JP4482656B2 - ウエハ等精密基板収納容器 - Google Patents

Description

本発明は、半導体ウエハ、アルミディスク、液晶表示用ガラスなどの精密基板（以後、基板と称することがある。）複数枚を互いに接触することなく収納し、保管、運搬、洗浄、エッチング或いは乾燥等の処理を行う際に使用する精密基板収納容器に関する。

上記、半導体等の精密基板収納容器は極度の清潔性が要求されることから、基板の容器へのローディング、アンローディングはもとよりその蓋体（扉とも称せられる。）の開閉までを機械化、自動化すべく、「ＳＥＭＩ」規格と称される基準が作成されており、この種の精密基板を取り扱う企業においては、その規格に沿った自動化処理機械が導入されている。したがって、基盤収納容器の製作に当たってはこの自動化機械に対応する機構、機能をもたせることが必要であるが、その細部、たとえば容器本体と蓋体との密封性や位置決め精度の向上、清潔性保持の容易化等々の機能充実が各社において図られている。

一般的に精密基板収納容器に嵌合する蓋体は中空状であって、その中空内に回転運動を直線運動に変換するラッチ機構が内蔵されており、このラッチ機構を操作するためのキー孔が該蓋体表面に１〜２個、露出状に設けられている。このキー孔に前記自動化機械のドライバーが係合してこれを回動させると、そのラッチ機構の先端に形成したクサビ状部が該蓋体の側壁面から出没して容器本体開口縁部に形成したスリットと係合し、または離脱する構成のもの（インターロック方式）が多く用いられている。このキー孔部の配置と形状寸法は前記「ＳＥＭＩ」規格に適合することが必要とされている。

このインターロック方式の一例として次のものがある。その１は図１１に示すように、ラッチ手段により蓋体（ポッドドアとも称される。）の側壁面から出没する平板状のラッチフィンガーが一方は１本（１００）、他方は２本（１０４，１０６）を突設形成したもので、容器本体１と蓋体１０との嵌合に方向性を持たせている。また、その２（図１２）は、容器本体１と蓋体１０との結合において、動力伝達プレート３８の先端部にピンを介して軸支される回転可能な第一アーム５２と、この第一アームの先端部と末端部が一体化された第二アーム５４から構成され、この第二アームは、ほぼＬ字形に屈曲成形されてその先端部が第一のアームとほぼ直角方向に指向し、この先端部がクランプ孔に係合するものとしている。しかも該先端にはローラ５５が軸支されており、前記係合時の摩擦抵抗の低減を図っている。

また、蓋体に内蔵されたラッチ機構は、該蓋体の表面に露出されたキー孔に前記の自動化機械に形成されたドライバーが係合してほぼ９０度回動することによって駆動されるのであり、このラッチが手動によって回動されることは殆どない。しかし、メンテナンスや洗浄などにおいて該ラッチ機構を若干駆動する必要が生じることから、前記のキー孔部材に手動操作レバーを突設させたもの（図示していない）がある（特許文献３）。
特表２００４−５２５５０２号公報（代表図１） 特開２０００−５８６３３号公報（００５４、図１７） 特開２００３−１７４０８１号公報 図９、図１０参照）

精密基板収納容器に収容される基板は高度な清潔性の維持が要請せられる。例えば、航空機による輸送中に発生する環境気圧の差により容器が膨張し、或いは収縮することによって本体と蓋体との嵌合部から大気中の塵埃が容器中に進入することが問題となるほどシビアな管理が望まれている。

このように、容器本体と蓋体との間において良好な気密性を保つことが望まれる。そのためには、容器本体と蓋体との間に介在するガスケットの性能が重要であることは勿論であるが、同時に本体と蓋体との嵌合およびそのロック機構が重要である。前記特許文献１に記載のロック装置においては、容器本体の開口部縁辺（ポッド外殻上部）にスロットが設けられているので、このスロットに対し直角方向に出入りするラッチフィンガー（１００）の係合部長さは当然に短く、該フィンガー先端は急勾配に形成されることになる。したがって、振動などにより該フィンガーとスロットとの間にすべりが生じ蓋閉じ圧力が減衰することがあり、効果的な締付け圧力が得られないことに欠点があった。

従来例のその２においては、動力伝達プレートの先端部に軸支したＬ字形屈曲のアーム５４にローラ５５が軸支されているのでスロットに係合する際の摺動抵抗を減少する効果があり、容器本体と蓋体との嵌合の押圧を可能にしているが、Ｌ字形屈曲部材の強度設計および機構が複雑であることに問題があった。

また、収納基板の清潔性維持のために基板収納容器はしばしば液体洗浄がなされるのであるが、その後の水切れおよび乾燥の容易性を得るためには、該基板収納容器を構成する部品点数が少ないことが望まれる。

上記の課題を解決するために本発明の請求項１記載の発明は、ウエハ等の精密基板複数枚を等間隔に収容する容器本体１と、その容器本体の開口部周縁にガスケット１２を介して内嵌合する蓋体１０と、その蓋体の内面に取り付けられて蓋閉じ時に精密基板の外周上縁部を押圧するフロントリテーナー１１から構成される精密基板収納容器３０において、前記容器本体１の開口部内周縁にカム挿入口１ｂが４箇所以上開設され、一方、前記蓋体１０には蓋閉じ時に前記カム挿入口１ｂに対向する側壁面に開口３ａを設けると共に、該蓋体には回動して該開口３ａにその円弧状部を出没させるほぼ扇形の締め付け用カム８がラッチ機構２０に係合して内蔵され、該蓋体１０の中空部を覆う表面プレート４上に露出して形成されたキー溝７ａを介して該ラッチ機構２０を作動させ得るウエハ等精密基板収納容器とした。

請求項２記載の発明は、ウエハ等の精密基板複数枚を等間隔に収容する容器本体１と、その容器本体の開口部周縁にガスケット１２を介して内嵌合する蓋体１０と、その蓋体の内面に取り付けて蓋閉じ時に精密基板の外周縁を押圧するフロントリテーナー１１から構成される精密基板収納容器３０において、蓋体１０の中心を挟む両側のラッチ室３にベース板５を装着し、そのベース板５上に回転駆動用プレート７とラッチキー溝付き回転主軸７ｂと扇形の締め付けカムを有するラッチ機構が装着され、さらに、表面プレートでこれを被覆した蓋体１０の表面に指掛け突起７ｃ、７ｃが突出した構成として、操作性を向上を図った。

請求項３の発明においては、ベース板５の上に軸支されたラッチ機構を操作する回転駆動用プレート７には、その中心を挟み対向する周縁にＶ字形ノッチ７ｎ，７ｎを設けることによって、該回転駆動用プレートが所定回動位置にあるとき、前記ベース板に形成された弾性フック５ｃ、５ｃがこのノッチ部に係合してその回動をロックする構成とした。したがって、締め付け用カム８の不用意な回動が防止される。

本発明に係る精密基板収納容器において、容器本体の開口部周縁の所定位置に設けた係止穴にはなだらかな傾斜を有する縁辺を形成したこと、および、締付け用カムを扇形としたことにより、その円弧部分が該傾斜状係止穴の長手方向の一端から他端に摺動して係合することになり、したがって小さな作動力で大きな締付け圧力が得られ、そのロックは振動などの異常な外力によって緩みを生じないものになった。さらに、ラッチ機構における回転駆動用プレートに回転止めノッチを設けたので、不用意な開蓋が防止される。

精密基板が装填された本発明容器は前記「ＳＥＭＩ」規格に準じた自動化装置によって閉蓋、開蓋がなされるが、前記回転駆動用プレートに手動ハンドルとなる指掛け突起を形成したことによって、前記の自動化装置が設置されていない場所においても表面プレートを取り外すことなく簡単に開蓋、閉蓋ができることになった。

該容器および蓋体はしばしば洗浄されるが、その洗浄終了時ラッチ室３内に残留する洗浄水は表面プレートを取り外すことなく切り欠き部４ｅから容易に排出できることになる。

以下に、図面を参照して本発明を説明する。先ず、実施例として示した図面の概要を説明すると、図１は本発明に係る基板収納容器の本体とガスケットおよび蓋体の構成を示す斜視図、図２は蓋体の構成部分である表面プレートの斜視図、図３は蓋体の内部（ラッチ室）を示した斜視図、図４は蓋体の一方の表面プレートを取り外して内部のラッチ機構部分を示した部分平面図、図５はラッチ室に装着する取付板で（ａ）は平面図、（ｂ）はその側面図、（ｃ）は弾性フック示した拡大部分図、図６は直線駆動用アーム、図７は回動用プレート、図８は扇形の締付け用カム、図９は締付け用カムの円弧部が蓋体側面から出た状態を示す平面図、図１０は容器本体開口縁部に形成の締め付け孔を示す部分斜視図、図１１，１２は従来例である。

図1に示した容器本体１は角型でその一つの面が開口しており、その開口周縁部１ａの所定位置に傾斜縁を有する係止溝１ｂ，１ｂ（図１０参照）が少なくとも４ヶ所備えられている。また、該容器の一方の対向内側面には多数の基板挿入用溝１ｃ，１ｃが列設されており、外側の一方の面にはロボティックハンドル１３が装着せられ、この面とは反対側の面には図示していないが位置決めガイドおよび各種センサーの検知対象物（タグ類）収容凹部等が形成されている。さらに、これら面に隣接する側面には手運搬用のハンドル１ｄ、１ｄが外容器本体と一体的に突設されている。なお、この容器本体、蓋体およびラッチ機構などはポリカーボネートやポリブチレンテレフタレート等の熱可塑性樹脂によって形成されている。

図１の一部に示された蓋体１０は、その略１／３に相当する中央部を凸部２（裏面から見ると凹状）に、その左右は逆に凹型部（以後、ラッチ室と称す。）３，３として形成されており、このラッチ室３，３には後記のラッチ機構２０が内蔵され、表面プレート４，４によって覆われている。この表面プレート４は、図２に示されるようにその中央にマイナス形状などのドライバー（前記、自動化装置の駆動部）が挿通するキー孔４ａと、そのキー孔４ａを囲うようにして後記回転プレートの手動ハンドルが突出して回動可能にする一対の円弧状窓４ｂ、４ｂが開口されている。さらに、図上右側の両隅に切り欠き部４ｅ、４ｅが形成されており、また、該表面プレート４の左右両端面に係合凹部４ｃ、４ｃおよび係合突起４ｄ，４ｄが形成されおり、この係合凹凸部でもって後記蓋体に係合装着される。

前記、蓋体１０におけるラッチ室３、３の側面各２箇所に開口する貫通孔３ａ、３ａは前記の容器本体１に形成した係止溝１ｂ，１ｂと対向する位置にあり、ラッチ機構２０の操作により回動する扇形の締付け用カム８がその円弧状部に出没させて係止溝１ｂ，１ｂに係合することになる。前記、左右のラッチ室３、３に挟まれた凸部２（中央の長方状部分）の裏面凹状部には多数の弾力性フィンガー１１ａを有するフロントリテーナー１１が係合され、該蓋体１０がガスケット１２を介して容器本体１に蓋閉じされたとき、該弾力性フィンガー１１ａが前記溝１ａ，１ａに収容されたウエハの上方円弧部を押圧する構造になっている。

本発明は、上記の如き容器本体１に嵌合被覆される蓋体１０のラッチ室３、３に内蔵されるラッチ機構２０に特徴を有するもので、図３は、蓋体１０の基板１０Ｂでその左右に形成されたラッチ室部３，３にはラッチ機構２０を取付けるためのフック、ガイドピン等が形成されている。すなわち、そのラッチ室部３の略中央に長円形（または円形でも良い。）の窪み３ｂが形成され、その窪み３ｂを挟む長手方向の所定位置に直角三角の傾斜面を有する突起３ｄ、３ｄとガイドピン３ｃ、３ｃとが突設され、さらに前記窪み３ｂの左右方向にはフック３ｅ，３ｅが複数（図では２列に４個ずつ計８個）立設されている。このラッチ室にラッチ機構２０が収められ表面プレート４が被覆される。図４はその表面プレート４を取り外して内蔵されているにラッチ機構２０を示したものである。その詳細について図５以下を参照して説明する。

図５は、ラッチ室に装着されるベース板５で、そのほぼ中央に円形軸受け部５ａが凹設せられ、その直下である該ベース板の裏面に円形タブ５ｂが突出している。前記円形軸受け部５ａを挟む長手方向位置に、中央方向に付勢される弾性フック５ｃ、５ｃ（図５（ｃ）参照）とその弾性フック５ｃの背面側に把持突起５ｄ、５ｄが突設せられ、さらに、直線方向外側に係止溝５ｅ，５ｅ、ガイド溝５ｆ，５ｆおよびカム軸５ｇ、５ｇが形成されている。直線状に配置されたこれら円形タブ５ｂ、円形軸受け部５ａ、弾性フック５ｃ、５ｃ、把持突起５ｄ、５ｄ等に対し、その両側面にガイドレール５ｒ、５ｒが形成せられ、そのレール上にガイドピン５ｈ、５ｈが突設されており、ガイドレール５ｒの外側壁面には係止突起５ｉ、５ｉが形成されている。

このベース板５各１個が前記の蓋体１０のラッチ室３に装着される。すなわち、前記ラッチ室３に突設のガイドピン３ｃ、３ｃがガイド溝５ｅ、５ｅに、また、円形タブ５ｂが窪み３ｂに嵌合するようにベース板５をラッチ室３内に密着させて中央側に滑らす。これによって係止突起５ｉ，５ｉがフック３ｅ，３ｅ・・に係合し、同時に係止溝５ｅ，５ｅが傾斜面付突起３ｄ、３ｄの傾斜面を乗り越えて係合し、固定される（なお、前記、図５の（ｃ）において、斜線部は空隙部分で弾性フック５ｃが弾性的に可動であることを示した。）。なお、このベース板５を該ラッチ室３から取り外すには、前記把持突起５ｄ、５ｄを両手で把持して若干持ち上げて該ベース板５を歪曲せしめ、傾斜面付突起３ｄと係止溝５ｅとの係合を解き前記とは反対方向に滑らせることによって行なう。

図６に示したものは平板状のアーム６であって、そのアームの基端部に横長の係合溝６ａを設けると共に、その先端にはカム駆動用ピン６ｂが突設され、さらに、その裏面にはガイド溝６ｃが縦長に刻設されている。このアーム６は前記ベース板５のガイドレール５ｒ上でそのガイド溝６ｃに突起５ｈを係合させて載置される。

図７に示したものは回転駆動用プレート７である。該回転駆動用プレート７は円板状でその表面中央にキー孔７ａ付きの回転主軸７ｂを突設すると共に、その円板の円周面には前記のベース板５に形成した弾性フック５ｃ、５ｃの先端と係合する一対のノッチ７ｎ，７ｎが等間隔に刻設されており、また、該回転駆動用プレート７の表面には指掛け用突起７ｃ、７ｃが突設されている。また該回転駆動用プレート７の裏面側中心に回転軸７ｄを、外周近くに一対の係合ピン７ｅ、７ｅを突設しており、この回転駆動用プレート７の回転軸７ｄが前記ベース板５の中央に凹設の円形軸受け部５ａに嵌合し、一対の係合ピン７ｅ、７ｅが前記アーム６の係合溝６ａに挿通するように装着される。この回転駆動用プレート７が所定位置、すなわち、後記の締付けカム８が容器本体の係止溝１ｂに係合したときに前記弾性フック５ｃの先端とＶ字形ノッチ７ｎ，７ｎが係合して不用意に回動することを阻止する作用を有する。

図８に示したものは扇形の締付けカム８である。その扇形の円弧の中心に軸孔８ａを、側壁面に近接してガイド溝８ｂを直径方向にそれぞれ開口したもので、その軸孔８ａを前記のベース板５に突設したカム軸５ｇ、５ｇに各１個が回動自在に嵌合されるとともに、該ガイド溝８ｂには前記アーム６に突設のカム駆動用ピン６ｂが挿通される。

以上のように各部品が組み付けられてラッチ機構２０が形成される（図４）。このラッチを構成する部品の機能的な係合を維持すると共に該ラッチ室３を被覆するものが前記の表面プレート４である。すなわち、表面プレート４はその左右両端面に形成した係合凹部４ｃ、４ｃおよび係合突起４ｄ，４ｄをラッチ室３の左右壁面に形成した係合突起３ｆ、３ｆおよび係合溝３ｇ、３ｇに係合せられることにより嵌合被覆される。これによって、前記の回転駆動用プレート７に形成されたキー孔７ａ付き回転主軸７ｂが表面プレート４中央のキー孔４ａに挿通し、また、指掛け用突起７ｃ、７ｃは円弧状窓４ｂ、４ｂから突出すると共に（図１参照）、回転駆動用プレート７と締付けカム８は該表面プレート４の裏面によって回動自在に押圧される。なお、この表面パネル４の二隅に設けた切り欠き部４ｄは、該蓋体１０の洗浄時に該凹状部１０ｂに浸入した洗浄液を容易に排出するための排出穴である。

以上の構成になる本発明の半導体ウエハ等収納容器の前記「ＳＥＭＩ」規格に準じた自動化装置による使用を説明する。フロントリテーナー１１およびガスケット１２が取付けられた蓋体１０は容器本体の開口部にその表面が略一致するまで挿入せられる。次いで、自動化装置のドライバー（図示していない）が表面プレート４上に露出したキー孔７ａに差し込まれる。そして該キー孔７ａを回動することにより回転駆動プレート７は回動し、この回転駆動プレート７の係合ピン７ｅに係合するアーム６は直線運動をしてその先端のカム駆動用ピン６ｂが前進する。このカム駆動用ピン６ｂに係合する扇形締付けカム８は回動してその円弧部が容器本体１に設けた係止溝１ｂの傾斜縁に摺動しながら侵入して接触面積を増しながら該蓋体１０の嵌合度合いを閉蓋方向に進め、蓋体を強くロックすることになる。同時に、回転駆動プレート７はそのノッチ７ｎ，７ｎに弾性フック５ｃ、５ｃが係合して逆回転が防止される（図９参照）。開蓋操作はドライバーが前記とは逆方向に回動されることによって行なわれる。

前記は、ドライバー装置の使用による蓋体の開閉であるが、このような開閉装置のない場所においての開閉は前記の表面プレート４上に突出した指掛け用突起７ｃ、７ｃを二本指で挟持して回転を与えることによって行なわれる。その回転によって前記同様、ラッチ機構２０が作動し、締付けカム８が回動して貫通孔３ａ部で出没し、容器本体の係止溝１ｂ、１ｂに係合して蓋体をロックすることになる。

この蓋体１０を洗浄するときにラッチ室に侵入した洗浄液は表面プレート４の隅の切り欠き部４ｄ、４ｄから排出されるので、表面プレート４の開閉は殆ど必要がないことになる。

前記のように、半導体ウエハ等収納容器において、その蓋体開閉、基板の出し入れ等が自動化され、「ＳＥＭＩ」規格、それに適応する自動化装置の普及によって採用できる機構が制限される傾向にあるが、本発明は、締め付けカム８の採用により蓋体の封止強度を向上させたものであり、たとえ、航空輸送中に環境の気圧変化により容器自体の収縮と膨張があったとしてもその蓋閉じ強度に影響を与えることなく。安定した包装が得られるので「ＳＥＭＩ」規格対応として広く用いられる。

図１は、本発明に係る基板収納容器の構成をテクニカルイラストで示した斜視図である。 図２は、表面プレートの斜視図である。 図３は、蓋体の素板を示した斜視図である。 図４は、蓋体の一方の表面プレートを取り外してラッチ機構を示した正面図 図５は、ラッチ機構のベース板を示したもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。 図６は、アームで，（ａ）はＡ−Ａ断面図、Ｂは平面図である。 図７は、回転駆動プレートで（ａ）はその斜視面図、（ｂ）はＡ−Ａ断面図である。 図８は、締付けカムの斜視図である。 図９は、基板等収納容器に開口する係止孔の拡大部分図である。 従来例に係る蓋体の係止装置を示した平面図である。 従来例に係る蓋体の係止装置を示した部分側面図である。 従来例に係る蓋体の係止装置を示した部分側面図である

符号の説明

１ 容器本体
２ 凸部
３ ラッチ室
４ 表面プレート
４ａ キー孔
４ｄ 切り欠き部
５ ベース板
５ａ 円形軸受け部
５ｂ 円形タブ
５ｃ 弾性フック
５ｅ 係止溝
５ｇ カム軸
５ｒ ガイドレール
６ アーム
７ 回転駆動用プレート
７ｃ 指掛け用突起
７ｎ ノッチ
８ 締め付けカム
１０ 蓋体
１０Ｂ 蓋基板
１１ フロントリテーナー
２０ ラッチ機構
３０ 基板収納容器

Claims (3)

1. ウエハ等の精密基板複数枚を等間隔に収容して保管し、運搬するための容器であって、ラッチ機構（２０）により駆動する締め付けカム（８）が内蔵された蓋体（１０）とフロントリテーナー（１１）およびその蓋体の周縁が嵌合する開口縁部を有し、かつ、該開口縁部に前記の締め付けカムが係合する係止溝（１ｂ）を備えた容器本体（１）とからなり、前記の締め付けカム（８）が扇形でその中心部（８ａ）を軸支し、かつ、その一端のガイド溝（８ｂ）と蓋体の表面に露出した回転駆動用プレート（７）の回動により直線駆動するラッチ機構のアーム（６）に突設のカム駆動用ピン（６ｂ）とを係合させ、前記締め付けカム（８）の周縁肉厚部には係止溝（１ｂ）の傾斜縁辺に形成の傾斜とほぼ同様の傾斜が形成されており、該締め付けカム（８）の係止溝との回動係合が進むに従って蓋と本体との係合が進む構成としたことに特徴を有するウエハ等精密基板収納容器。
2. ウエハ等の精密基板複数枚を等間隔に収容して保管し、運搬するための容器であって、ラッチ機構（２０）により駆動する締め付けカム（８）が内蔵された蓋体（１０）において、中心部にキー孔（７ａ）を形成した回転駆動用プレート（７）の円周に複数の手廻し用の指掛け突起（７ｃ、７ｃ）が一体に突設されていることを特徴とする請求項１に記載のウエハ等精密基板収納容器。
3. ベース板（５）上に軸支された回転駆動用プレート（７）には、その中心を挟み対向する周縁にＶ字形ノッチ（７ｎ、７ｎ）が設けられ、該回転駆動用プレートが所定回動位置にあるときに前記ベース板に形成された弾性フック（５ｃ、５ｃ）と該ノッチ部とが係合して回転駆動用プレート（７）の回動をロックすることを特徴とする請求項１記載の精密基板収納容器。