JPH10209259A

JPH10209259A - 基板保管容器および基板保管方法

Info

Publication number: JPH10209259A
Application number: JP935297A
Authority: JP
Inventors: Koji Akiyama; 浩二秋山; Toru Kawase; 透川瀬
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1997-01-22
Filing date: 1997-01-22
Publication date: 1998-08-07

Abstract

(57)【要約】【課題】確実に清浄な状態にあることが確認できる容
器内に、基板表面を何等汚染する事なく、安全に、かつ
取り扱い易く基板を保管できる方法を提供することを目
的とする。【解決手段】基板保管容器１は蓋11で密閉される構造
になっており、その内部にガラス基板２がキャリヤ３に
収納されて保管される。基板保管容器１の材質はステン
レス鋼材（JIS規格SUS304）である。キャリヤ３はアル
ミニウム合金（JIS規格A5052)で射出成形した後、精密
加工し表面をカニゼンメッキしたものである。尚、キャ
リヤ３は両側の壁の内側にＵ溝を形成してあり、その溝
に基板２を入れてストッパー４で基板２を支える構造で
ある。ここで、基板保管容器１の内面およびキャリヤ３
の表面は、純水に対する接触角が２０度以下である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置やディ
スプレイデバイスなどに使用される半導体ウェーハやガ
ラス基板を保管するための基板保管容器および基板保管
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ガラス基板や半導体ウェーハなどの基板
を保管する方法としては、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポ
リエチレン（ＰＥ）、パーフロロアルキルビニルエーテ
ル共重合樹脂（ＰＦＡ）、弗化ビニリデン樹脂（ＰＶＤ
Ｆ）等の樹脂からなるキャリヤや容器内に保管するのが
通常行われている。しかし、これらの樹脂製容器では、
容器形成の際に使用される離型材等が揮発し、内部の基
板表面を汚染し易い。

【０００３】このような基板表面の汚染を防止するた
め、樹脂製容器内にアセトンやアルコールなどの水溶性
溶剤を入れ、基板表面に水溶性被膜を形成する方法が提
案されている（特開平５−２９１３８７号公報）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】基板表面の汚染を防ぐ
ためには、基板を保管する容器の表面が少なくとも汚染
されていない状態であらねばならない。しかし、これら
の樹脂製容器では、容器表面が汚染されているか、いな
いかを簡便に知ることは困難である。なぜなら、表面が
汚染状況を知る最も簡便な手段の１が、水に対する濡れ
性を調べる、すなわち水滴を滴下して接触角を測定する
方法であるが、これらの樹脂はもともと水をはじく性質
をもっており、この方法が適用できないからである。

【０００５】さらに、従来例として挙げた保管方法で
は、基板表面の汚染を防止することはできるが、工程に
よっては使用する事前にガラス基板や半導体ウェーハ表
面に被膜した溶剤を除去しなければならない。例えば、
レジストや液晶を配向するための配向膜等の薄い有機物
被膜を形成する工程では、表面に吸着した溶剤の分子が
有機物被膜の付着力を低下させたり、変質させたりする
などの影響を与えるからである。また、帯電しやすい樹
脂性容器内にアセトンやアルコール等の引火性の高い蒸
気を充填することは危険であるとともに、容器の転倒や
強い衝撃によってこれらの液が基板表面に飛散しシミ跡
をつけてしまう可能性もある。従って、容器の取り扱い
には細心の注意を払わなければならない問題があるとい
える。

【０００６】以上のように従来の手法では、確実に清浄
な状態にあることが確認できる容器内に、基板表面を何
等汚染する事なく、安全に、かつ取り扱い易く基板を保
管することが困難であった。

【０００７】前記従来技術の課題を解決するため、本願
発明である基板保管容器および基板保管方法は、確実に
清浄な状態にあることが確認できる容器内に、基板表面
を何等汚染する事なく、安全に、かつ取り扱い易く基板
を保管できる基板保管容器および基板保管方法を提供す
ることを目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】第１の発明である基板保
管容器は、無機質からなる蓋付き容器において、少なく
とも前記容器の内側の表面の水に対する接触角が２０度
以下である状態であること特徴とする。

【０００９】また、上記の基板保管容器において、無機
質からなる蓋付き容器が金属もしくはガラスからなるこ
とが好ましい。

【００１０】第２の発明である基板保管方法は、金属か
らなる蓋付き容器を空気中で少なくとも３００℃以上の
温度に加熱した後、室温付近まで冷却し、前記容器内に
基板を配置し、保管することを特徴とする。

【００１１】第３の発明である基板保管方法は、ガラス
からなる蓋付き容器を少なくとも発煙硝酸に浸漬し、水
洗、乾燥した後、前記容器内に基板を保管することを特
徴とする。

【００１２】第４の発明である基板保管方法は、無機質
からなる蓋付き容器において、少なくとも前記容器の内
側の表面の水に対する接触角が２０度以下である状態
で、前記容器内に基板を内部に配置し、該容器内の湿度
を２０％以下とすることを特徴とする。

【００１３】また、上記の基板保管方法において、無機
質からなる蓋付き容器において、少なくとも前記容器の
内側の表面の水に対する接触角が２０度以下である状態
で、前記容器内に基板を内部に配置し、該容器内に乾燥
した不活性ガスを充満することが好ましい。

【００１４】また、上記の基板保管方法において、内部
に基板を配置した無機質からなる蓋付き容器を、乾燥し
た不活性ガスを充満した別の容器内に配置することが好
ましい。

【００１５】第５の発明である基板保管方法は、無機質
からなる容器を１または複数用い、少なくとも前記容器
の内側の表面の水に対する接触角が２０度以下である状
態で、前記容器内に基板を配置し、前記容器を湿度が２
０％以下の密閉空間に保管することを特徴とする。

【００１６】第６の発明である基板保管方法は、無機質
からなる容器を１または複数用い、少なくとも前記容器
の内側の表面の水に対する接触角が２０度以下である状
態で、前記容器内に基板を配置し、該容器を乾燥した不
活性ガスを充満した密閉空間に保管することを特徴とす
る。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図１から図４を用いて説明する。

【００１８】（実施の形態１）図１は本発明に係る基板
保管容器の一実施例を示す容器の断面図である。

【００１９】基板保管容器１は蓋１１で密閉される構造
になっており、その内部にガラス基板２がキャリヤ３に
収納されて保管される。基板保管容器１の材質はステン
レス鋼材（ＪＩＳ規格SUS304）である。キャリヤ３はア
ルミニウム合金（ＪＩＳ規格A5052）で射出成形した
後、精密加工し表面をカニゼンメッキしたものである。

【００２０】尚、キャリヤ３は両側の壁の内側にＵ型溝
を形成してあり、その溝に基板２を入れてストッパー４
で基板２を支える構造である。

【００２１】先ず、基板２を洗浄して表面の清浄度を、
純水に対する接触角で評価した。その結果、接触角：２
〜４度と濡れ性は良好で、洗浄直後の基板表面の清浄度
は良いことを確認した。次に、表１に示すように内壁面
が純水に対して種々の接触角を有する基板保管容器１を
用いて、図１のように洗浄済みの基板２を配置し、２４
時間保管した（但し、キャリヤ３は、表面の水に対する
接触角が１０〜１２度であるものを使用した）。その
後、基板２表面の純水に対する接触角を測定した。その
結果を表１に示す。

【００２２】

【表１】

【００２３】これより、基板保管容器１内壁の水に対す
る接触角の大きさによって、保管する基板２の表面が汚
染される程度が変わることが確認できた。また、基板保
管容器１の内壁の接触角が２０度以下で有れば、基板は
接触角：５度以下と清浄な状態を保つことができるが、
２０度を越えると基板２の表面が急激に汚染され始める
ことが確認できた。

【００２４】さらに、これらの基板の保管時間を延長し
て、水に対する接触角を調べたところ、基板(4)は１２
０時間以上経過すると接触角が１０度を越えたが、基板
(1)〜(3)は７２０時間以上経過しても接触角の増加は微
増で何れも１０度以下であった。

【００２５】従って、基板保管容器１の内壁の水に対す
る接触角は、少なくとも２０度以下、好ましくは１０度
以下、最適には５度以下が望ましいといえる。

【００２６】次に、内壁の純水に対する接触角が１７〜
１９度である基板保管容器１を使用して、種々の接触角
を示すキャリヤ３を使用して図１のように基板２を２４
時間保管して、基板表面の接触角の変化を調べた。その
結果を表２に示す。

【００２７】

【表２】

【００２８】これより、キャリヤ３を使用する場合は、
基板保管容器１だけでなくキャリヤ表面も、水に対する
接触角は２０度以下にする必要があることが確認でき
た。

【００２９】次に、比較検討するためにＰＦＡからなる
保管容器およびキャリヤを使用して同様の実験を試み
た。その結果を表３に示す。

【００３０】

【表３】

【００３１】このように、保管容器の接触角は殆ど同じ
であっても、ＰＦＡの場合は、基板表面の汚染状態がか
なり異なることが確認できた。この原因は、ＰＦＡはも
ともと水をはじく性質があるため、水に対する接触角が
大きく、表面が汚染されていてもその差が接触角に表れ
てきにくいためであると思われる。従って、従来のよう
に樹脂製容器を使用していたのでは、容器内部が清浄
か、あるいは汚れているかが分かりにくく容器の管理が
困難であった。従って、分からずに汚れた容器を使用し
てしまって基板表面を汚染してしまう問題があったとい
える。

【００３２】これに対し、本願発明の基板保管容器は、
もともと水に対して濡れ性のよい無機材料で形成されて
いるため、水に対する接触角によって汚れ具合いを知る
ことができ、容器の管理が容易である。従って、汚れた
保管容器を使って、基板を汚染することもなく、半導体
装置やディスプレイ等のようなウェーハやガラス基板を
使用するデバイスの歩留まりを落すことなく安定したプ
ロセスを実現できる。

【００３３】尚、基板保管容器１およびキャリヤ３に使
用される無機材料としては、上記のSUS304やA5052の他
に、表面が清浄で有れば水に対する接触角が小さい材
料、例えば、SUS201,SUS202,SUS301,SUS302,SUS303,SUS
303Se,SUS304L,SUS305,SUS305J1,SUS308,SUS309S,SUS31
0S,SUS316,SUS316L,SUS316J1,SUS316JIL,SUS317,SUS317
L,SUS321,SUS347,SUS384,SUS385,SUS329J1,SUS405,SUS4
29,SUS430,SUS430F,SUS434,SUS403,SUS410,SUS410J1,SU
S416,SUS420J1,SUS420J2,SUS420F,SUS431,SUS440A,SUS4
40B,SUS440C,SUS440F,SUS630,SUS631などのステンレス
鋼あるいは、A1050,A1080,A1070,A1100,A1200,A5052,A3
003,A3203,A6061,A6063,A5083,A5005,A5154,A5056,A201
4,A2017,A2024,A7075などのアルミニウムやアルミニウ
ム合金あるいは銅合金あるいは鉄鋼合金などのような金
属材料、または耐熱ガラスや石英ガラスなどのガラス材
料を使用しても同様の結果を得た。また、基板保管容器
が金属材料からなる場合は、必要に応じて表面にクロム
などのメッキを施しても問題無かった。

【００３４】また、基板の保管期間が１週間を越える場
合は、保管容器内部の湿度によって容器内部表面に容器
成分が化合物の形で析出し、基板表面にも付着する等の
悪影響を及ぼすことが判明した。種々の検討結果、容器
内部の湿度を２０％以下にしておくことによって化合物
の析出は１カ月の保管期間を経ても無いことが確認でき
た。

【００３５】容器内部の湿度を容易に２０％以下にする
ための手法としては、例えば、基板を入れた保管容器を
１００℃以上の高温雰囲気中に少なくとも１５分以上放
置して内部の湿度を低下させる、あるいは図３に示した
保管容器を使用すればよい。

【００３６】この容器は、図１に示した保管容器１に窒
素やアルゴンなどの不活性ガスを注入するためのコック
３０１を設けたもので、基板２を内部に配置して蓋１１
を閉じた後、コック３０１を開いて内部の空気が蓋１１
の隙間から排出され切ってしまうまで乾燥した不活性ガ
スを注入し、その後コック３０１を閉じることで容器１
内部を２０％以下の低湿度雰囲気に保つためのものであ
る。

【００３７】この様に内部を低湿度雰囲気にした保管容
器１を図４に示すように、コック４０１，４０２を設け
た保管容器４０３内に基板保管容器１を保管することに
よって、低湿度状態はより長期にわたって維持すること
が確認できた。

【００３８】図４に示した基板保管容器１を保管する保
管容器４０３は、密閉できる構造になっており、基板２
を収納した基板保管容器１を内部に配置した後、コック
４０１を開いて不活性ガスを導入し、コック４０２を開
いて内部の空気を排出する。

【００３９】容器４０３内部の空気が不活性ガスに置換
された後、コック４０２およびコック４０１を閉じて容
器４０３内部に不活性ガスを充填した状態で基板保管容
器１を保管する。使用できる不活性ガスは、湿度０％の
窒素、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセ
ノンで、不活性ガスの流出をできるだけ低減するために
は、空気より比重の重いアルゴン、クリプトン、キセノ
ンの使用が好ましく、最適には空気の比重にほぼ等し
い、ネオン５６％とアルゴン４４％混合ガスが使用でき
る。

【００４０】また、図４に示した基板保管容器１を保管
する容器４０３に収納できる基板保管容器は、図３に示
したコック３０１付き容器だけでなく、図１に示した容
器でも不活性ガスの置換を行う時間を長くすれば同様の
効果が得られる。

【００４１】（実施の形態２）図２は本願発明に係る基
板保管容器の一実施例を示す容器の断面図である。基板
保管容器２１は蓋２０１で密閉される構造になってお
り、その内部に全面に酸化膜を形成したシリコンウェー
ハ２２（直径：１００ｍｍ）をオモテ面が上になるよう
に並べて保管した。基板保管容器２１の材質はステンレ
ス鋼材（SUS304）である。

【００４２】先ず、基板２２を実施の形態１と同様に洗
浄して表面の清浄度を、純水に対する接触角で評価し
た。その結果、濡れ性は良好で、洗浄直後の基板表面の
清浄度は非常に良いことを確認した。

【００４３】次に、表４に示すように内壁面が純水に対
して種々の接触角を有する基板保管容器２１を用いて、
図２に示すように洗浄済みの基板２２を配置し、２４時
間保管した。その後、基板２２表面の純水に対する接触
角を測定した。その結果も合わせて表４に示す。

【００４４】これより、基板保管容器２１内壁の水に対
する接触角の大きさによって、保管する基板２２の表面
が汚染される程度が変わることが確認できた。また、基
板保管容器２１の内壁の接触角が２０度を越えると、基
板２２の表面が急激に汚染され始めることも確認でき
た。

【００４５】尚、基板保管容器２１に使用される材料と
しては、SUS304の他に実施の形態１に示した無機材料が
使用できた。

【００４６】

【表４】

【００４７】これより、基板保管容器２１内壁の水に対
する接触角の大きさによって、保管する基板２２の表面
が汚染される程度が変わることが確認できた。また、基
板保管容器２１の内壁の接触角が２０度を越えると、基
板２２の表面が急激に汚染され始めることも確認でき
た。

【００４８】尚、基板保管容器２１に使用される材料と
しては、SUS304の他に実施の形態１に示した無機材料が
使用できた。

【００４９】実施の形態１および２より、基板保管容器
の内壁の水に対する接触角が２０度を越えると基板の汚
染が始まるといえる。この２０度という値が持つ意味に
付いて現在のところ定量的に解析できていないが、概ね
以下の２点を考えている。

【００５０】１）基板保管容器内部の接触角が２０度以
上になると汚染物質の揮発が始まり、基板表面が汚染さ
れる。

【００５１】２）基板保管容器内部の接触角が２０度以
下であっても、僅かではあるが基板表面の汚染は発生し
ている。但し、接触角として大きく変化する程度ではな
い。

【００５２】次に、容器２１で保管した基板２２上にポ
リイミド膜をスピンコーターで塗布し、半径４０ｍｍ以
内の平均膜厚とその分布を調べた。その結果を表５にま
とめる。

【００５３】

【表５】

【００５４】この結果より、基板を保管する保管容器内
壁の接触角が大きくなると、基板表面に溶液をコートす
る場合に膜厚の制御が困難になるとともに、膜厚分布が
大きくなることが確認できた。

【００５５】（実施の形態３）図２に示すような基板保
管容器２１(材質:SUS304）を６個準備し、それらの内壁
の純水に対する接触角を測定した。その結果を表５に示
す。この数値から分かるように、これらの容器２１は汚
れているものである。次に、これらの容器２１を電気オ
ーブンに入れ、表６に示すような種々の温度で空気中で
５分間加熱し室温に冷却した後、内壁の純水に対する接
触角を測定した。その結果を表６に合わせて示す。

【００５６】この結果より、基板保管容器を３００℃以
上に加熱することにより、容器表面の汚染物質を酸化あ
るいは揮発させることができ、水に対する濡れ性を向上
できることが分かった。

【００５７】

【表６】

【００５８】次に、保管容器の加熱温度は、４００℃に
固定して加熱時間を１分から１２０分まで変化させ、上
記と同様に容器表面の濡れ性を調べた。その結果を表７
に示す。

【００５９】

【表７】

【００６０】これより、加熱時間は好ましくは５分以上
必要で、接触角を３度より小さくするためには１５分以
上、接触角を２度程度と、より小さくするためには３０
分以上が望ましい。

【００６１】続いて、加熱処理直後の番号（４）〜
（６）および（８）〜（１２）の保管容器２１の内部に
洗浄済みのガラス基板２２を配置して２４時間放置した
後、基板２２表面の接触角を測定したところ、保管前後
での接触角の変化は見られなかった。

【００６２】また、ガラス製の基板保管容器２１につい
ても上記と同様の実験を行ったところ、SUS304の場合と
同様の結果を得た。

【００６３】（実施の形態４）図２に示すような基板保
管容器２１(材質:石英）の内壁の純水に対する接触角を
測定した。その結果を表８に示す。但し、数値から分か
るように、これらの容器２１は汚れているものである。
次に、これらの容器２１を表８に示すように種々の時間
で発煙硝酸に浸漬し、水洗して酸成分を除去した後、容
器２１内壁の純水に対する接触角を測定した。その結果
を表８に合わせて示す。

【００６４】

【表８】

【００６５】これより、浸漬時間は好ましくは１分以上
必要で、接触角を３度より小さくするためには２分以
上、接触角を２度程度と小さくするためには３分以上が
望ましい。

【００６６】続いて、発煙硝酸浸漬処理後の番号（１
３）〜（１８）の保管容器２１の内部に洗浄済みのガラ
ス基板２２を配置して２４時間放置した。その後、基板
２２表面の接触角を測定したところ、保管前後での接触
角の変化は見られなかったのは、番号（１４）〜（１
８）の保管容器２１であった。

【００６７】尚、図５に示すように、無機質からなる容
器５１を１または複数用い（図では２個の場合で、棚５
３を２つ用いる）、少なくとも容器５１の内側の表面の
水に対する接触角が２０度以下である状態で、容器５１
内に基板２を配置し、容器５１を湿度が２０％以下の密
閉空間を形成する保管容器５２に保管するようにしても
よい。尚、保管容器５２の開閉扉は図示していないが、
容器を出し入れできることは言うまでもない。

【００６８】また、図６に示すように、無機質からなる
容器５１を１または複数用い（図では２個の場合で、棚
５３を２つ用いる）、少なくとも容器５１の内側の表面
の水に対する接触角が２０度以下である状態で、容器５
１内に基板２を配置し、容器５１を乾燥した不活性ガス
を充満した密閉空間を形成する保管容器６２に保管する
ようにしてもよい。尚、保管容器６２の開閉扉は図示し
ていないが、容器を出し入れできることは言うまでもな
い。

【００６９】また、図７に示すように、コップのような
略円錐体の容器７１を積み重ねることで密閉空間を形成
できるようにして、蓋７２の枚数を少なくしてもよい。

【００７０】

【発明の効果】以上のように、本発明に係る基板保管容
器および基板保管方法によれば、確実に清浄な状態にあ
ることが確認できる容器内に、基板表面を何等汚染する
ことなく、安全に、かつ取り扱い易く基板を保管できる
基板保管容器および基板保管方法が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る基板保管容器および基板保管方法
において使用した基板保管容器の第１の実施例を示す概
略図

【図２】本発明に係る基板保管容器および基板保管方法
において使用した基板保管容器の第２の実施例を示す概
略図

【図３】本発明に係る基板保管容器および基板保管方法
において使用した基板保管容器の第３の実施例を示す概
略図

【図４】本発明に係る基板保管容器および基板保管方法
において使用した基板保管容器の第４の実施例を示す概
略図

【図５】本発明に係る基板保管容器および基板保管方法
において使用した基板保管容器の第５の実施例を示す概
略図

【図６】本発明に係る基板保管容器および基板保管方法
において使用した基板保管容器の第６の実施例を示す概
略図

【図７】本発明に係る基板保管容器および基板保管方法
において使用した基板保管容器の第７の実施例を示す概
略図

【符号の説明】

１基板保管容器２基板３キャリヤ４ストッパー１１蓋

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】無機質からなる蓋付き容器において、少な
くとも前記容器の内側の表面の水に対する接触角が２０
度以下である状態であること特徴とする基板保管容器。
【請求項２】無機質からなる蓋付き容器が金属からなる
ことを特徴とする請求項１に記載の基板保管容器。
【請求項３】無機質からなる蓋付き容器がガラスからな
ることを特徴とする請求項１に記載の基板保管容器。
【請求項４】金属からなる蓋付き容器を空気中で少なく
とも３００℃以上の温度に加熱した後、室温付近まで冷
却し、前記容器内に基板を配置し、保管することを特徴
とする基板保管方法。
【請求項５】ガラスなる蓋付き容器を少なくとも発煙硝
酸に浸漬し、水洗、乾燥した後、前記容器内に基板を保
管することを特徴とする基板保管方法。
【請求項６】無機質からなる蓋付き容器において、少な
くとも前記容器の内側の表面の水に対する接触角が２０
度以下である状態で、前記容器内に基板を内部に配置
し、該容器内の湿度を２０％以下とすることを特徴とす
る基板保管方法。
【請求項７】無機質からなる蓋付き容器において、少な
くとも前記容器の内側の表面の水に対する接触角が２０
度以下である状態で、前記容器内に基板を内部に配置
し、該容器内に乾燥した不活性ガスを充満することを特
徴とする請求項６に記載の基板保管方法。
【請求項８】内部に基板を配置した無機質からなる蓋付
き容器を、乾燥した不活性ガスを充満した別の容器内に
配置することを特徴とする請求項６および７に記載の基
板保管方法。
【請求項９】無機質からなる容器を１または複数用い、
少なくとも前記容器の内側の表面の水に対する接触角が
２０度以下である状態で、前記容器内に基板を配置し、
前記容器を湿度が２０％以下の密閉空間に保管すること
を特徴とする基板保管方法。
【請求項１０】無機質からなる容器を１または複数用
い、少なくとも前記容器の内側の表面の水に対する接触
角が２０度以下である状態で、前記容器内に基板を配置
し、該容器を乾燥した不活性ガスを充満した密閉空間に
保管することを特徴とする基板保管方法。