JP4858978B2 - カセット及びこれを用いた基板収納容器 - Google Patents

Description

本発明は、半導体ウェーハ等の円盤状の薄板を収納し、搬送や保管に使用するカセット及びカセットを収納する基板収納容器（搬送容器）に関する。

従来、半導体ウェーハ等の薄板を収納するカセットは、相対向する側壁の内面に収納溝が一定間隔で形成されていて、これらの側壁の１端を連結する端壁と、他端に形成される位置決め用のＨ状をしたＨバー端壁とを備え、一方に半導体ウェーハを出し入れするための開口を、他方には、半導体ウェーハの直径よりも狭い開口を有するものが知られていた（特許文献１参照）。Ｈバー端壁は、加工や検査装置にカセットを搭載する際に、装置にカセットを位置決めする役割をしていた。また、Ｈバー端壁の外表面には、半円筒形状に突出するインデックスバーが形成されていた。このカセットは、Ｈバー端壁を底面とした状態で装置に位置決めされて、薄板を水平状態で収納溝に挿入したり、取り出したりすることが行われていた。

側壁には、薄板を収納する収納溝が、一方の開口から奥側の途中までほぼ平行に形成されていて、この平行部の終端から奥側にかけては、半導体ウェーハの形状に沿って湾曲形成されており、この側壁の湾曲部は、収納された薄板の端部を位置規制している。
こうしたカセットは、カセットを密封状態で収納する輸送容器に収納されて、工場間の輸送に使用されたり、輸送容器から取り出されて薄板に処理や加工を行う工程内の搬送や、保管、洗浄等に使用されていた。また、カセットは、薄板が垂直状態となるように立設して、奥側の開口から収納溝と同じ間隔の溝が形成された治具を挿入して、薄板を１枚ごとに、あるいは一括で、取り出すことも行われていた。

従来の輸送容器に使用されるカセットは、Ｈバー端壁を利用して、位置決めがなされていたが、Ｈバー端壁に設けられるインデックスバーが部分的に肉厚になることから、製造時に冷却速度に差が生じ、変形が発生しやすく、結果として精度良く位置決めすることが困難であった。また、外観上もヒケやボイドが発生し易く、改善が望まれていた。
そこで、半円形のインデックスバーの一部に切り欠きを形成することが開示されていたが、切欠きが半円部の一方（下側）に切欠きの開口を有するように、挟ピッチに設けられているために、成形時の樹脂の流路を複雑にし、被成形材料（樹脂）の流れの抵抗となるので、充填が難しくなったり、また金型からの離型にも抵抗となり、スムーズな型離れができなくなって、変形してしまう問題があった。また、半円部の一方（下側）に切欠きの開口が設けられていて、一方の側の半円部は不連続となり、残された半円部が成形時に変形やヒケが発生した場合に、ガタツキ等で装置に対するカセットの位置決め精度が悪くなる虞があった。

カセットの収納溝は、開口部から奥側に掛けて均一の溝幅となるように平行に設けられていたので、薄板を水平に支持するには都合が良かったが、その溝幅が大きく、垂直状態にすると、収納溝内で薄板が倒れやすく、一括取り出しの際に、エラーとなってしまったり、輸送容器に収納されて蓋体を取り付けるときに、蓋体の内面に取り付けられた薄板を保持する押さえ部材の保持溝に格別に収納できなくなってしまうといった問題があった。
こうした問題を解決するため、垂直状態にしたときにも姿勢を保つために収納溝の奥側にＶ溝を形成して、溝板の姿勢を規制することが提案されていた（特許文献２参照）。

しかしながら、前者において奥側の収納溝の間隔を狭くするような姿勢規制方策を設けると、薄板の垂直性は改善されるが、薄板を水平状態で取り出そうとするときに、薄板を上方に持上げてピックアップするためのピックアップのストロークが小さくなるために、薄板が側壁と擦ってしまい、薄板に汚れや傷が付いてしまうといった問題があった。
また、従来のカセットの側壁は、収納溝が形成された内面と、平坦な外面とから構成されているので、その肉厚が形状的に不均一なために、変形し易いといった問題があった。

特公平７−６６９３９号公報 特開平５−２２９５８１号公報

本発明は、上記問題点に鑑みて、位置決めの基準となるインデックスバーの変形が少なく、側壁に設けられる収納溝の変形も低減でき、装置に対する位置決め精度が向上し、薄板の載置位置のばらつきを少なくして、薄板を精度良く取り出しや挿入ができるカセットを提供することを課題とする。

本発明は、相対向する側壁内面に薄板を収納する収納溝を有し、前記相対する側壁の一方を連結する端壁と、前記側壁の他方を連結するＨ形状の端壁とを有するカセットであって、Ｈ形状の端壁の中央部に設けられる半円状の突起バーの半円状の円周の一部が長手方向に延びるように形成された楔状の空洞部によって分割されているカセットである。
また、前記空洞部が、外周面が半円状に形成されたリブによって仕切られるようにすることができる。

前記したカセットの薄板収納溝を、前記カセットに収納された状態にある薄板の挿入方向と垂直に交わる薄板の中心線に対して、薄板の中心から左右にそれぞれ２５°以上奥側の薄板が支持される領域に位置する収納溝を形成するリブ片と側壁との交差部に薄板の端面に形成されるＲよりも大きな半径のＲ付けがされているカセットとすることができる。
前記側壁の外壁には、収納溝の中心線上で外側に突出する湾曲面を連続的に形成することができる。
この湾曲面を、収納溝の中心線上に中心を有し、隣り合う前記リブ片の中心が終端となる湾曲面としてもよい。
さらに、上記したカセットを、外箱と、外箱の開口部を閉鎖する蓋体とから成る輸送容器に収納することができる。
本発明の基板収納容器は、カセットを収納する輸送容器や、工程内での基板の保管や搬送に使用される各種の基板搬送容器や基板保管容器を含むものである。

本発明のカセットは、位置決めの基準となるインデックスバーの変形が少なくなるように改良し、側壁の外面に収納溝部で突出する湾曲部を形成することで、収納溝の変形も低減できたので、装置に対する位置決め精度が向上し、薄板の載置位置のばらつきを少なくして、薄板を精度良く取り出しや挿入ができるようになった。
また、インデックスバーのヒケやボイドなどの外観の不具合を改善できた。
さらに、薄板を収納する収納溝の奥側のコーナー部にＲ加工をして、半導体ウェーハを垂直に支持するときの垂直性を改良したので、蓋体を容器本体に取り付けるときに押え部材が半導体ウェーハを確実に保持できるようになる。また、半導体ウェーハを水平になるように支持したときに、収納溝の溝幅が狭くなっていないので、薄板を取り出すときにもピックアップ量が十分取れて、薄板を安定的に取り出すことが可能となり、薄板を傷つけることもない。

以下、図面を参照して、本発明を詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態の輸送容器とカセットとを表す展開斜視図であり、図２は、本発明の実施形態のカセットのＨバー端壁を表す正面図であり、ここに収納される薄板を垂直状態に支持する状態を示している。図３、図４は薄板を支持する収納溝の開口側と奥側の断面図である。
図５は、本発明の実施形態のＨバー端壁８の外表面に設けられるインデックスバー１６の部分拡大斜視図であり、図６は、本発明の実施形態の輸送容器の蓋体内面を表す正面図である。
図７は、本発明の別の実施形態のカセットのＨバー端壁を表す正面図である。

添付図面において、カセット３は、内側に薄板を収納する収納溝６が形成され、互いに向き合う１対の側壁５、５と、側壁の一方側を連結する端壁７と、他方を連結するＨバー端壁８とからなり、側壁５の奥側（図１では下側）は、幅が狭まるように湾曲もしくは傾斜していて、脚部１３（図２）に連結している。Ｈバー端壁８には、中央部の平行なバー部（インデックスバー１６）と、このバー部の中心線上に半円状に突出する突起（仕切りリブ１８）が形成されており、これらは装置にカセットを横向き（薄板が水平状態となる）に位置決めするときの姿勢規制を行う。
また、カセット３の正面と奥側には開口がそれぞれ形成されていて、正面側の開口９は、薄板を収納溝に挿入したり、取り出したりするときに使用され、奥側の狭い開口１０は、背面から薄板を押し出して取り出したり、薄板の回転方向の位置を整列させるときに使用される。

こうしたカセット３は、上方に開口を有する外箱１と、蓋体２とからなる輸送容器に収容されて、薄板を輸送するのに便用される。
輸送容器の蓋体２は、図６に示すように、外箱１の開口を閉鎖し、カセット３に収納された薄板（図示せず）を保持するための抑え部材４を内面に備えている。抑え部材４は、薄板を個別に保持するための分岐された保持溝１９を有し、外箱１に蓋体２を取り付けて係止するときに、カセットに収納された薄板をそれぞれ保持している。なお、蓋体２と外箱１の開口部の接合面には、一方に係止フック２０、他方に係止溝２１がそれぞれ形成されて、これらが噛み合うことで、蓋体２を外箱１に係止している。

収納溝６は、側壁５内面に一定間隔で林立するリブ片１１によって形成されている。リブ片１１の表裏両面には、先端方向に向かって先細りとなるような傾斜面がそれぞれ形成されていて、図３に示すように開口側のリブ片１１の側壁５内面と交差する部分（底面）には、薄板の端面に形成されるＲもしくはＣ面よりも小さなＲ又はＣ面が形成されている。
本発明の実施形態では、図４に示すように、こうした収納溝のうち奥側に位置する部分の底面にのみ、薄板の端面に形成されるＲよりも大きなＲ１２又はＣ面が形成されている。薄板との接触を防止するにはＲ状が好ましく、特には半球状に形成するのが好ましい。

具体的には、垂直状態に支持される薄板の挿入方向と垂直に交わる薄板の中心線に対して、薄板の中心から左右それぞれ奥側に角度θの薄板が支持される角度領域（２°≦θ≦４５°）の収納溝のリブ片１１と側壁５との交差部に、上記したようなＲやＣ面を形成したものである。
θが２５°以上であれば、薄板を垂直に支持するときの極端な倒れこみを防止でき、蓋体２を薄板を収納したカセットを収容した容器本体に取り付ける際に、蓋体２に設けられた抑さえ部材４で薄板を確実に個別に保持することができる点で好ましい。θが４５°以下であれば、水平状態に支持される薄板を挿入したり、取り出すときのロボットハンドを挿入できる領域を十分に確保でき、薄板相互の干渉を防止できる。

本発明の実施形態では、全域に渡ってリブ片１１を同一幅で平行に形成しているので、加工が容易で精度良く加工でき、薄板が収納溝に挟まれてしまったり、部分的な幅狭な傾斜面に挟まれたり、途中で引っかかることを防止できる。
図５は、本発明の実施形態のＨバー端壁８の外表面に設けられるインデックスバー１６の部分拡大斜視図であり、インデックスバー１６には、半円状の突出部の中心部に向かって鋭角となるように楔状に切りかかれ、長手方向に延びる空洞部（切り欠き）１７が、形成されている。
こうした細長く延びる切り欠き部をインデックスバー１６の中心部に形成しているので、この部分が製造時に十分に冷却されて、そりや変形がなくなるし、外観的にもヒケやボイドをなくせるので品質面での改善がなされる。

また、横方向に細長く、先端に向かって楔状をした切り欠き形状とすれば、十分な抜きテーパーを有しているので、金型からの離型もスムーズで、変形が防止できる。また、側壁側からそれぞれ充填される樹脂の流動を妨げる形状になっていないので、無理な条件を設定することなく成形性も改善される。
本発明の実施形態では、インデックスバー１６の仕切りリブ１８が形成された中央部を除きほぼ全域に渡って、半円状の突起の両端がどちらも長手方向に連続していて、終端部を残して半円状の円周の一部が、中心方向に向かって肉厚部分が取り除かれた空洞（切り欠き）となっているので、この部分を十分に冷却でき、インデックスバー１６の変形を防止できる。

しかもインデックスバー１６の両端部には、円弧が長手方向に連続しているので、装置にカセットを位置決めするときのガタツキを防止して、位置決め精度を向上させることが可能となる。
なお、インデックスバーのカセットの中心線部分には、センサーで検出するための仕切りリブ１８が複数個、間隔を空けてインデックスバーと同じ半径をした半円状に形成されている。
このように中心線部に仕切りリブを形成すると、左右の側壁から充填される樹脂の合流点でのガス貯まりによって充填圧力が不足するために発生しやすいボイドやひけを効果的に防止できるし、金型部品を入れ子とすることで、入れ子の隙間を介して金型外部ヘガスを排除できるので、成形性がよくなり、変形を防止して外観も向上させられる。

側壁５の外面には、収納溝６の中心線上に中心を有し、隣り合う前記リブ片１１の中心が終端となる湾曲面１４が連続的に形成されている。こうした湾曲面１４を、リブ片１１の根元で薄肉に、リブ片の間の収納溝で肉厚に形成することで、側壁５の肉厚の不均衡を改善でき、成形性が改善できるし、変形も少なくできるという効果がある。特に、収納溝６に形成される半円状のＲと同芯状の湾曲面１４を形成することで、肉厚が均一にできるので変形を少なくできる。
図７は、別の実施形態のカセットのＨバー端壁８を表しており、この場合は、空洞部（切り欠き）１７の中間に、半円弧状をした仕切りリブ１８が十分間隔を空けて、複数形成されたものである。この場合も、上記実施形態と同様の効果が得られる。

本発明の実施形態の輸送容器とカセットは、ポリブロピレン、ポリエチレン、シクロオレフィンポリマー、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリエーテルエーテルケトン、ボリエーテルイミド等の各種熱可塑性樹脂から形成することができる。
また、上記した樹脂に、導電カーボン、炭素繊維、金属繊維、金属酸化物、カーボンナノチューブ、導電性樹脂等を適量添加して導電性を付与することができる。

本発明のカセットは、輸送容器に収納される他、基板に加工や処理を施す工程内の搬送や保管に使用される工程内基板搬送容器に収納したり、工程内の保管や搬送に使用されるカセットとして単独で使用することもできる。
工程内で使用される工程内基板搬送容器は、底部に開口を有するドーム状のカバー部材と、開口を閉鎖するドア部材とからなり、ドア部材の上面にカセットを載置してカバー部材で密閉可能にするもの（ＳＭＩＦ ＰＯＤ）や、正面に開口を有する箱形の容器に、カセットを収納して正面開口部を、ドア部材で密閉可能に閉鎖するものであっても良い。

本発明の実施形態のカセットが組み込まれる輸送容器を表す展開斜視図である。 本発明の実施形態のカセットのＨバー端壁を表す正面図である。 開口側の収納溝の断面図である。 奥側の収納溝の断面図である。 本発明の実施形態のカセットのＨバー端壁の斜視図である。 本発明の実施形態の輸送容器の蓋体内面を表す正面図である。 本発明の別の実施形態のカセットのＨバー端壁を表す正面図である。

符号の説明

１ 外箱
２ 蓋体
３ カセット
４ 抑え部材
５ 側壁
６ 収納溝
７ 端壁
８ Ｈバー端壁
９ 正面開口
１０ 奥側開口
１１ リブ片
１２ 収納溝底面のＲ
１３ 脚部
１４ 側壁外面の湾曲面
１５ 薄板の挿入方向と垂直に交わる中心線
１６ インデックスバー
１７ 空洞部（切り欠き）
１８ 仕切りリブ
１９ 保持溝
２０ 係止フック
２１ 係止溝

Claims (6)

1. 相対向する側壁内面に薄板を収納する収納溝を有し、前記相対向する側壁の一方を連結する端壁と、前記側壁の他方を連結するＨ形状の端壁とを有するカセットであって、Ｈ形状の端壁の中央部に設けられる半円状の突起バーの半円状の円周の一部が長手方向に延びるように形成された楔状の空洞部によって分割されていることを特徴とするカセット。
2. 前記空洞部が、外周面が半円状に形成された仕切りリブによって区切られている請求項１に記載のカセット。
3. 前記カセットに収納された状態にある薄板の挿入方向と垂直に交わる薄板の中心線に対して、薄板の中心から左右にそれぞれ２５°以上奥側の薄板が支持される領域に位置する収納溝を形成するリブ片と側壁との交差部に薄板の端面に形成されるＲよりも大きな半径のＲ付けがされている請求項１又は２に記載のカセット。
4. 前記側壁の外壁には、収納溝の中心線上で外側に突出する湾曲面が連続的に形成されている請求項１〜３のいずれかに記載のカセット。
5. 前記湾曲面が、収納溝の中心線上に中心を有し、隣り合う前記リブ片の中心が終端となる湾曲面である請求項４に記載のカセット。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載のカセットを収納する外箱と、外箱の開口部を閉鎖する蓋体とからなる基板収納容器。

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