JP6058365B2 - 基板収納容器 - Google Patents

Description

本発明は、半導体ウェーハ等の基板を収納、保管、搬送、輸送する基板収納容器に関するものである。

従来における基板収納容器は、図示しないが、例えば複数枚の半導体ウェーハを収納する容器本体と、この容器本体の開口した正面にガスケット部材を介し着脱自在に嵌合される蓋体と、正面に蓋体が嵌合された容器本体の内部のエアを別の気体に置換する給排気バルブとを備え、半導体の製造工場に半導体ウェーハを輸送する際に使用される。

容器本体は、例えばφ３００ｍｍ以上の半導体ウェーハを整列収納可能な大きさのフロントオープンボックスに成形され、内部の両側面に、半導体ウェーハを水平に支持する左右一対の支持片が対設されており、この一対の支持片が上下方向に所定のピッチで配列されている。

蓋体は、容器本体の正面に圧入して嵌合される蓋本体と、この蓋本体の開口した正面に覆着されるカバープレートとを備え、これら蓋本体とカバープレートとの間に施錠機構が介在して配設されており、蓋体開閉装置により自動的に開閉される。蓋本体は、容器本体に整列収納された複数枚の半導体ウェーハの周縁前部に対向する背面、すなわち裏面に、各半導体ウェーハの周縁前部を弾性保持片で保持するフロントリテーナが装着されている。

給排気バルブは、容器本体の底板に嵌着されて容器本体の外部から内部に不活性ガスを流入させる複数の給気バルブと、容器本体の底板に嵌着されて容器本体の内部から外部にエアを排気する複数の排気バルブとを備え、容器本体内のエアを不活性ガスに置換して半導体ウェーハの変質等を防止するよう機能する（特許文献１参照）。

このような基板収納容器は、容器本体の開口した正面に蓋体が圧入して嵌合され、半導体ウェーハの周縁前部にフロントリテーナの弾性保持片が圧接すると、一対の支持片から半導体ウェーハが浮上して容器本体の両側壁内面に圧接支持され、半導体ウェーハの周縁前部がフロントリテーナの弾性保持片に保持される。

ところで、基板収納容器は、エアが不活性ガスに置換される際、容器本体に収納された半導体ウェーハに不活性ガスが直接接触すると、半導体ウェーハの汚染を招くおそれがある。そこで、半導体ウェーハの汚染を防ぐため、容器本体に垂直方向に伸びる邪魔板を内蔵し、この邪魔板により、半導体ウェーハに不活性ガスが直接接触するのを防止する方法が提案されている（特許文献２参照）。

特許第４２０１５８３号 特許第３９０４９０９号

従来における基板収納容器は、以上のように容器本体の底板に給気バルブが単に嵌着されているので、複数枚の半導体ウェーハの上方等には、不活性ガスが円滑に流通するものの、複数枚の半導体ウェーハ間、特に複数枚の半導体ウェーハの中央部間に不活性ガスが円滑に流入しないことがある。複数枚の半導体ウェーハの中央部間に不活性ガスが円滑に流入しないと、不活性ガスが澱んで滞留するので、容器本体内のエアを不活性ガスに置換するのに長時間を要し、作業効率が悪化するという問題が生じる。この問題は、基板収納容器がφ４５０ｍｍの半導体ウェーハを収納する大型タイプの場合、容器本体の容積が増大するので、より深刻となる。

また、基板収納容器がφ４５０ｍｍの半導体ウェーハを収納する大型タイプの場合、正面が開口した容器本体の強度確保が容易ではないので、容器本体の変形を招く事態が予想される。例えば、容器本体内のエアを不活性ガスに置換すると、容器本体の内部が陽圧になるので、容器本体が比較的容易に変形する事態が懸念される。

また、半導体ウェーハの周縁前部がフロントリテーナの弾性保持片に保持されると、半導体ウェーハが容器本体の両側壁内面に圧接支持されるので、この圧接支持により、容器本体の両側壁が変形しやすくなる。容器本体が変形すると、ガスケット部材のシール性が低下し、外部から侵入したエアやパーティクル等により、半導体ウェーハの汚染を招くこととなる。

本発明は上記に鑑みなされたもので、複数枚の基板間に気体を円滑かつ迅速に流入させることにより、気体置換の作業効率を向上させ、しかも、例え容器本体が大型タイプの場合にも、正面が開口した容器本体の強度を確保して基板の汚染を防ぐことのできる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、複数枚の基板を収納するフロントオープンボックスの容器本体と、この容器本体の開口した正面に嵌め合わされる蓋体と、正面に蓋体が嵌め合わされた容器本体の内部の気体を置換する給排気バルブとを備えた基板収納容器であって、
容器本体の背面壁下方と側壁の後部下方の少なくともいずれかを外部に突出させて折り返すことにより、気体用の拡散制御部を断面略Ｊ字形状に屈曲形成し、
給排気バルブは、容器本体の底部後方に取り付けられて容器本体の外部から内部に気体を流入させる給気バルブと、容器本体の底部前方に取り付けられて容器本体の内部から外部に気体を排気する排気バルブとを含み、
容器本体の拡散制御部の下方に給気バルブの一部を配置し、この給気バルブから容器本体の内部に流入した気体を拡散制御部に衝突させ、容器本体内に気体を拡散させることを特徴としている。

なお、拡散制御部の長辺を短辺の上方に位置させ、この拡散制御部の長辺を外部に向かうにしたがい徐々に傾けて下降させ、拡散制御部の長辺下方に給気バルブの流出口の一部を隙間を介して配置することができる。

ここで、特許請求の範囲における基板には、少なくともφ３００ｍｍ、４５０ｍｍの半導体ウェーハ、液晶基板、ガラス基板等が含まれる。容器本体と蓋体とは、透明、不透明、半透明のいずれでも良い。また、容器本体の拡散制御部と給排気バルブの給気バルブや排気バルブは、単数複数を特に問うものではない。拡散制御部は、容器本体の背面壁下方、容器本体の側壁の後部下方、あるいは容器本体の背面壁下方及び側壁の後部下方に形成することができる。さらに、気体には、少なくともエア、ドライエア、不活性ガス（アルゴンガスや窒素ガス等）が含まれる。

本発明によれば、基板収納容器内の気体を別の気体に置換する場合には、給排気バルブの給気バルブに別気体を供給する。すると、別気体は、給気バルブから容器本体内に流入し、拡散制御部に衝突して容器本体部の上方や前方に分散しながら流通し、複数枚の基板の上方に流通したり、複数枚の基板の中央部間等に流入する。

本発明によれば、複数枚の基板間に気体を円滑、かつ迅速に流入させ、気体置換の作業効率を向上させることができるという効果がある。具体的には、拡散制御部に気体を衝突させ、容器本体内の上方や前方に気体を分散しながら流通させ、複数枚の基板の上方に気体を流通させたり、複数枚の基板の中央部間等に気体を流入させ、気体置換の作業効率を向上させることができる。
また、例え容器本体が大型タイプの場合にも、正面が開口した容器本体の強度を確保し、容器本体の変形を防止して基板の汚染を防ぐことができる。具体的には、容器本体の背面壁下方と側壁の後部下方の少なくともいずれかに、屈曲した拡散制御部を一体形成するので、容器本体の強度を向上させることができ、例え基板収納容器が大型タイプの場合にも、容器本体の変形のおそれを有効に排除することができる。

請求項２記載の発明によれば、拡散制御部の長辺を水平ではなく、徐々に傾斜させるので、容器本体内に流入する気体の速度が低下するのを抑制することが可能になる。

本発明に係る基板収納容器の実施形態を模式的に示す全体斜視図である。 本発明に係る基板収納容器の実施形態における蓋体を模式的に示す分解斜視図である。 本発明に係る基板収納容器の実施形態を模式的に示す側面説明図である。 本発明に係る基板収納容器の実施形態を模式的に示す平面説明図である。 本発明に係る基板収納容器の実施形態を模式的に示す底面説明図である。 本発明に係る基板収納容器の実施形態を模式的に示す断面説明図である。 本発明に係る基板収納容器の実施形態を模式的に示す要部断面説明図である。

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。本実施形態における基板収納容器は、図１ないし図７に示すように、複数枚の半導体ウェーハＷを収納する容器本体１と、この容器本体１の開口した正面１０に嵌合される蓋体２０と、容器本体１の正面１０に嵌合された蓋体２０を施錠する施錠機構４０と、正面１０に蓋体２０が嵌合された容器本体１の内部のエアを不活性ガスに置換する給排気バルブ６０とを備え、容器本体１の周壁後方に気体用の拡散制御部５０を複数形成し、給排気バルブ６０の給気バルブ６１から容器本体１内に流入した不活性ガスを複数の拡散制御部５０に衝突させ、容器本体１内に不活性ガスを拡散させるようにしている。

半導体ウェーハＷは、図６や図７に示すように、例えばφ４５０ｍｍの大型の薄く重いシリコンウェーハからなり、容器本体１内に水平に収納され、上下方向に複数枚（例えば、１０枚、２５枚等）が整列する。

容器本体１、蓋体２０、施錠機構４０は、所要の樹脂を含有する成形材料により複数の部品がそれぞれ射出成形され、この複数の部品の組み合わせで構成される。この成形材料に含まれる樹脂としては、例えばポリカーボネート、シクロオレフィンポリマー、ポリエーテルイミド、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリブチレンテレフタレート、ポリアセタール、液晶ポリマーといった熱可塑性樹脂やこれらのアロイ等があげられる。

これらの樹脂には、カーボン繊維、カーボンパウダー、カーボンナノチューブ、導電性ポリマー等からなる導電物質やアニオン、カチオン、非イオン系等の各種帯電防止剤が必要に応じて添加される。また、ベンゾトリアゾール系、サリシレート系、シアノアクリレート系、オキザリックアシッドアニリド系、ヒンダードアミン系の紫外線吸収剤が添加されたり、剛性を向上させるガラス繊維や炭素繊維等も選択的に添加される。

容器本体１は、図１や図６に示すように、所要の成形材料を使用して正面１０の開口したフロントオープンボックスに成形され、内部両側、換言すれば、周壁である両側壁２の内面に、半導体ウェーハＷを水平に支持する左右一対の支持片３が対設されており、この一対の支持片３が上下方向に所定のピッチで配列されるとともに、各支持片３が前後方向に伸びる細長い板片に形成される。この容器本体１の底板４の前部両側と後部両側とには、図６や図７に示すように、半導体ウェーハＷの収納領域に干渉しない給排気バルブ６０用の取付孔５がそれぞれ穿孔される。

容器本体１の底板４には、蓋体開閉装置に対する搭載用のボトムプレート６が下方から螺着され、このボトムプレート６に、蓋体開閉装置のテーブル上の位置決めピンに上方から嵌合して位置決めする複数の位置決め具７が配設される。このボトムプレート６の前部両側と後部両側とには、容器本体１の複数の取付孔５に対向するアクセス用の貫通孔８がそれぞれ穿孔され、各貫通孔８が蓋体開閉装置のガス給排ノズル８０に下方から貫通される（図６、図７参照）。また、容器本体１の天井中央部には図１ないし図３に示すように、半導体の製造工場の天井搬送機構に把持される搬送用のロボティックフランジ９が装着される。

容器本体１の正面１０は、周縁部が屈曲して外方向に張り出し、内周縁の上部両側と下部両側とに、施錠機構４０用の施錠穴がそれぞれ穿孔される。また、容器本体１の両側壁２の外面には、前後方向に指向する搬送用のフォークリフトフランジ１１がそれぞれ突出形成される。

蓋体２０は、図１や図２に示すように、容器本体１の正面１０に着脱自在に圧入して嵌合される断面略皿形状で浅底の蓋本体２１と、この蓋本体２１の開口した正面に着脱自在に覆着される透明のカバープレート２７とを備え、これら蓋本体２１とカバープレート２７との間に施錠機構４０が介在して配設されており、蓋体開閉装置により自動的に開閉される。蓋本体２１は、光透過性や透明性を有し、その開口した正面側の中央部に正面矩形状の隆起部２２が一体形成されており、この隆起部２２の左右両側に施錠機構４０用の設置領域２３がそれぞれ区画される。

蓋本体２１は、容器本体１に整列収納された複数枚の半導体ウェーハＷの周縁前部に対向する背面、すなわち裏面の両側部に、各半導体ウェーハＷの周縁前部を弾性保持片で保持するフロントリテーナ２４がそれぞれ装着される。蓋本体２１の裏面の周縁部あるいは周壁には、枠形状のガスケット溝が切り欠かれ、このガスケット溝に、容器本体１の正面１０内周縁に圧接して変形する枠形状のガスケット２５が嵌合される。蓋本体２１の周壁の上部両側と下部両側とには、容器本体１の施錠穴に対向する出没孔２６がそれぞれ穿孔される。

カバープレート２７は、蓋本体２１の正面に対応する大きさの板に形成され、固定用の螺子孔２８が複数穿孔されており、各螺子孔２８を貫通した螺子が蓋本体２１に螺挿される。このカバープレート２７は、その中央部に複数の洗浄溝孔２９が穿孔され、左右両側部の中央には施錠機構４０用の操作孔３０がそれぞれ穿孔される。複数の洗浄溝孔２９は、長い洗浄溝孔２９と短い洗浄溝孔２９とをそれぞれ複数備え、これらがカバープレート２７の中心部を基準に略放射状に配列されており、蓋本体２１の隆起部２２に対向する。

カバープレート２７の外部に露出する表面の左右両側部には、周縁部に隣接する位置決め凹部３１がそれぞれ形成され、カバープレート２７表面の隅部、例えば四隅部には、蓋体開閉装置の検出センサ（例えば、光電センサ）に検出される被検出部３２がそれぞれ形成されており、各被検出部３２が平坦な円形状に形成される。

施錠機構４０は、図２に示すように、蓋本体２１の一対の設置領域２３にそれぞれ軸支されて外部から回転操作される左右一対の回転操作体４１と、各回転操作体４１の回転に伴い蓋体２０の上下方向にスライドし、蓋本体２１の出没孔２６から出没して容器本体１の施錠穴に接離する複数のラッチバー４４とを備えて構成される。

各回転操作体４１は、例えば周縁部に一対の湾曲溝を備えた二個の回転プレート４２が前後に組み合わされることにより構成される。この二個の回転プレート４２は、相互に嵌合可能な略円板形状あるいは略円筒形状に形成され、その中心部に、カバープレート２７の操作孔３０に対向するキー穴４３が形成されており、このキー穴４３に操作孔３０を貫通した蓋体開閉装置の操作キーが挿脱自在に嵌挿される。

各ラッチバー４４は、縦長の板形状に形成され、その末端部が二個の回転プレート４２に挟持された状態で設置領域２３にスライド可能に配置されており、フロントリテーナ２４に蓋本体２１を介し対向して蓋本体２１の曲げ変形を防止する。このラッチバー４４の末端部には、回転操作体４１の湾曲溝にスライド可能に嵌入する連結ピンが突出形成される。

各拡散制御部５０は、図６や図７に示すように、容器本体１の周壁である背面壁１２の側部下方が外部横方向に突出して下向きに湾曲しながら折り返されることにより、断面略Ｊ字形状に一体形成される。この拡散制御部５０は、長く突き出た長辺５１が短辺５２の上方に隙間を介して位置し、長辺５１が開口側から背面側方向に向かうにしたがい徐々に傾斜して下降しており、開口側から背面側までの長さが下方から上方に向かうにしたがい徐々に短くなる。拡散制御部５０の長辺５１下方には、給排気バルブ６０の一部が隙間を介して配置される。

給排気バルブ６０は、図５ないし図７に示すように、容器本体１の底板４後方の一対の取付孔５にそれぞれ嵌着されて容器本体１の外部から内部に不活性ガス（図６や図７の矢印参照）を流入させる一対の給気バルブ６１と、容器本体１の底板４前方の一対の取付孔５にそれぞれ嵌着される一対の排気バルブ７５とを備える。

各給気バルブ６１は、図７に示すように、容器本体１の取付孔５に嵌着される中空の筺体６２と、この筺体６２に内蔵される上下動可能な弁体６７と、筺体６２に弁体６７を弾圧付勢するバネ部材７３と、筺体６２と弁体６７との間に介在されて外部からのパーティクル等を除去するフィルタ７４とを備え、拡散制御部５０の長辺５１下方に位置し、蓋体開閉装置のガス給排ノズル８０に接続される。

給気バルブ６１の筺体６２は、容器本体１の取付孔５に下方から嵌入される円筒形の第一筺体６３と、容器本体１の取付孔５にＯリング等を介し上方から嵌入される円筒形の第二筺体６４とに分割され、第一筺体６３の内周面に第二筺体６４が螺嵌される。第一筺体６３の端面は、開口して不活性ガス用の流入口６５を形成し、蓋体開閉装置のガス給排ノズル８０に下方から貫通される。また、第二筺体６４の端面は、開口して不活性ガス用の複数の流出口６６を形成し、拡散制御部５０の長辺５１下面に隙間を介して対向する。

弁体６７は、第二筺体６４に内蔵される円筒形の第一弁体６８と、この第一弁体６８に遊嵌されて第一筺体６３に接離可能な円筒形の第二弁体７１とに分割される。第一弁体６８は、その内部中心に、下方に指向するガイドピン６９が突出形成され、第二筺体６４の端面に対向する端面に、流出口６６に連通する不活性ガス用の流通口７０が複数開口形成される。

第二弁体７１は、その内部中心に、ガイドピン６９にスライド可能に嵌合する筒部７２が一体形成され、第一筺体６３に対向する端面の周縁部に、隙間の発生を防止するＯリングが装着されており、蓋体開閉装置のガス給排ノズル８０に下方から圧接されることにより、バネ部材７３を圧縮しながら上昇する。このような第二弁体７１は、第一筺体６３にＯリングが接触する場合には、不活性ガスの流入を規制し、蓋体開閉装置のガス給排ノズル８０に圧接されて第一筺体６３から離隔する場合には、不活性ガスを外部から給気バルブ６１内に流入させる。

バネ部材７３は、例えば弁体６７に内蔵されるコイルバネからなり、このコイルバネが第一弁体６８のガイドピン６９と第二弁体７１の筒部７２とに遊嵌され、第一筺体６３の端面に第二弁体７１の端面を弾圧付勢するよう機能する。また、フィルタ７４は、例えばガラス繊維等により薄い円板に形成され、第二筺体６４と第一弁体６８との間に挟持される。

各排気バルブ７５は、基本的には給気バルブ６１を上下逆にした構造に構成され、図６に示すように、蓋体開閉装置のガス給排ノズル８０に接続される。この排気バルブ７５は、不活性ガスの流入に伴い、容器本体１の内部から外部にエア（図６の矢印参照）を排気するよう機能する。

上記構成において、基板収納容器内のエアを不活性ガスに置換して半導体ウェーハＷの変質等を防止する場合には、蓋体開閉装置のテーブルに基板収納容器を位置決め搭載し、ガス給排ノズル８０と給排気バルブ６０とを接続し、ガス給排ノズル８０から給気バルブ６１に不活性ガスを供給すれば良い。

すると、不活性ガスは、給気バルブ６１を構成する第一筺体６３の流入口６５から第二弁体７１との間、第一弁体６８と第二弁体７１との間、第一弁体６８の流通口７０、フィルタ７４、及び第二筺体６４の流出口６６を順次経由して容器本体１内に流入する。こうして容器本体１内に流入した不活性ガスは、拡散制御部５０の長辺５１に衝突して流出方向が垂直上方向から容器本体１の内側上方向に変更され、容器本体１内の上方や前方に拡散しながら流通し、複数枚の半導体ウェーハＷの上方に円滑に流通したり、複数枚の半導体ウェーハＷの中央部間に円滑に流入する。

この際、拡散制御部５０の長辺５１が水平ではなく、傾斜しているので、不活性ガスの流速が著しく低下するのを有効に抑制することができる。容器本体１内に不活性ガスが流入すると、容器本体１内のエアが押されて排気バルブ７５からガス給排ノズル８０に排気され、この排気により、基板収納容器内のエアが不活性ガスに置換される。

上記構成によれば、拡散制御部５０により、不活性ガスを拡散・分流したり、流出方向を制御するので、複数枚の半導体ウェーハＷの中央部間等に不活性ガスを円滑、かつ適切に流入させることができる。したがって、複数枚の半導体ウェーハＷの中央部間に不活性ガスが澱んで滞留することが少なく、容器本体１内のエアを不活性ガスに短時間で置換し、作業効率の大幅な向上を図ることができる。この効果は、基板収納容器がφ４５０ｍｍの半導体ウェーハＷを収納する大型タイプの場合、実に有意義である。

また、拡散制御部５０が容器本体１の強度や剛性を高めるので、例え基板収納容器がφ４５０ｍｍの半導体ウェーハＷを収納する大型タイプの場合にも、容器本体１の変形のおそれを有効に排除することができる。したがって、容器本体１の変形に伴い、ガスケット２５のシール性が低下したり、外部から侵入したエアやパーティクル等により、半導体ウェーハＷの汚染を招くおそれがない。さらに、半導体ウェーハＷの汚染を防ぎながら安定した状態で保持することが可能になる。

なお、上記実施形態ではフロントリテーナ２４と施錠機構４０の少なくともラッチバー４４とを蓋本体２１を介して対向させたが、フロントリテーナ２４と施錠機構４０の全てとを蓋本体２１を介して対向させても良い。また、上記実施形態では給気バルブ６１に蓋体開閉装置のガス給排ノズル８０を圧接して弁体６７を上昇させたが、給気バルブ６１に不活性ガスを供給して弁体６７を上昇させても良い。

本発明に係る基板収納容器は、半導体や液晶の製造分野等で使用される。

１ 容器本体
２ 側壁（周壁）
３ 支持片
４ 底板
５ 取付孔
６ ボトムプレート
８ 貫通孔
１０ 正面
１２ 背面壁（周壁）
２０ 蓋体
２４ フロントリテーナ
４０ 施錠機構
４４ ラッチバー
５０ 拡散制御部
５１ 長辺
５２ 短辺
６０ 給排気バルブ
６１ 給気バルブ
６２ 筺体
６６ 流出口
６７ 弁体
７３ バネ部材
７４ フィルタ
７５ 排気バルブ
８０ ガス給排ノズル
Ｗ 半導体ウェーハ（基板）

Claims (2)

1. 複数枚の基板を収納するフロントオープンボックスの容器本体と、この容器本体の開口した正面に嵌め合わされる蓋体と、正面に蓋体が嵌め合わされた容器本体の内部の気体を置換する給排気バルブとを備えた基板収納容器であって、
   容器本体の背面壁下方と側壁の後部下方の少なくともいずれかを外部に突出させて折り返すことにより、気体用の拡散制御部を断面略Ｊ字形状に屈曲形成し、
   給排気バルブは、容器本体の底部後方に取り付けられて容器本体の外部から内部に気体を流入させる給気バルブと、容器本体の底部前方に取り付けられて容器本体の内部から外部に気体を排気する排気バルブとを含み、
   容器本体の拡散制御部の下方に給気バルブの一部を配置し、この給気バルブから容器本体の内部に流入した気体を拡散制御部に衝突させ、容器本体内に気体を拡散させることを特徴とする基板収納容器。
2. 拡散制御部の長辺を短辺の上方に位置させ、この拡散制御部の長辺を外部に向かうにしたがい徐々に傾けて下降させ、拡散制御部の長辺下方に給気バルブの流出口の一部を隙間を介して配置した請求項１記載の基板収納容器。

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