JP6772498B2

JP6772498B2 - 基板収納容器

Info

Publication number: JP6772498B2
Application number: JP2016054768A
Authority: JP
Inventors: 博倫江口
Original assignee: Sumco Corp
Current assignee: Sumco Corp
Priority date: 2016-03-18
Filing date: 2016-03-18
Publication date: 2020-10-21
Anticipated expiration: 2036-03-18
Also published as: JP2017168765A; WO2017158972A1; KR20180090329A; US11011400B2; KR102235404B1; CN108886009B; US20190080946A1; CN108886009A

Description

本発明は、半導体ウェーハ、フォトマスク、ガラス基板、ハードディスクその他の基板を収納する基板収納容器に関するものである。

半導体ウェーハの製造プロセスやその後の半導体デバイスの製造プロセスのうち、たとえばウェーハの洗浄・乾燥・検査・熱処理・ＣＶＤ処理といった半導体ウェーハを取り扱う各工程において、ウェーハは、ウェーハ収納容器（カセットケースとも称される）に収容された状態で搬送される。特に枚葉式のウェーハ処理装置においては、この容器を所定位置に位置決めした後、ロボットなどを用いて容器からウェーハを１枚ずつ取り出し、各種の処理が施される。典型的なウェーハ収納容器は、特許文献１に示されように、全体がポリカーボネート（ＰＣ）やポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）などの絶縁性プラスチックから成形されてなり、一側面が開口した箱型の容器本体と、容器本体内に固定されたウェーハ保持用のラックと、容器本体の開口部に着脱可能に取り付けられる蓋体とを備える。

特開２０１０−４０６１２号公報特開２００８−０２１７４４号公報特開２００８−０２１７４３号公報特表２００４−５３１０６４号公報再表２０１１／１０２３１８号公報

ところで、上述した絶縁性ウェーハ収納容器は、作業者やロボットなどと接触・摩擦・剥離・衝突すると正電位又は負電位に帯電する。特に低湿度に管理されたクリーンルームにおいては帯電する可能性が著しく高い。ウェーハ収納容器が帯電すると、周囲のパーティクルを電気的に吸着したり、導電性のロボットハンドとの間でスパークが発生し、これにより金属などの汚染物質がウェーハに付着したりするという問題があった。このため、特許文献２〜５には、容器を構成する材料にカーボンブラックなどの導電材料が添加された帯電防止材料を採用することで、容器及び基板に静電気力で付着するパーティクルを防止することが提案されている。しかしながら、こうした対処法では、基板収納容器を一般的な絶縁性材料から帯電防止材料に変更する必要があり、容器の価格が高騰する。また、帯電防止材料で構成した基板収納容器は、固くて重く、欠け割れが発生し易い問題がある。

本発明が解決しようとする課題は、簡便な方法で帯電を抑制できる基板収納容器を提供することである。

本発明は、内部に基板が収納される絶縁性及び箱形状の容器であって、
前記容器の開口部を正面とした場合の左右の側面のそれぞれに、縦横に規則的に配列された複数の凸部が形成され、前記凸部は、作業者の手又は作業ロボットのハンドに対して接触する接触部分を構成するとともに、前記凸部の間は前記作業者の手又は作業ロボットのハンドに対して接触しない非接触部分を構成し、
一つの側面に形成された前記凸部の表面の面積の総和が、前記一つの側面の面積に対して４０％以下とされている基板収納容器、又は、
内部に基板が収納される絶縁性及び箱形状の容器であって、
前記容器の開口部を正面とした場合の左右の側面のそれぞれに、当該側面から突出する把持部が形成され、
前記把持部の表面に、縦横に規則的に配列された複数の凸部が形成され、前記凸部は、作業者の手又は作業ロボットのハンドに対して接触する接触部分を構成するとともに、前記凸部の間は前記作業者の手又は作業ロボットのハンドに対して接触しない非接触部分を構成し、
一つの把持部の表面に形成された前記凸部の表面の面積の総和が、前記一つの把持部の表面の面積に対して４０％以下とされている基板収納容器によって、上記課題を解決する。

基板収納容器は、当該容器以外の物体と接触・摩擦・剥離・衝突（以下、接触と総称する）することで帯電するが、帯電された表面電位は接触面積に相関する。特に、帯電電位によるスパークの発生率は接触面積が４０％以下になるとほぼ０％になることが知見されている。本発明によれば、容器以外の物体と接触する少なくとも一つの面に、当該物体と接触する接触部分と当該物体と接触しない非接触部分とを形成し、さらに接触部分の面積を、接触部分の面積と非接触部分の面積との総和に対して４０％以下としているので、帯電による表面電位をスパーク発生率が０％のレベルにまで低減することができる。この結果、基板に周囲のパーティクルが付着したり、スパーク発生にともなう汚染物質が基板に付着するのを防止することができる。

図１は、本発明に係る基板収納容器の一実施の形態を示す斜視図である。図２は、図１の接触部分と非接触部分とのパターンの一例を示す正面図（Ａ）及び断面図（Ｂ）である。図３は、図１の接触部分と非接触部分とのパターンの他例を示す正面図（Ａ）及び断面図（Ｂ）である。図４は、図１の接触部分と非接触部分とのパターンのさらなる他例を示す正面図（Ａ）及び断面図（Ｂ）である。図５は、本発明に係る基板収納容器を模式的に示す斜視図である。図６は、本発明に係る基板収納容器の他の実施の形態を示す斜視図である。図７は、図１の基板収納容器における接触面積と表面電位との関係を測定した結果を示すグラフである。図８は、図１の基板収納容器における接触面積とスパーク発生率との関係を測定した結果を示すグラフである。

以下、本発明の一実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係る基板収納容器の一実施の形態であるウェーハ収納容器１を示す斜視図である。本実施形態のウェーハ収納容器１は、半導体ウェーハの製造プロセスやその後の半導体デバイスの製造プロセスなど、たとえばウェーハの洗浄・乾燥・検査といった半導体ウェーハを取り扱う工程において、複数のウェーハを収納して搬送するための、いわゆるカセットケースである。本実施形態のウェーハ収納容器１は、図１に示すように、複数枚のウェーハＷの収納が可能な容器本体１１と、容器本体１１内に設けられたウェーハを保持するためのラック１２と、容器本体１１の開口部１１ａに着脱自在に装着可能で、この開口部１１ａを開閉する蓋体（不図示）とを備える。

容器本体１１は絶縁性材料で構成され、例えばポリカーボネート（ＰＣ）やポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）などのプラスチックから成形されてなる、実質的に六面体、すなわち略直方体の箱形状であり、その一側面（図１においては前側）に開口部１１ａが形成されている。ウェーハＷはこの開口部１１ａから容器本体１１内に搬入されて収納される。また、収納状態のウェーハＷはこの開口部１１ａから容器本体１１の外に搬出される。図５は、本発明に係る基板収納容器を模式的に示す斜視図であり、図１に示すウェーハ収納容器１と対応する。以下、図５に示すように、容器本体１１の六面の各面を、上面１１Ａ，底面１１Ｂ，前面１１Ｃ，背面１１Ｄ，右側面１１Ｅ，左側面１１Ｆと称する。開口部１１ａは前面１１Ｃに設けられている。これらのプラスチックから成形されたウェーハ収納容器１の表面抵抗値は、１×１０^１１Ω以上である。

容器本体１１内に設けられるラック１２は、容器本体１１の開口部１１ａに隣接する左右の側面１１Ｅ，１１Ｆに対向する状態で設置された一対のウェーハ保持体１２ａ，１２ｂを含んで構成されている。各ウェーハ保持体１２ａ，１２ｂには、ウェーハＷの抜き差し方向（図１の矢印方向）に延在する複数のウェーハ保持用の溝が形成されている。この溝の溝幅はウェーハＷの厚さより大きく、溝内にウェーハＷが挿入されるように構成されている。また、互いに対向するウェーハ保持体１２ａ，１２ｂの間隔は、ウェーハＷの直径寸法より幅狭とされている。このため、容器本体１１内にウェーハＷを差し込むと、ウェーハＷの両端がウェーハ保持体１２ａ，１２ｂの溝内に入る。つまり、容器本体１１内に差し込まれたウェーハＷは、その両端でウェーハ保持体１２ａ，１２ｂに保持される。また、各ウェーハ保持体１２ａ，１２ｂには複数の溝が形成されており、容器本体１１内に複数のウェーハＷを、間隔をおいて保持できるようになっている。

このようなウェーハ収納容器１では、図１に示すような姿勢、すなわち開口部１１ａが横側（横方向に向けられた状態）で、かつ、ウェーハ保持体１２ａ，１２ｂが設置された側面１１Ｅ，１１Ｆが両側部に位置するように容器本体１１を横置きにすると、容器本体１１内に収納された複数枚のウェーハＷは水平状態（横置きの状態）になる。ウェーハ収納容器１を、熱処理工程やＣＶＤ工程を行うための処理装置の載置台などに載置する場合、容器本体１１は横置きされることがある。ここで、図１に示すような姿勢で各種処理装置の載置台などにウェーハ収納容器１を搬送する場合に、作業者又は作業ロボットがウェーハ収納容器１の左右の側面１１Ｅ，１１Ｆを掴むが、作業者の手（通常ニトリル製手袋をはめている）や作業ロボットのハンド（通常絶縁性材料で被覆されている）がこれらの側面１１Ｅ，１１Ｆに接触した際及び離れる際に、ウェーハ収納容器１が帯電する。特に温度１８〜２５℃、湿度２５〜４５％といったクリーンルームにおいては高温多湿環境に比べて帯電し易い。

図７は、異なる材質Ａ，Ｂにて成形したウェーハ収納容器１の側面１１Ｅ，１１Ｆに対し、その接触面積を１００％、８０％及び３０％とした場合に、表面に帯電した電位を測定した結果を示すグラフである。容器本体１１の側面１１Ｅ，１１Ｆの全面に接触した場合に帯電した電位を１００％とした。ウェーハ収納容器１の材質が相違しても、接触面積が小さくなると表面電位も小さくなることが確認された。また図８は、ウェーハ収納容器１の側面１１Ｅ，１１Ｆに対し、その接触面積を１００％，９０％，８０％，７０％，６０％，５０％，４０％及び３０％とし、各場合においてウェーハ収納容器１からウェーハを導電性のロボットアームで取り出すときのスパーク発生率を測定した結果を示すグラフである。これによれば、接触面積を７０％とすることでスパークの発生率が５０％となり、接触面積を６０％とすることでスパークの発生率が２０％となり、さらに接触面積を４０％以下とすることでスパークの発生率を０％にすることができた。

このため、本実施形態のウェーハ収納容器１においては、容器以外の物体、すなわち作業者の手または作業ロボットのハンドと接触する少なくとも一つの面、すなわち図１及び図５に示す側面１１Ｅ，１１Ｆのうち、作業者の手または作業ロボットのハンドに対して接触する接触部分１３と接触しない非接触部分１４とを形成し、接触部分１３の面積が、接触部分１３の面積と非接触部分１４の面積との総和に対して４０％以下とする。具体的には、図１〜図４に示すように、接触部分１３が凸部であり、非接触部分１４が凸部に対して相対的な凹部からなる。図２は、図１の接触部分１３と非接触部分１４とのパターンの一例を示す正面図（Ａ）及びIIB-IIB線に沿う断面図（Ｂ）である。

図１及び図２に示す接触部分１３は、縦横の格子状に配列された互いに交わる直線帯状の凸部からなり、これら凸部からなる接触部分１３で囲まれた長方形の部分が凹部とされた非接触部分１４を構成する。図２に示す例でいえば、ウェーハ収納容器１の側面１１Ｅの全面に対して、横に４本、縦に６本の格子状凸部からなる接触部分１３が形成され、これら接触部分１３で囲まれた部分が２１個の長方形の凹部からなる非接触部分１４とされている。なお、図２の正面図を正寸と仮定すると、接触部分１３の面積と、側面１１Ｅの面積との比は１５０：４００となり、接触部分１３の面積は、接触部分１３の面積と非接触部分１４の面積との総和に対して３７．５％となっている。なお、接触部分１３である凸部の隆起形状は側面１１Ｅに対して垂直に立ち上がるほか、頂面に向かって縮小するように傾斜して隆起させてもよい。こうすることで接触部分１３の面積をより小さく設定することができる。

図３は、図１の接触部分と非接触部分とのパターンの他例を示す正面図（Ａ）及びIIIB-IIIB線に沿う断面図（Ｂ）である。図３に示す接触部分１３は、縦横に規則的に配列された複数の円形状の凸部からなり、これら凸部からなる接触部分１３で囲まれた円形をくり抜いた部分が凹部とされた非接触部分１４を構成する。図３に示す例でいえば、ウェーハ収納容器１の側面１１Ｅの全面に対して、横に６列、縦に６列の合計３６個の円形状凸部からなる接触部分１３が形成され、これら接触部分１３で囲まれた部分が凹部からなる非接触部分１４とされている。なお、図３の正面図を正寸と仮定すると、接触部分１３の面積と、側面１１Ｅの面積との比は２８３：１０００となり、接触部分１３の面積は、接触部分１３の面積と非接触部分１４の面積との総和に対して２８．３％となっている。なお、接触部分１３である円形状凸部の隆起形状は側面１１Ｅに対して垂直に立ち上がるほか、頂面に向かって縮小するように傾斜して隆起させてもよい。つまり、接触部分１３を円錐台又は円錐に形成することで接触部分１３の面積をより小さく設定することができる。

図４は、図１の接触部分と非接触部分とのパターンのさらなる他例を示す正面図（Ａ）及びIVB-IVB線に沿う断面図（Ｂ）である。図４に示す接触部分１３は、縦横に規則的に配列された複数の矩形状の凸部からなり、これら凸部からなる接触部分１３で囲まれた矩形をくり抜いた部分が凹部とされた非接触部分１４を構成する。図４に示す例でいえば、ウェーハ収納容器１の側面１１Ｅの全面に対して、横に４個、縦に４列の合計１６個の矩形状凸部からなる接触部分１３が形成され、これら接触部分１３で囲まれた部分が凹部からなる非接触部分１４とされている。なお、図４の正面図を正寸と仮定すると、接触部分１３の面積と、側面１１Ｅの面積との比は１２８：４００となり、接触部分１３の面積は、接触部分１３の面積と非接触部分１４の面積との総和に対して３２％となっている。なお、接触部分１３である矩形状凸部の隆起形状は側面１１Ｅに対して垂直に立ち上がるほか、頂面に向かって縮小するように傾斜して隆起させてもよい。こうすることで接触部分１３の面積をより小さく設定することができる。

なお、接触部分となる凸部１３と非接触部分となる凹部１４との平面視における配置パターンは、ウェーハ収納容器１の側面１１Ｅの面全体（又は作業者の手または作業ロボットのハンドの接触部分）に、等間隔及び同サイズの均一に形成されていることが望ましいといえる。

図１に示すウェーハ収納容器１において、作業者の手または作業ロボットのハンドと接触する可能性がある部分は、容器本体１１の側面１１Ｅ，１１Ｆの全体であった。そのため、図１に示すウェーハ収納容器１においては、側面１１Ｅ，１１Ｆの全体の面積の４０％以下となる接触部分１３を形成するようにした。ただし、作業者の手または作業ロボットのハンドと接触する可能性がある部分が、たとえば図６に示すように、ウェーハ収納容器１の側面１１Ｅ，１１Ｆに把持部１５である場合には、当該把持部１５に接触部分１３と非接触部分１４とを形成するとともに、接触部分１３の面積は、把持部１５の全体の面積の４０％以下となるようにする。

以上のとおり、本実施形態のウェーハ収納容器１によれば、容器本体１１の材質を帯電防止材料といった特別なものに変更することなく、またイオナイザーなどの帯電除去処理を行うことなく、物体と接触する可能性のある部分の接触面積を全体の４０％以下にするだけで、内部に収納されたウェーハを取り出す際などにスパークが発生するのを防止することができる。また、スパークの発生防止だけでなく、帯電そのものが抑制されるのでパーティクルなどの異物がウェーハに付着するのを抑制することができる。

１…ウェーハ収納容器
１１…容器本体
１１Ａ…上面
１１Ｂ…底面
１１Ｃ…前面
１１Ｄ…背面
１１Ｅ，１１Ｆ…側面
１２…ラック
１２ａ，１２ｂ…ウェーハ保持体
１１ａ…開口部
１３…接触部分
１４…非接触部分
１５…把持部

Claims

内部に基板が収納される絶縁性及び箱形状の容器であって、
前記容器の開口部を正面とした場合の左右の側面のそれぞれに、縦横に規則的に配列された複数の凸部が形成され、前記凸部は、作業者の手又は作業ロボットのハンドに対して接触する接触部分を構成するとともに、前記凸部の間は前記作業者の手又は作業ロボットのハンドに対して接触しない非接触部分を構成し、
一つの側面に形成された前記凸部の表面の面積の総和が、前記一つの側面の面積に対して４０％以下とされている基板収納容器。
前記凸部が前記一つの側面の全面にわたって形成されている請求項１に記載の基板収納容器。
内部に基板が収納される絶縁性及び箱形状の容器であって、
前記容器の開口部を正面とした場合の左右の側面のそれぞれに、当該側面から突出する把持部が形成され、
前記把持部の表面に、縦横に規則的に配列された複数の凸部が形成され、前記凸部は、作業者の手又は作業ロボットのハンドに対して接触する接触部分を構成するとともに、前記凸部の間は前記作業者の手又は作業ロボットのハンドに対して接触しない非接触部分を構成し、
一つの把持部の表面に形成された前記凸部の表面の面積の総和が、前記一つの把持部の表面の面積に対して４０％以下とされている基板収納容器。
前記凸部が前記一つの把持部の表面の全面にわたって形成されている請求項３に記載の基板収納容器。
前記凸部の高さが揃っている請求項１〜４のいずれか一項に記載の基板収納容器。
前記左右の側面のそれぞれの表面抵抗値が、１×１０^１１Ω以上である請求項１〜５のいずれか一項に記載の基板収納容器。
前記基板は、半導体ウェーハ、フォトマスク、ガラス基板及びハードディスクを含む請求項１〜６のいずれか一項に記載の基板収納容器。