JP5070338B2 - ウエハ収納容器 - Google Patents

Description

この発明は、複数の半導体ウエハを保管、輸送等する際に収納するためのウエハ収納容器に関する。

ウエハ収納容器として、複数の（例えば２５枚の）半導体ウエハを並列に並べて保持することができるウエハ保持機構が密閉容器内に配置された構成のものが広く用いられている。ウエハ収納容器は、少なくとも運搬時には各半導体ウエハが各々立った状態（即ち、径方向に重力が作用する縦向きの状態）に保持されるように取り扱われる。

そのようなウエハ収納容器のウエハ保持機構は、縦向きの各半導体ウエハの下半部を載置するためのウエハ載置部と、その半導体ウエハの上半部を保持して移動を規制するためのウエハ押えとを備えている。

密閉容器は一般に、容器本体と蓋体とで構成されている。そして、ウエハ載置部が容器本体に取り付けられ、ウエハ押えが蓋体側に取り付けられている（例えば、特許文献１、２）。

複数の半導体ウエハを保持することができるそのようなウエハ収納容器に対して、半導体ウエハを一枚毎に保持するためのカセット型のものにおいては、一枚の半導体ウエハの下半部を載置するウエハ載置部の延長部分にウエハ押え部が一体に形成されたものもある（例えば、特許文献３）。
特開平４−３０３９４１ ＷＯ２００３／０１００６９ 米国特許５，７４９，４６９

特許文献１、２等に記載されたウエハ収納容器においては、ウエハ載置部とウエハ押えが容器本体と蓋体とに分かれて取り付けられているので、半導体ウエハの下半部を保持する部分と上半部を保持する部分との位置関係にズレが発生することが避けられない。

そのため、蓋を着脱する際に半導体ウエハを破損してしまったり、半導体ウエハが保管中に変形したりするリスクがある。また、半導体ウエハの上半部の広い領域をウエハ押えで押えようとすると、ウエハ押えの構成が非常に複雑になってしまう問題がある。

また、特許文献３に記載されたものは、外力が加えられていない自然状態ではウエハ押え部が邪魔をして半導体ウエハを出し入れすることができないので、半導体ウエハを出し入れする際には、一体に形成されているウエハ載置部とウエハ押え部を全体的に弾性変形させて押し広げる必要がある。

しかし、そのような構成では、ウエハ載置部とウエハ押え部との境界部のごく近傍領域の極めて狭い範囲でしか半導体ウエハの上半部を押えることができないので、半導体ウエハの上半部が運搬中等に変形してしまうリスクがある。

また、多数の半導体ウエハを並列に並べて保持することができるようにウエハ載置部とウエハ保持部を幅広に形成すると、それら全体を弾性変形させて押し広げることが困難になるので、特許文献３に記載された発明の構成は、半導体ウエハを一枚毎に保持するカセットタイプのもの以外への適用が難しい。

本発明の目的は、多数の半導体ウエハを立てた状態に並べてその外縁の広い範囲をズレなく確実に保持し、それによって半導体ウエハの保管、輸送中の変形や破損等を確実に防止することができ、しかもシンプルに構成することができるウエハ収納容器を提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明のウエハ収納容器は、複数の半導体ウエハを上方から出し入れして各々立てた状態に並列に並べて保持するためのウエハ保持機構が開閉可能な密閉容器内に配置されたウエハ収納容器において、ウエハ保持機構が、各半導体ウエハの下半部の外縁を個別に嵌め込んだ状態に載置するための複数のウエハ載置溝が並列に並んで形成されたウエハ載置部と、ウエハ載置部に載置された半導体ウエハの上半部の外縁に沿う円弧状にウエハ載置部と一つながりに構成されて、各半導体ウエハの上半部の外縁を個別に嵌め込んで押えるための複数のウエハ押え溝が並列に並んで形成されたウエハ押えと、ウエハ載置溝に上方から半導体ウエハを載置及び取り出しする妨げにならない側方位置までウエハ押えを退避させることができるように、ウエハ押えとウエハ載置部との境界部分に局部的に屈曲させ易く形成された屈曲容易部とを備えているものである。

なお、屈曲容易部は、ウエハ載置部に載置された半導体ウエハの面と平行方向に屈曲容易であるとよく、ウエハ載置部と屈曲容易部とウエハ押えとが、弾性変形可能な高分子材料等により同じ材料で一体に形成されていてもよい。そして、屈曲容易部が、ウエハ押えとウエハ載置部との境界部分をそれ以外の部分より薄肉に形成して構成されていてもよく、その屈曲容易部は、ウエハ押えとウエハ載置部との境界部分の内周側を切除した形状に形成されていてもよい。屈曲容易部には、ウエハ載置溝とウエハ押え溝がどちらも形成されていないのがよく、屈曲容易部が実質的に折れ曲がり自在に形成されていてもよい。

また、ウエハ押えと屈曲容易部とが各々、ウエハ載置部に載置された半導体ウエハを間に挟んで一対ずつ設けられていてもよく、屈曲容易部が、ウエハ載置部に載置された半導体ウエハの中心に対し水平な略１８０°対称位置に一対設けられていてもよい。あるいは、ウエハ押えが、ウエハ載置部に載置された半導体ウエハの上半部の外縁に沿って一個だけ設けられて、その一端側のみにおいて屈曲容易部を介してウエハ載置部とつながった構成をとってもよく、そのようなウエハ押えが、ウエハ載置部に載置された半導体ウエハの上半部における外縁の９０〜１８０°の範囲に沿うように設けられていてもよい。

また、密閉容器が、ウエハ保持機構が載せられたベース部を備えていて、ウエハ載置部がベース部に対し固定されていてもよく、密閉容器が、ウエハ保持機構の上方を覆う蓋体を備えていて、ウエハ載置部に載置された半導体ウエハの上半部の外縁にウエハ押えを押し付けるための弾力性のある材料からなる押し付け部材が蓋体に設けられていてもよい。また、密閉容器が、ウエハ保持機構の上方以外の全ての部分を囲む容器本体を備え、側方に退避した状態のウエハ押えが係脱自在に係止される係止手段が容器本体に設けられていてもよく、あるいは、側方に退避した状態のウエハ押えの自由端部が容器本体の上端から突出するようにしてもよい。

本発明によれば、ウエハ載置部とウエハ押えとが一つながりに構成されていることにより、多数の半導体ウエハを立てた状態に並べてウエハ載置部とウエハ押えとでズレなく確実に保持することができる。そして、ウエハ押えとウエハ載置部との境界部分に局部的に屈曲させ易く形成された屈曲容易部が設けられていることにより、半導体ウエハの下半部だけでなく上半部側の外縁の広い範囲をウエハ押えで押えることができ、しかも極めてシンプルな構成で容易にそれを実現することができる。

本発明に係る第１の実施の形態において、半導体ウエハが内部に保持された状態のウエハ収納容器の正面断面図である。 本発明に係る第１の実施の形態において、複数の半導体ウエハが内部に保持された状態のウエハ収納容器の側面断面図（図１におけるII−II断面図）である。 本発明に係る第１の実施の形態において、複数の半導体ウエハが内部に保持された状態のウエハ収納容器の部分拡大平面断面図（図１におけるIII−III断面図）である。 本発明に係る第１の実施の形態におけるウエハ保持機構の斜視図である。 本発明に係る第１の実施の形態において、ウエハ保持機構に半導体ウエハが出し入れされる状態の斜視図である。 本発明に係る第１の実施の形態において、容器本体内のウエハ保持機構に半導体ウエハが載置された状態の正面断面図である。 本発明に係る第１の実施の形態において、ウエハ保持機構に一枚の半導体ウエハが保持された状態の斜視図である。 本発明に係る第２の実施の形態において、容器本体内のウエハ保持機構に半導体ウエハが載置された状態の正面断面図である。 本発明に係る第３の実施の形態において、容器本体内のウエハ保持機構に半導体ウエハが載置された状態の正面断面図である。 本発明に係る第４の実施の形態における、屈曲容易部の部分拡大正面断面図である。 本発明に係る第５の実施の形態において、半導体ウエハが内部に保持された状態のウエハ収納容器の正面断面図である。 本発明に係る第６の実施の形態において、容器本体内のウエハ保持機構に半導体ウエハが保持された状態の正面断面図である。 本発明に係る第７の実施の形態において、半導体ウエハが内部に保持された状態のウエハ収納容器の正面断面図である。 本発明に係る第７の実施の形態において、容器本体が上方に退避した状態のウエハ収納容器の正面断面図である。

符号の説明

１０ 密閉容器
１１ 容器本体
１２ 蓋体
１３ シール部材
１４ ベース部
１６ 係止手段
２０ ウエハ保持機構
２１ 台座
２３ ウエハ載置部
２４ ウエハ押え
２５ 屈曲容易部
２６ ウエハ載置溝
２７ ウエハ押え溝
２８ 自由端部
２９ 押し付け部材
Ｗ 半導体ウエハ

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の説明において「上下」とは重力方向における上下である。
図１は半導体ウエハＷが内部に保持された状態のウエハ収納容器の正面断面図、図２はII−II線で切断した側面断面図、図３はIII−III線で切断した部分拡大平面断面図である。

必要に応じて上方を開放可能な密閉容器１０内には、複数の（例えば２５枚の）半導体ウエハＷを上方から出し入れして各々立てた状態に並列に並べて保持するためのウエハ保持機構２０が配置されている。

この実施の形態においては、密閉容器１０として、ウエハ保持機構２０の上方以外の全ての部分を囲むように上端側のみが開口した形状の容器本体１１と、その容器本体１１の上端開口部を開閉するように移動可能に設けられた蓋体１２とが設けられている。したがって、密閉容器１０はウエハ保持機構２０の上方を開放可能である。

容器本体１１と蓋体１２は共に、例えばポリカーボネート樹脂等のように汚染ガス発生が比較的少ないプラスチック材で形成されている。容器本体１１と蓋体１２との境界部にはその部分を気密にシールするシール部材１３が装着されている。その結果、容器本体１１の上端開口部が蓋体１２で閉じられた状態では、密閉容器１０全体が気密状態になる。

なお密閉容器１０には、容器本体１１をロボットアーム等で把持するための把持部や、蓋体１２が使用者の意思に反して開かないようにロックするためのロック機構等が設けられているが、それらの図示は省略されている。

容器本体１１の底部は、ウエハ保持機構２０が載せられるベース部１４になっていて、そのベース部１４にウエハ保持機構２０が固定されている。具体的には、ベース部１４から密閉容器１０の内方に突出する固定ピン１５が、ウエハ保持機構２０の台座２１に形成されたピン係合孔２２に係合固定されている。

ウエハ保持機構２０には、垂直に立てられた状態の２５枚の円形の各半導体ウエハＷの下半部を載せた状態に保持することができるウエハ載置部２３と、そのウエハ載置部２３に載置された半導体ウエハＷの上半部をガタつかないように押えることができるウエハ押え２４とが設けられている。この実施の形態では、ウエハ載置部２３とウエハ押え２４及び後述する屈曲容易部２５が、半導体ウエハＷの中心を通る鉛直線の左右に半導体ウエハＷを間に挟んで各々一対ずつ設けられている。

ウエハ載置部２３とウエハ押え２４とは分離されずに一つながりに構成されているが、ウエハ載置部２３に載置された半導体ウエハＷの中心に対し水平な略１８０°対称位置に位置するウエハ載置部２３とウエハ押え２４との境界部分は、内周側が切除された形状に形成されて、それ以外の部分より薄肉で局部的に屈曲し易い屈曲容易部２５になっている。屈曲容易部２５が、半導体ウエハＷの中心に対し水平な略１８０°対称の位置より少し下側に位置していても差し支えない。

ウエハ載置部２３とウエハ押え２４と屈曲容易部２５及び台座２１は、例えばポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリブチレンナフタレート（ＰＢＮ）又はポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）等のような弾性変形可能な同じ高分子材料で一体に形成されている。ただし、異なる部品として形成されたウエハ載置部２３とウエハ押え２４を屈曲容易部２５で一つながりの状態につなぎ合わせてもよい。

このような構成により、屈曲容易部２５は、ウエハ載置部２３に載置された半導体ウエハＷの面と平行方向に屈曲自在であり、ウエハ押え２４を半導体ウエハＷの上半部の外縁からその外側に離れる方向（即ち、図１の紙面上において左右に開く方向）に退避させることができる。

ウエハ保持機構２０だけの斜視図である図４にも示されるように、ウエハ載置部２３の内周部には、各半導体ウエハＷの下半部の外縁を個別に嵌め込んだ状態に載置するための複数のウエハ載置溝２６が並列に並んで形成されている。

各ウエハ載置溝２６は、図３に示されるように断面形状がＶ状に形成された公知のものであり、そこに各半導体ウエハＷの外縁部がガタつきなく嵌まり込むことができる。なお、図４にはウエハ載置溝２６の大きさが誇張されて８個だけ図示されているが、実際には、図２に示されるように例えば２５個のウエハ載置溝２６が等間隔に平行に並んで形成されている。

図１に示されるように、各ウエハ載置溝２６は、半導体ウエハＷの中心軸を通る鉛直線を中心とする左右対称の位置に、半導体ウエハＷの外縁に沿う円弧状に形成されている。各ウエハ載置溝２６の上端は半導体ウエハＷの中心軸を通る水平線よりやや下側に位置している（水平線と略一致していてもよい）。したがって、半導体ウエハＷの中心から左右のウエハ載置部２３全体を見込む角度θは１８０°以下である。

ウエハ載置部２３の左右の上端部から上方につながって半導体ウエハＷの外縁に沿う円弧状に形成された左右一対のウエハ押え２４の内周部には、各半導体ウエハＷの上半部の外縁を個別に嵌め込んで押えるための複数のウエハ押え溝２７が並列に並んで形成されている。

各ウエハ押え溝２７は、ウエハ載置溝２６と同様に断面形状がＶ状に形成されていて、そこに各半導体ウエハＷの外縁部がガタつきなく嵌まり込むことができる。なお、屈曲容易部２５にはウエハ載置溝２６とウエハ押え溝２７のどちらも形成されておらず、ウエハ載置溝２６とウエハ押え溝２７との間が屈曲容易部２５で分離された状態になっている。

ウエハ押え２４には、２５個のウエハ押え溝２７がウエハ載置溝２６と位置を合わせて並列に形成されている。ウエハ載置部２３とウエハ押え２４とが分離されずに一つながりに構成されていることにより、ウエハ載置溝２６とウエハ押え溝２７との位置関係を正確に一致させて、半導体ウエハＷをウエハ載置溝２６とウエハ押え溝２７とでズレなく確実に保持することができる。

各ウエハ押え溝２７は、半導体ウエハＷの中心軸を通る鉛直線を中心とする左右対称の位置に、半導体ウエハＷの外縁に沿う円弧状に形成されている。各ウエハ押え溝２７の下端は半導体ウエハＷの中心軸を通る水平線よりやや上側に位置している。ただし、水平線よりある程度下側にあってもよい。

密閉容器１０の蓋体１２には、左右一対のウエハ押え２４の各自由端部２８に押し付けられて、ウエハ押え２４を、ウエハ載置部２３に載置された半導体ウエハＷの上半部の外縁に押し付けた状態にするための押し付け部材２９が、密閉容器１０の内側に向けて突出して設けられている。

弾力性に富んだプラスチック材等で押し付け部材２９を形成することにより、ウエハ押え２４が半導体ウエハＷの外縁に弾力的に押し付けられ、半導体ウエハＷを振動等から効果的に保護することができる。

図２や図４等に示されるように、多数のウエハ載置溝２６とウエハ押え溝２７が各々並列に並んで形成されたウエハ載置部２３とウエハ押え２４は相当に幅広のものになる。したがって、局部的に屈曲容易な屈曲容易部２５が形成されていなければ、半導体ウエハＷを破損する心配をせずにウエハ押え２４を外側に広げるのは困難である。

しかし本発明では、屈曲容易部２５が形成されていることにより、半導体ウエハＷを破損する心配をすることなく、ウエハ載置溝２６に上方から半導体ウエハＷを載置及び取り出しする妨げにならない側方位置（即ち、半導体ウエハＷの水平方向の直径より外側位置）までウエハ押え２４を容易に退避させて、図５に示されるように、ウエハ保持機構２０に半導体ウエハＷを出し入れすることができる。図６は、容器本体１１内においてウエハ押え２４が開いた状態を示し、図７は、一枚の半導体ウエハＷが保持された状態のウエハ保持機構２０を示している。

このような構成により、半導体ウエハＷの外縁の広い範囲を押えることができる長いウエハ押え２４を簡単に構成することができる。なお、図６と後述される図８、図９、図１２、図１３及び図１４等においては、ウエハ保持機構２０の断面の図示は省略されている。

本発明は、上述の実施の形態とは部分的に異なる多くの実施態様をとることができる。以下に説明するのはその一部の例であり、各実施の形態において説明が省略されている部分の構成は、基本的に上述した第１の実施の形態と同じである。

図８は本発明に係る第２の実施の形態を示しており、側方に退避した状態のウエハ押え２４が係脱自在に係止される係止手段１６が容器本体１１に設けられている。係止手段１６は、例えばウエハ押え溝２７を側方から弾力的に押えることができるように容器本体１１から内方に突出形成されている。このように構成することにより、ウエハ押え２４が開いた状態を安定して維持させることができる。

図９は本発明に係る第３の実施の形態を示しており、半導体ウエハＷの側方に退避した状態のウエハ押え２４の自由端部２８が容器本体１１の上端から上方に突出するようにしたものである。このように構成することにより、ウエハ押え溝２７を外部のアーム等で開いた状態に維持させることができる。

図１０は本発明に係る第４の実施の形態を示しており、屈曲容易部２５にさらに幅狭のスリット２５ａを追加形成して、そのスリット２５ａ部分を屈曲容易部２５の他の部分よりさらに薄肉に形成したものである。

このように構成することにより、スリット２５ａが蝶番等のヒンジと同様の作用をして、二点鎖線で示されるように、屈曲容易部２５が実質的に折れ曲がり自在な状態になり、ウエハ押え２４の開閉動作に対する抵抗がより小さくなる。

図１１は本発明に係る第５の実施の形態を示しており、ウエハ保持機構２０の台座２１にもウエハ載置溝２６を形成したものである。このように構成することにより、半導体ウエハＷをより安定して保持することができる。

図１２は本発明に係る第６の実施の形態を示しており、ウエハ押え２４が、ウエハ載置部２３に載置された半導体ウエハＷの上半部の外縁に沿って一個だけ設けられて、その一端側のみにおいて屈曲容易部２５を介してウエハ載置部２３とつながっている。このように構成することにより、ウエハ押え２４を半導体ウエハＷの上半部における外縁の９０〜１８０°の範囲に設けて、半導体ウエハＷの真上位置を押えて保持することもできる。

図１３と図１４は本発明に係る第７の実施の形態を示しており、下方を開放可能な密閉容器１０内にウエハ保持機構２０を配置したものである。密閉容器１０の容器本体１１は下面だけが開放された形状に形成され（本発明の構成においては、容器本体１１が蓋体１２を兼用しているということもできる）、その下端開口部がベース部１４で塞がれる構成になっている。このように、密閉容器１０はウエハ保持機構２０の上方を開放可能な各種の形式を採ることができる。

Claims (17)

1. 複数の半導体ウエハを上方から出し入れして各々立てた状態に並列に並べて保持するためのウエハ保持機構が開閉可能な密閉容器内に配置されたウエハ収納容器において、
   上記ウエハ保持機構が、
   上記各半導体ウエハの下半部の外縁を個別に嵌め込んだ状態に載置するための複数のウエハ載置溝が並列に並んで形成されたウエハ載置部と、
   上記ウエハ載置部に載置された半導体ウエハの上半部の外縁に沿う円弧状に上記ウエハ載置部と一つながりに構成されて、上記各半導体ウエハの上半部の外縁を個別に嵌め込んで押えるための複数のウエハ押え溝が並列に並んで形成されたウエハ押えと、
   上記ウエハ載置溝に上方から上記半導体ウエハを載置及び取り出しする妨げにならない側方位置まで上記ウエハ押えを退避させることができるように、上記ウエハ押えと上記ウエハ載置部との境界部分に局部的に屈曲させ易く形成された屈曲容易部と、
   を備えていることを特徴とするウエハ収納容器。
2. 請求の範囲１のウエハ収納容器において、上記屈曲容易部は、上記ウエハ載置部に載置された半導体ウエハの面と平行方向に屈曲容易であるウエハ収納容器。
3. 請求の範囲１記載のウエハ収納容器において、上記ウエハ載置部と上記屈曲容易部と上記ウエハ押えとが同じ材料で一体に形成されているウエハ収納容器。
4. 請求の範囲３のウエハ収納容器において、上記ウエハ押えと上記ウエハ載置部と上記屈曲容易部とが、弾性変形可能な高分子材料で形成されているウエハ収納容器。
5. 請求の範囲３のウエハ収納容器において、上記屈曲容易部が、上記ウエハ押えと上記ウエハ載置部との境界部分をそれ以外の部分より薄肉に形成して構成されているウエハ収納容器。
6. 請求の範囲５のウエハ収納容器において、上記屈曲容易部は、上記ウエハ押えと上記ウエハ載置部との境界部分の内周側を切除した形状に形成されているウエハ収納容器。
7. 請求の範囲６のウエハ収納容器において、上記屈曲容易部には、上記ウエハ載置溝と上記ウエハ押え溝がどちらも形成されていないウエハ収納容器。
8. 請求の範囲１のウエハ収納容器において、上記屈曲容易部が実質的に折れ曲がり自在に形成されているウエハ収納容器。
9. 請求の範囲１のウエハ収納容器において、上記ウエハ押えと上記屈曲容易部とが各々、上記ウエハ載置部に載置された半導体ウエハを間に挟んで一対ずつ設けられているウエハ収納容器。
10. 請求の範囲９のウエハ収納容器において、上記屈曲容易部が、上記ウエハ載置部に載置された半導体ウエハの中心に対し水平な略１８０°対称位置に一対設けられているウエハ収納容器。
11. 請求の範囲１のウエハ収納容器において、上記ウエハ押えが、上記ウエハ載置部に載置された半導体ウエハの上半部の外縁に沿って一個だけ設けられて、その一端側のみにおいて上記屈曲容易部を介して上記ウエハ載置部とつながっているウエハ収納容器。
12. 請求の範囲１１のウエハ収納容器において、上記ウエハ押えが、上記ウエハ載置部に載置された半導体ウエハの上半部における外縁の９０〜１８０°の範囲に沿うように設けられているウエハ収納容器。
13. 請求の範囲１のウエハ収納容器において、上記密閉容器が、上記ウエハ保持機構が載せられたベース部を備え、上記ウエハ載置部が上記ベース部に対し固定されているウエハ収納容器。
14. 請求の範囲１のウエハ収納容器において、上記密閉容器が、上記ウエハ保持機構の上方を覆う蓋体を備え、上記ウエハ載置部に載置された半導体ウエハの上半部の外縁に上記ウエハ押えを押し付けるための押し付け部材が上記蓋体に設けられているウエハ収納容器。
15. 請求の範囲１４のウエハ収納容器において、上記押し付け部材が弾力性のある材料で形成されているウエハ収納容器。
16. 請求の範囲１のウエハ収納容器において、上記密閉容器が、上記ウエハ保持機構の上方以外の全ての部分を囲む容器本体を備え、側方に退避した状態の上記ウエハ押えが係脱自在に係止される係止手段が上記容器本体に設けられているウエハ収納容器。
17. 請求の範囲１のウエハ収納容器において、上記密閉容器が、上記ウエハ保持機構の上方以外の全ての部分を囲む容器本体を備え、側方に退避した状態の上記ウエハ押えの自由端部が上記容器本体の上端から突出するウエハ収納容器。

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