転する回転プレートと、この回転プレートの回転に基づき進退動して容器本体の開口内周縁部の係止穴に嵌合する複数の進退動バーとから構成され、パーティクルの混入防止の観点から蓋体開閉装置により自動的に取り扱われる。

こうしたフロントオープンボックスタイプの基板収納容器については、ＳＥＭＩ規格の定めがある。例えば、ＳＥＭＩ規格のＥ４７．１やＭ３１は、基板収納容器の基本形状や寸法の標準化に関する定めである。また、ＳＥＭＩ規格には、半導体ウェーハの中心を通り、寸法の基準となる基準面についての２つの定めがある。

具体的には、半導体ウェーハを二等分し、水平上及び表面上の基準面と垂直な面（半導体ウェーハの挿入方向と平行な面）はＢＤＰ（Ｂｉｌａｔｅｒａｌ Ｄａｔｕｍ Ｐｌａｎｅ）と定められ、半導体ウェーハを二等分し、基板収納容器の前面に平行な垂直面（半導体ウェーハの挿入方向と直交する面）はＦＤＰ（Ｆａｃｉａｌ Ｄａｔｕｍ Ｐｌａｎｅ）と定められている。

これに関連して、ＳＥＭＩ規格のＥ４７．１やＭ３１は、蓋体により閉鎖された基板収納容器のＦＤＰから基板収納容器前面までの最大寸法（Ｙ５２）を１６６ｍｍ未満と定めている。さらに、同規格のＥ６２は、施錠機構を内蔵した蓋体と蓋体開閉装置とのインターフェイス部の寸法の標準化に関して定めている。

基板収納容器は以上のようにＳＥＭＩ規格のＥ４７．１やＭ３１に基づいてＹ５２が１６６ｍｍ未満に設定されているが、これは蓋体開閉装置に基板収納容器を搭載し、蓋体の表面に位置する壁面とシール可能にドッキングさせる際の位置精度を確保するためである。基板収納容器と蓋体開閉装置が精度良くドッキングしないと、蓋体と向き合う面の蓋体開閉装置の検出センサが正しく検出せず、蓋体開閉装置の操作エラーを招き、作業が中断するからである。
特開２００３‐１７４０８１号公報

従来の基板収納容器は、以上のように構成されているが、半導体ウェーハを整列収納した容器本体に蓋体が取り付けられる際、半導体ウェーハが蓋体内面のフロントリテーナにより容器本体のリヤ側に押し込まれ、このときの反発力によりフロントリテーナと共に蓋体、特にその中央部が表面プレート側に凸状に撓むことがある。

蓋体が撓んでしまうと、蓋体の正面、特に蓋体中央部のＹ５２がＳＥＭＩ規格を満たさなくなり、蓋体開閉装置とのドッキングの際に部分的に強く接触し、蓋体開閉装置のラッチキーが所定の深さまで挿入されないで回転プレートを回転させるという問題がある。また、蓋体開閉装置のラッチキーが所定の深さまで挿入されないで回転プレートを回転させると、作動トラブルを起こしたり、蓋体の閉鎖が不十分になってシール性に支障を来たし、パーティクルを含む空気が容器本体に侵入して半導体ウェーハを汚染するおそれがある。

本発明は上記に鑑みなされたもので、蓋体の撓みに伴う蓋体開閉装置とのドッキング不良を抑制防止し、作動トラブルやパーティクルを含む気体が容器本体に侵入して基板を汚染することのない基板収納容器を提供することを目的としている。

本発明においては上記課題を解決するため、開口した正面から挿入された基板を収納する容器本体と、この容器本体の開口した正面に嵌め入れられる蓋体と、この蓋体に設けられ、容器本体に嵌め入れられた蓋体を施錠する施錠機構とを含み、蓋体にフロントリテーナを装着し、基板を収納した容器本体の開口した正面に蓋体を嵌め入れる際、蓋体のフロントリテーナにより基板を容器本体の背面側に押し込むものであって、
蓋体を、容器本体の開口した正面に嵌め入れられる筐体と、この筐体の開口面を覆う表面プレートとから構成し、筐体の一部領域を裏面側から表面プレート方向に凹ませて内面凹部を形成し、この内面凹部に、基板の前部周縁を保持する複数のフロントリテーナを装着して各フロントリテーナを弾性の横長に形成し、筐体及び表面プレート表面の一部領域には、内面凹部の反対側に位置する凹部を筐体及び表面プレートの裏面方向に凹み形成し、
容器本体に嵌め入れられた蓋体の凹部から容器本体に挿入された基板を二等分し、かつ基板の挿入方向と直交する直交面までの距離を、凹部の形成されていない蓋体の表面から該直交面までの距離よりも短くしたことを特徴としている。

なお、筐体の両側部に施錠機構をそれぞれ設け、この一対の施錠機構の間を筐体の一部領域として凹部を形成することが好ましい。
また、蓋体の中心線部分で凹部の凹み深さを最大にすることができる。
さらに、上記直交面から蓋体の凹部までの距離を、直交面から凹部の形成されていない蓋体の表面までの寸法よりも０．１〜５ｍｍ短くすることができる。

ここで、特許請求の範囲における基板には、少なくとも口径２００ｍｍ、３００ｍｍ、４５０ｍｍのシリコンウェーハからなる半導体ウェーハ、ガラスウェーハ、フォトマスク、記録媒体用基板、液晶ガラス等が含まれる。容器本体は、透明、半透明、不透明のいずれでも良い。この容器本体の背面は、透視窓とすることができる。また、表面プレートは、筐体の開口した全正面を覆うものでも良いし、筐体の開口した正面側部を覆うものでも良く、単数複数を問うものでもない。

凹部は、傾斜面、湾曲面、段差面により、断面略すり鉢形、略半円形、略半楕円形等に形成することができる。また、直交には、厳密な意味の直交と、おおよその意味の直交のいずれもが含まれる。さらに、本発明に係る基板収納容器は、フロントオープンボックスであれば、ＦＯＳＢタイプとＦＯＵＰタイプのいずれもが含まれる。

本発明によれば、基板を収納した容器本体に蓋体が取り付けられる際、基板が蓋体により容器本体の後方に押し込まれ、このときの反力により蓋体がその表面プレート側に撓むことがあるが、例え蓋体に撓みが発生してその表面プレート方向に膨らんでも、表面プレートの表面よりも筐体側に凹んだ凹部が表面プレートよりも外方向に膨らみ出ることがない。

本発明によれば、蓋体の撓みに伴う蓋体開閉装置とのドッキング不良を抑制あるいは防止し、作動トラブルやパーティクルを含む気体が容器本体に侵入して基板を汚染することがないという効果がある。

以下、図面を参照して本発明の好ましい実施の形態を説明すると、本実施形態における基板収納容器は、図１ないし図４に示すように、開口した正面から背面壁方向に挿入された複数枚の半導体ウェーハＷを整列収納する容器本体１と、この容器本体１の開口した正面にシール状態に嵌入される着脱自在の蓋体２０と、外部からの操作に基づいて容器本体１に嵌入された蓋体２０を施錠する左右一対の施錠機構４０とを備えるようにしている。

各半導体ウェーハＷは、図４に示すように、例えば直径３００ｍｍの丸い円板形のシリコンウェーハからなり、表裏両面がそれぞれ鏡面に形成されており、専用のロボットにより左右の両側部周縁がハンドリングされた状態で出し入れされる。この半導体ウェーハＷの周縁部には、結晶方向の判別や整列を容易にするノッチが平面略半円形に切り欠かれる。

容器本体１は、図１、図３、図４に示すように、透明性や高剛性に優れるポリカーボネート等の所定の樹脂を使用して正面の開口したフロントオープンボックスに成形され、複数枚（例えば２５枚）の半導体ウェーハＷを上下方向に並べて整列収納するよう機能する。

容器本体１は、その内部背面壁に左右一対のリヤリテーナ２が間隔をおいて形成され、この一対のリヤリテーナ２が半導体ウェーハＷの後部周縁を保持する。各リヤリテーナ２は、図３や図４に示すように、上下方向に伸びる断面略Ｕ字形の保持体３を備え、この保持体３の正面に、半導体ウェーハＷの後部周縁を弾発的に保持する断面略Ｕ字形等の保持溝４が上下方向に複数並べて形成される。

容器本体１の両側壁内面には、相互に対向して半導体ウェーハＷを略水平に支持搭載する左右一対のティース５が形成され、この左右一対のティース５が上下方向に所定のピッチで複数配列される。

各ティース５は、平面略長方形、略く字形、あるいは略半円弧形に形成されて半導体ウェーハＷの側部周縁に沿う平板６と、この平板６の前部内側上に一体形成される平坦な前部中肉領域と、平板６の前部外側上に一体形成されて前部中肉領域の外側、換言すれば、容器本体１の側壁側に位置する平坦な前部厚肉領域と、平板６の後部に一体形成される後部中肉領域と、平板６の後部に形成されて後部中肉領域の前方に位置し、容器本体１の側壁寄りに僅かな面積で位置する平坦な後部厚肉領域とから形成される。

前部中肉領域と前部厚肉領域との間には、半導体ウェーハＷの側部周縁に接触する垂直の段差が僅かに形成される。前部厚肉領域は、半導体ウェーハＷの厚さ相当の高さ、具体的には０．３〜０．７ｍｍ程度の高さに形成され、蓋体２０の取り外し時に半導体ウェーハＷが容器本体１から飛び出すのをストッパとして規制する。前部中肉領域と後部中肉領域との間には、僅かに凹んだ薄肉領域が形成され、この薄肉領域が半導体ウェーハＷの側部周縁に僅かな隙間を介して対向する。

このような構成のティース５は、平坦な前部中肉領域と後部中肉領域とに半導体ウェーハＷの側部周縁を高い精度を維持しつつ水平に支持し、半導体ウェーハＷが上下方向に傾斜してロボットのフォークによる出し入れが困難になるのを防止するよう機能する。

容器本体１の底面の前部両側と後部中央とには、基板収納容器を搭載する加工装置に位置決めされる位置決め具７がそれぞれ一体形成される。各位置決め具７は、断面略Ｍ字形、略逆Ｖ字形、略逆Ｙ字形あるいは凹んだ小判形等に形成される。容器本体１の天井中央部には図１や図３に示すように、平面矩形のロボティックフランジ８が一体的あるいは着脱自在に装着され、このロボティックフランジ８がＯＨＴ（オーバーヘッドホイストトランスファー）と呼ばれる図示しない自動搬送機構に保持されることにより、基板収納容器が工程内を搬送する。

容器本体１の開口正面の周縁部は断面略Ｌ字形に形成されることにより、外方向に張り出されてリム部９を形成（図３、図４参照）し、このリム部９内の上下には、蓋体施錠用の係止穴１０がそれぞれ複数凹み形成される。容器本体１の両側壁には、肉厚の円板形、略Ｌ字形、あるいは倒Ｕ字形の搬送ハンドル（図示せず）がそれぞれ選択的に装着され、この搬送ハンドルが作業員に把持されることにより基板収納容器が搬送される。

なお、容器本体１、位置決め具７、ロボティックフランジ８、及び搬送ハンドルは、例えばポリカーボネート、ポリエーテルイミド、又は環状オレフィン樹脂等を使用して成形される。これらの材料には、カーボンブラック、アセチレンブラック、炭素繊維、カーボンナノチューブ、金属繊維、帯電防止剤等を適宜添加することができる。

蓋体２０は、図３や図４に示すように、容器本体１の開口したリム部９内に着脱自在に嵌入される筐体２１と、この筐体２１の正面の開口した両側部を覆う左右一対の表面プレート２８とから構成され、容器本体１のリム部９内に押圧嵌合されてシール状態に閉鎖する。
筐体２１は、基本的には断面略ハット形で正面略矩形の横長に形成され、周縁部に周壁２２が屈曲して一体形成されており、この周壁２２の屈曲部に、容器本体１と蓋体２０との間に介在するシールガスケット２３が着脱自在に嵌合される。

シールガスケット２３は、例えばフッ素ゴム、シリコーンゴム、ポリエステル系、ポリオレフィン系等の各種熱可塑性エラストマー等を使用してエンドレスに成形され、蓋体２０の嵌合時にリム部９の内周に圧接変形し、容器本体１の外部から内部に塵埃を含む空気が流入するのを抑制防止するよう機能する。

筐体２１は、図４に示すように、その一部領域である中央部が裏面側から表面プレート２８方向（図４の上方向から下方向）に凹んで内面凹部を形成し、この内面凹部に半導体ウェーハＷの前部周縁を保持する複数のフロントリテーナ２５が装着される。各フロントリテーナ２５は、図５に示すように、弾性材料を使用して横長の溝形に屈曲形成され、半導体ウェーハＷの前部周縁を弾発的に保持する複数の保持ブロック２７が間隔をおいて一体形成される。

内面凹部の反対面（外表面）には、凹部２４が形成され、図示しない蓋体開閉装置に吸着される吸着領域２６がそれぞれ略半円形に形成される。凹部２４は、溝形に形成され、ＳＥＭＩ規格で定められたＦＤＰ（容器本体１に挿入された半導体ウェーハＷの中心部を通り、かつ半導体ウェーハＷの挿入方向と直交する直交面）までの距離Ｐ１が凹部２４の形成されていない蓋体２０の表面２９からＦＤＰまでの距離Ｐ２よりも小さく短く設定される（図４参照）。

凹部２４の凹み深さは、蓋体２０により閉鎖された容器本体１のＦＤＰから凹部２４の形成されていない蓋体２０の表面２９までの距離と、ＦＤＰから凹部２４までの距離との差として求められ、０．１〜５ｍｍの範囲で設定される。この凹部２４の凹み深さは、好ましくは０．３〜３ｍｍ、より好ましくは０．５〜１ｍｍの範囲で設定される。

凹部２４の凹み深さが０．１〜５ｍｍの範囲とされるのは、凹み深さが０．１ｍｍ未満の場合には、蓋体２０の撓みの悪影響を排除することができないからである。逆に、５ｍｍを超える場合には、蓋体２０の内部空間が狭くなり、施錠機構４０との干渉に伴い強度低下を招くおそれが生じるからである。

凹部２４の好ましい凹み深さが０．３〜３ｍｍの範囲なのは、この範囲内であれば、センサによる蓋体２０の検出に支障を来たすことが全くないからである。また、凹部２４のより好ましい凹み深さが０．５〜１ｍｍの範囲なのは、この範囲内であれば、蓋体２０の撓みを十分に補正することができ、しかも、蓋体２０の何れの箇所を測定してもＳＥＭＩ規格の寸法から外れることが全くないからである。

一対の表面プレート２８は、それぞれ筐体２１の開口面に対応する形に形成され、施錠機構４０を被覆しており、施錠機構４０用の貫通操作孔３０が正面矩形に穿孔されるとともに、この左右一対の貫通操作孔３０が蓋体開閉装置のラッチキーに貫通される。一対の表面プレート２８の貫通操作孔３０を通過して上下方向に伸びる一対の線２８Ｌは、筐体２１の一部領域である中央部を左右から区画しており、この区画した中央部の全部あるいは一部（シール形成領域、吸着領域２６、蓋体２０のセンサ検出領域を除く一部）に凹部２４が凹み形成される（図２参照）。各表面プレート２８は、筐体２１の正面に複数の係止片３１を介して装着される。

なお、蓋体２０の筐体２１や表面プレート２８等は、例えばポリカーボネート、フッ素を含有したポリカーボネート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリアセタール、環状オレフィン樹脂等を使用して成形される。

一対の施錠機構４０は、筐体２１の正面の開口した両側部にそれぞれ設置され、筐体２１の一部領域である中央部を左右から区画しており、この区画した中央部の一部あるいは全部に凹部２４が位置する。

各施錠機構４０は、筐体２１の正面側部に軸支され、貫通操作孔３０を貫通した蓋体開閉装置の外部からの操作で回転する回転プレート４１と、筐体２１にスライド可能に支持されて回転プレート４１に連結され、回転プレート４１の回転に基づいて蓋体２０の内外上下方向に直線的にスライドする複数の進退動バーと、各進退動バーの先端部に形成され、筐体２１の周壁の開口から出没してリム部９の係止穴１０に嵌合係止する係止爪とから構成され、容器本体１のリム部９を嵌合閉鎖した蓋体２０を強固に施錠する。

上記構成によれば、半導体ウェーハＷが蓋体内面のフロントリテーナ２５により容器本体１のリヤ側に押し込まれ、このときの反発力によりフロントリテーナ２５と共に蓋体２０がその表面プレート２８側に凸状に撓んでも、凹部２４のＦＤＰまでの距離が表面プレート２８の表面２９からＦＤＰまでの距離よりも当初から小さく短く、凹部２４の深さが凹部２４の形成されていない蓋体２０の表面２９を基準として蓋体２０の裏面方向に０．１〜５ｍｍとなるよう設定されているので、容器本体１に半導体ウェーハＷがフルに装填されても、蓋体中央部のＹ５２寸法がＳＥＭＩ規格を超えて満たさなくなることがない。

すなわち、半導体ウェーハＷの収納前のＹ５２と半導体ウェーハＷの収納後のＹ５２との差が蓋体２０の撓みとなるが、本実施形態ではこうした蓋体２０の撓みが発生して蓋体２０の表面プレート２８が表面２９方向に凸状に膨らんでも、撓み量を吸収して（逃がして）ＳＥＭＩ規格を満たすよう凹部２４が予め形成される。したがって、基板収納容器が蓋体開閉装置とドッキングして蓋体２０が開閉操作される際、蓋体２０の撓みのために定位置で基板収納容器が検出されず、開閉操作が途中で中断されたり、蓋体開閉装置のラッチキーが所定の深さまで挿入されないで回転プレート４１を回転させることがない。

また、作動トラブルが生じたり、蓋体２０の閉鎖が不十分になってシール性に支障を来たし、パーティクルを含む空気が容器本体１に侵入して半導体ウェーハＷを汚染するおそれを有効に排除することができる。また、筐体２１の中央部に凹部２４が形成されるので、蓋体２０の撓みを効果的に補正したり、寸法バラツキに十分対処することが可能になる。

次に、図５は本発明の第２の実施形態を示すもので、この場合には、蓋体２０の凹部２４を裏面方向に０．５ｍｍ凹み形成し、表面プレート２８の表面２９に、０．５ｍｍの凹部２４である段差３２を形成するようにしている。
表面プレート２８の段差３２は、蓋体２０の中心線から表面プレート２８の貫通操作孔３０を通過して上下方向に伸びる線２８Ｌまでの間に形成される。この表面プレート２８の段差３２は、蓋体２０の撓み量を考慮し、必要に応じて形成される。その他の部分については、上記実施形態と同様であるので説明を省略する。

本実施形態においても上記実施形態と同様の作用効果が期待でき、しかも、凹部２４や表面プレート２８の多様化を図りながらＳＥＭＩ規格の遵守が期待できるのは明らかである。

次に、図６は本発明の第３の実施形態を示すもので、この場合には、筐体２１の幅方向における中心線部分の凹み深さが最も深くなるよう凹部２４を略円弧形に形成し、この凹部２４の内部両側に、間隔をおいて相対向する左右一対のフロントリテーナ２５Ａをそれぞれ装着するようにしている。その他の部分については、上記実施形態と同様であるので説明を省略する。

本実施形態においても上記実施形態と同様の作用効果が期待でき、しかも、中心線部分の凹み深さが最も深くなるよう凹部２４を形成しているので、最も撓み量が大きく凸状になりやすい蓋体２０の中心部と凹部２４とで撓みを相殺することができるのは明らかである。

なお、上記実施形態では表面プレート２８の表面２９に段差３２を形成したが、何らこれに限定されるものではない。例えば、蓋体２０の中心部に向かうほどＦＤＰからの距離が小さくなる傾斜面を形成しても良い。

また、施錠機構４０を、蓋体２０に支持されて外部からの操作で回転する回転体と、蓋体２０にスライド可能に支持されて回転体に連結され、回転体の回転に基づいて蓋体２０の内外方向に進退動する複数の進退動バーと、蓋体２０周壁の開口付近に回転可能に支持されて進退動バーの先端部に連結され、この進退動作バーの進退動に基づいて蓋体２０の開口から出没する係止ローラとから構成することができる。

また、容器本体１の両側壁内面に、ガイド溝を取付ボスの熱溶着や超音波溶着等の方法により一体化しても良い。さらに、リヤリテーナ２やティース５の全部又は一部にしぼ（ｔｅｘｔｕｒｅ）を加工して低摩擦抵抗領域を形成しても良い。

本発明に係る基板収納容器の実施形態を示す斜視説明図である。 本発明に係る基板収納容器の実施形態における蓋体を示す正面説明図である。 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面説明図である。 図１のＩＶ−ＩＶ線断面説明図である。 本発明に係る基板収納容器の第２の実施形態を示す断面説明図である。 本発明に係る基板収納容器の第３の実施形態を示す断面説明図である。

符号の説明

１ 容器本体
２ リヤリテーナ
９ リム部
２０ 蓋体
２１ 筐体
２４ 凹部
２５ フロントリテーナ
２５Ａ フロントリテーナ
２８ 表面プレート
２８Ｌ 表面プレートの貫通操作孔を通過して上下方向に伸びる線
２９ 表面プレートの表面
３０ 貫通操作孔
３２ 段差
４０ 施錠機構
ＦＤＰ 容器本体に挿入された半導体ウェーハの中心部を通り、かつ半導体ウェーハの挿入方向と直交する直交面（容器本体に挿入された基板の略中心部を通り、かつ基板の挿入方向と略直交する直交面）
Ｐ１ 凹部からＦＤＰまでの距離
Ｐ２ 凹部の形成されていない蓋体の表面からＦＤＰまでの距離
Ｗ 半導体ウェーハ（基板）

Claims (4)

1. 開口した正面から挿入された基板を収納する容器本体と、この容器本体の開口した正面に嵌め入れられる蓋体と、この蓋体に設けられ、容器本体に嵌め入れられた蓋体を施錠する施錠機構とを含み、蓋体にフロントリテーナを装着し、基板を収納した容器本体の開口した正面に蓋体を嵌め入れる際、蓋体のフロントリテーナにより基板を容器本体の背面側に押し込む基板収納容器であって、
   蓋体を、容器本体の開口した正面に嵌め入れられる筐体と、この筐体の開口面を覆う表面プレートとから構成し、筐体の一部領域を裏面側から表面プレート方向に凹ませて内面凹部を形成し、この内面凹部に、基板の前部周縁を保持する複数のフロントリテーナを装着して各フロントリテーナを弾性の横長に形成し、筐体及び表面プレート表面の一部領域には、内面凹部の反対側に位置する凹部を筐体及び表面プレートの裏面方向に凹み形成し、
   容器本体に嵌め入れられた蓋体の凹部から容器本体に挿入された基板を二等分し、かつ基板の挿入方向と直交する直交面までの距離を、凹部の形成されていない蓋体の表面から該直交面までの距離よりも短くしたことを特徴とする基板収納容器。
2. 筐体の両側部に施錠機構をそれぞれ設け、この一対の施錠機構の間を筐体の一部領域として凹部を形成した請求項１記載の基板収納容器。
3. 蓋体の中心線部分で凹部の凹み深さを最大とした請求項１又は２記載の基板収納容器。
4. 上記直交面から蓋体の凹部までの距離を、直交面から凹部の形成されていない蓋体の表面までの寸法よりも０．１〜５ｍｍ短くした請求項１、２、又は３記載の基板収納容器。

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