JP4412235B2 - 基板収納容器 - Google Patents

Description

本発明は、シリコンウェーハ、ガラス、マスクガラス等からなる基板の収納、輸送、保管、加工等に使用される基板収納容器に関する。

近年、半導体業界では生産量をより一層向上させるため、３００ｍｍという大口径の半導体ウェーハやガラスウェーハ等からなる基板が使用され始めている。このような大きな基板は、搬送や輸送の間に、外部からの衝撃や撓みによって破損したり、傷つくことがあり、所定の基板収納容器に収納した状態で安全に取り扱うことが求められている。
また、自動機で基板を容器から取り出したり、再挿入する際のエラーを防ぐために、基板の載置位置の安定性も求められている。

容器の搬送中や保管中に基板と基板支持部との接触を少なくするために、基板を２つのリテーナによって水平に持上げることが提案されている（特許文献１参照）。特許文献１の場合には、蓋を閉めるに際して、蓋体側とリア側のリテーナのＶ溝３０（図１６）の最深部２８に基板１３が移動し、完全に基板支持部から基板が水平状態に浮き上がって支持されるので、蓋を開放したときは、基板はリテーナのＶ溝を滑り落ちて基板支持部に再び支持されるようになる。蓋の開閉が繰り返されて、こうした基板の位置移動が繰り返し行われると、基板の位置精度は、各基板支持部毎に変化してしまい、精度が悪くなってしまっていた。

また、リアリテーナのＶ溝の途中で止まってしまうときには、基板の位置が動いてしまうので、基板の取り出しミスやそれに伴なう工程の停止トラブル、最悪の場合は基板と取り出し機の衝突による基板の破損という重大トラブルが発生していた。
また、基板をリア側のＶ溝の側壁面（斜面）を移動させる際の基板と側壁面との摩擦によるパーティクルの発生や、基板端面の傷つきが問題となっていた。

蓋の開閉に伴う基板の基板支持部との接触・離隔の繰り返しに基づく基板位置の変動や、基板と基板支持部やＶ溝斜面との摩擦や衝突等に起因するパーティクルの発生を軽減するものとして、蓋体で容器本体の開口部を閉鎖したときに、リテーナの基板端面と当接するそれぞれの当接溝（Ｖ溝）の高さ方向の中心位置が、容器本体の基板支持部上に位置するそれぞれの基板の高さ方向の中心位置より上方に位置するように構成し、基板を収納した際に基板の一部を基板支持部から浮かせて保持するようにすることも行われている（特許文献２参照）。

特許文献２に示されている基板収納容器においては、蓋体を閉鎖したときに基板が接触するリテーナの当接溝形状に関して、「当接溝は基板を誘導する傾斜面を有し、凹部の断面がＶ字またはＵ字状に形成されている。」とされ、また、「リアサポート（本発明の位置規制部に相当）の基板への当接面は、垂直面状や傾斜面状に形成できるが、断面がＶ字やＵ字状をしていることが好ましい。」とされている。そして、Ｖ字の場合、図１６に示すＶ字の斜面が水平となす角度γ、δは、γ≒δとすることが想定されている。

さらに、それらの材質に関しては、「リテーナは、ポリエーテルエーテルケトン樹脂やポリカーボネート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、各種熱可塑性エラストマー（ＴＰＯ、ＴＰＥＥ等）の合成樹脂から形成される。」、「リアサポートはリテーナと同様に、ポリエステル系やポリオレフィン系等の各種の熱可塑性エラストマーや、ポリエチレン、ポリプロピレン等の熱可塑性樹脂から形成される。好ましくは、リテーナ５０よりも弾性変形が小さくなるような形状及び材質から構成するのが望ましい。」とされている。

特許文献２に示されている基板収納容器は、特許文献１に示されている基板収納容器に比較して、トラブルやパーティクルの発生を格段に軽減することができるが、材質的にも、形状の面からも、リアサポートやリテーナの当接溝部分での基板との摩擦・摺動によるパーティクルの発生が未だ若干認められ、更なる性能向上が望まれている。

特表２００３−５２２０７８号公報 特開２００２−９１４２号公報

本発明は、上記の状況に鑑みて、基板収納容器による基板の収納・運搬等に際して、基板と基板収納容器との摩擦・摺動によるパーティクルの発生をより低減させる、基板収納容器を構成する部材の形状・材質等をより好ましいものとすることを課題とする。

本発明の基板収納容器は、開口部を有し、相対向する容器本体２の側壁１１の内壁に１又は複数枚の基板１３を水平に支持する支持面を有する基板支持部１２と、基板支持部１２よりもリア側に位置する位置規制部１５とが設けられた容器本体２と、前記開口部をシール可能に閉鎖しその内面に基板１３の端面に当接するリテーナ１８が取り付けられた蓋体３とを有する基板収納容器１であって、前記蓋体３で容器本体１の開口部を閉鎖するときに、リテーナ１８の保持溝（基板収納溝）２５が基板１３の開口側端部を基板支持部１２から浮かせて保持し、リア側の基板１３の他端部は位置規制部１５の側壁と前記基板支持部１２の支持面より下方の位置で接触して支持するものであって、前記リテーナ１８は、蓋体３内面に取り付け可能な係止部（取り付け部）１９を有するベース部材（枠体部）２０と、基板１３のそれぞれと当接するようにベース部材（枠体部）２０の向き合う側壁２１から延びる１又は複数列の弾性片２２と保持溝２５とを有するとともに、保持溝２５の最深部２８の下側の傾斜面２６を上側の傾斜面２７よりも急傾斜で長くなるように設定したことを特徴とする。

前記リテーナ１８が、基板１３の一部を基板支持部１２から浮かせて保持するときの保持溝２５の最深部２８から基板支持部１２上面までの鉛直距離が１．０ｍｍ以上としたこと、また、基板のリア側を支える前記基板支持部１２よりリア側の位置規制部１５が、基板支持部１２を形成する樹脂よりも低摩擦係数を有する樹脂から形成されていること、がそれぞれ好ましい。

本発明は、基板収納溝を非対称とし、最深部の下面側の傾斜面を上側の傾斜面よりも急傾斜で、長く設定しているので、容器本体に蓋体（ドア）を取り付けることにより確実に基板を収納でき、また、基板を取り外すときにも基板を基板支持部に精度良く載置できる。本発明では、容器本体に蓋体を取り付けるときに開口側の基板を基板支持部から持上げるだけで、リア側の壁面上での位置移動はない。
蓋体を開けるときには、持上げられていた開口側の基板の高さが徐々に低くなり基板支持部上へ移動するだけなので、基板が基板支持部に位置精度良く搭載される。また、従来のように、蓋を閉めるときに基板はリア側の壁面を競りあがり、蓋体を開けるときには元に戻る動作を繰り返すことがないので、基板の位置ずれを低減でき、基板の取り出しエラー、工程トラブルを効果的に防止できる。

また、移動時の摩擦によるパーティクル発生を低減できる。すなわち、基板のフロント側を基板支持部から、１．０ｍｍ以上、好ましくは１．５ｍｍ以上の高さに持上げられて斜めに保持しているので、振動があって、基板にばたつきが生じても基板支持部に接触させることなく保持することができる。
さらに、リア側の位置規制部を容器本体の側壁内に部分的にポリブチレンテレフタレートで形成しておくと、耐摩擦性に優れるので、基板の接触部を傷つけることがなくなり、また、磨耗粉が発生することを防止できるのでより好ましい。
本発明では、基板の一端を弾力片で構成されるリテーナで支え、基板の他端はクッション性材料からなる位置規制部によって支えられ、かつ、基板の一端部のみを基板支持部から持上げるので、基板の両端部を弾性部材で保持することに比べて、共振するのを防止でき、基板を破損無く保持できる。

本発明では、蓋体内側に設けられているリテーナの基板収納溝を非対称形に形成し、溝の最深部が、基板支持部の基板接触部平面よりも上方の位置にあり、蓋体を容器本体の開口部に係止するときに、蓋体内側に設けられているリテーナで基板を持上げながら、リア側に押し込み、基板支持部の基板へのリア側の接触部を支点として、基板のリア側端を基板支持部の上面よりも下方で接触して、基板を保持する。このとき、リア側のリテーナの基板収納溝（保持溝）を構成する傾斜面を非対称とし、最深部の下側の傾斜面を上側の傾斜面よりも急傾斜で、長くなるように設定しておき、開口側の基板下面を持上げ、水平状態に支持されていた基板を開口側からリア側に向けて基板の保持位置が低くなるように傾斜させて保持するようにしている点を基本的な特徴としている。

以下に、本発明の実施形態を図面を使って詳細に説明する。
図１は、本発明の基板収納容器の全体斜視図であり、図２は、その基板収納容器の水平方向の断面図であり、図３は、基板収納容器の側壁の内側壁面に形成されている基板支持部の斜視図である。
図４は、本発明の一実施形態である基板収納容器の内側壁面の、位置規制部近傍の詳細を示す部分断面説明図である。
図５は、本発明の一実施形態である蓋体の背面図である。
図６は、本発明の一実施形態であるリテーナを示す平面説明図である。
図７は、リテーナ側保持部を示す図６のＢ−Ｂ断面図である。

図８は、リテーナ側保持部の取付状態を示す図６のＣ−Ｃ断面図である。
図９は、本発明の一実施形態であるリテーナ側保持部の拡大断面説明図である。
図１０（ａ）〜（ｃ）は、本発明の一実施形態において、溶器本体に蓋板が取り付けられるときに、リテーナが、基板支持部上に載置された基板の開口側部分を持上げ、基板を斜めに保持する様子を模式的に示している説明図である。
図１１は、本発明の他の実施形態である基板支持部の場合において、蓋体が開いた状態から蓋体が閉じた状態でのリテーナ保持部と基板支持部に搭載される基板の位置関係を、（ａ）〜（ｃ）に順次模式的に示す説明図である。

図１２は、蓋体内側に設けられているリテーナの別の弾性体配列の実施の形態を示す説明図である。
図１３は、蓋体内側に設けられているリテーナのさらに別の弾性体の実施の形態を示す説明図である。
図１４は、フロント側のリテーナの取り付け構造の変形例を示す説明図であり、図１５は、図１４の蓋体内側に設けられているリテーナを蓋体に取り付けた状態を示す説明図である。

図１〜図３に示すように、本発明の基板収納容器１は、容器本体２と、蓋体３とからなり、容器本体２の天面や側面には、ロボティックフランジ４やマニュアルハンドル５が設けられている。
容器本体２は、正面に開口を有し、正面開口周縁にはフランジ部８と、蓋体がはまり込む凹部９が形成されていて、蓋体側壁１０に設けられたシール部材（図示せず）によってシールを形成して開口部を密閉状態に閉鎖する。
容器本体２の相対向する側壁１１の内側壁面には、図２〜図３に示すように、基板を支持するための向き合う１対の基板支持部１２が内側壁面から突出するように棚状に一定間隔で形成されていて、１又は複数枚の基板１３を水平状態で保持可能となっている。基板支持部１２の開口に近い部分には、基板の移動を禁止するための段差１４が設けられている。

また、容器本体２の相対向する側壁１１の内側壁面の基板のリア側（奥側）には、挿入される基板１３の位置を規制する位置規制部１５が形成されている。位置規制部１５は、図４に示したように、容器本体２の側壁１１（外側壁面）に対して僅かに傾斜した側壁として形成する（断面としてみれば、急傾斜となっている）。このようにすることにより、基板を容器本体に挿入したり、容器本体から取り出したりするときに、基板支持部と側壁のなす角が鈍角であるので、基板のフロント側端を垂直方向に移動しても、基板が側壁を擦ることが防止できる。

また、基板の一端部が持ち上がったときに、基板のリア側端部が鈍角に傾斜した側壁に対してほぼ直角に接触するので、安定的に保持され、この部分での摺動もより小さくなる。
位置規制部は、容器本体を形成する材質よりも低摩耗性の材料であることが望ましい。
蓋体３には、蓋体３の開閉に用いられる操作キー孔６が設けられており、操作キー孔６を介して、外部から自動操作可能なラッチ機構７を操作して蓋体３を係止したり解錠したりできるようになっている。なお、蓋体の係止はこれに限らず、容器本体に係止するための係合片が左右の側壁に設けられているものも使用できる。

蓋体３の内側には、収納する基板の端面に当接するリテーナ１８が取り付けられている（図５）。
リテーナ１８は、図６〜図９に詳細を示すように、リテーナ１８を固定するための複数の取り付け部（係止部）１９を間隔をあけて有する略矩形をした枠体部（ベース部材）２０と、枠体部（ベース部材）２０の左右の側壁から中央に向かって張り出す弾性片２２と、弾性片２２の先端に位置するリテーナ側保持部２３とからなる。取り付け部（係止部）１９が蓋体３の裏面に設けられている係合部２４に係合されて取り付けられている。

リテーナ側保持部２３には、保持溝２５が形成されている。保持溝２５は、図９に示すように、下側の傾斜面２６と上側の傾斜面２７を有し、上下方向に非対称形状に形成される。このとき、下側の傾斜面２６が上側の傾斜面２７に比べて長い傾斜面を有するように設定される（断面としてみれば、急傾斜となっている）。蓋体が開けられた状態で、基板支持部に支持された基板１３₁から、蓋体が閉じられて基板支持部から持ち上げられたときの基板１３₂位置まで、基板端部は持ち上がる。その持ち上がり量は、１．０ｍｍ以上、好ましくは１．５ｍｍ以上と設定する。

持ち上がり量を１．０ｍｍ以上としているので、輸送時の振動や衝撃で、持ち上げた基板の中央部が０．２〜０．３ｍｍ程度撓んだり、上下方向に微振動したとしても、基板の容器本体の開口面と平行な中心線上の端部が、基板支持部から前記した撓み量以上の高さがあるので、他端部を除いて、基板支持部と線又は面接触したり、擦れたり擦ることを防止できる。
持ち上がり量を１．５ｍｍ以上とすると、前記した基板中心線上で最大撓み寸法に安全率（１．５）を乗じた値以上の（約０．５ｍｍ）の十分な空間が確保できるので、より安全に基板を保持できる。

上側の傾斜面２７と下側の傾斜面２６との交わり部分が保持溝２５の最深部２８となり、ここで基板を安定的に保持する。保持溝２５の水平線とのなす角度α、βは、リテーナ側保持部２３の摩擦係数にもよるが、下側の傾斜面２６が４５〜７５°、上側の傾斜面２７が２５〜６０に設定される。図９には、リテーナ側保持部２３が、ポリブチレンテレフタレートである場合に、下側の傾斜面２６が６３°、上側傾斜面２７が４０°に設定された例が示されている。
図１０（ａ）〜（ｃ）には、容器本体に蓋板が取り付けられるときに、リテーナ側保持部２３が、基板支持部１２上に載置された基板１３の開口側部分を持上げ、基板１３を斜めに保持する様子を順を追って模式的に示している。

すなわち、蓋体３が容器本体２に対して閉め始められると、リテーナ側保持部２３の下側の傾斜面２６が先ず基板１３と接触する（図１０（ａ））。蓋体がさらに開口部に向かって前進すると、基板１３の開口側の端面は、下側の傾斜面２６に沿って保持溝２５の最深部２８に向かって移動し（図１０（ｂ））、最終的には保持溝２５の最深部２８で保持される（図１０（ｃ））。このとき基板１３の開口側の一端部は、基板支持部１２から持上げられ、リア側は基板支持部１２の基板接触面よりも下方に位置する位置規制部（１５、図４）に接触して支持される。蓋体３が取り除かれるときは、これとは逆に、開口側の基板１３の開口側の端面がリテーナ１８の保持溝２５から滑り落ちて、再び基板支持部１２上に載置される。

図１１は、他の実施形態であり、基板支持部１２上に基板１３を水平に保持する断面半円状をした基板受け突起２９を複数設けた場合である。この場合も、上記した一実施形態と同様の効果が期待できる他に、基板１３を支持している部分の面積が小さいので、基板を汚染することをより低減できる。
容器本体は、ポリカーボネート、シクロオレフィンポリマー、ボリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトンなどの樹脂、あるいは、これらの樹脂やアロイ樹脂に、カーボン、炭素繊維、カーボンナノチューブ、金属繊維、金属酸化物、導電性高分子などを添加して導電性を付与された樹脂から選択されたものを使用することができる。特には、透明性の良好なポリカーボネートで形成することが好ましい。

また、位置規制部は、容器本体を形成する材質よりも低摩耗性の材料である、例えば、ポリブチレンテレフタレート樹脂から形成するのが好ましい。
次に、本発明の容器本体２の形成について、順を追って説明する。素材については、上で好ましいとした素材を例として説明するが、これらに限られるものではない。
先ず、基板支持部のベースとなる、容器本体２の側壁１１の一部分をポリカーボネート樹脂によって形成する。引き続いて、容器本体２の側壁１１に形成された注入口１６（図４）を利用して基板支持部１２の裏面側から、例えば低摩耗性のポリブチレンテレフタレート樹脂を注入して位置規制部分を形成する。

正面側に位置規制部１５が抜けてこないように、裏面側に正面側よりも寸法を大きく設定した部分、例えば位置規制フランジ１７のような部分を設けておくと、位置規制部１５と容器本体２（基板収納容器の側壁１１）との界面の接着力が小さく、十分な接着強度を有さない場合でも、位置規制部１５が剥がれたりずれてしまうことを防止できるので好ましい。
できあがった容器本体２の側壁１１の一部分を容器本体形成用の金型ヘインサートして、容器本体と一体化するように形成する。こうして、基板１３と接触する位置規制部１５が低摩擦性の樹脂から形成された容器本体２が形成される。

本発明では、リテーナの保持溝を上下非対称形状に設けたので、リテーナを取り付けるときに、上下の取り付け間違いを防止することが好ましい。なぜならば、リテーナの保持溝を上下非対称にしているので、上下方向を間違えて取り付けてしまうと、基板を持ち上げる効果が十分に発揮できなくなるからである。
そのために、取り付けに使われる枠体部（ベース部材）を上下非対称となるような形状とする。枠体部（ベース部材）の左右の側壁の上部に（ポカよけ）突起（１）３１を形成し、枠体部（ベース部材）の上辺にも（ポカよけ）突起（２）を形成し、蓋体内面の取り付け部（係止部）１９にも上部だけにこれらの突起を挿入可能な凹部を形成して、正しい方向にしかリテーナが取り付けられないようにする。

こうした間違い防止用の突起は、上辺に限らず、下辺や側片に設けても、上下で非対称となるならばかまわない。
本発明の実施形態のリテーナとして、対をなす弾性片が枠体部（ベース部材）の左右の側壁から伸びる片持ち構造で、それぞれの弾性片の端部に保持溝を形成されて複数列をなすように設けられる例を示したが、これに限らず、例えば図１２に示すように、左右の側壁から交互に伸びる片持ちの弾性片構造で保持溝が一線をなすように形成されるものであっても良い。また、左右の側壁から延びる弾性片を連結して両持ち構造としても良い。この場合保持溝は、１又は複数個形成できる。

本発明によれば、基板の収納・保管・運搬中にパーティクルの発生を著しく軽減でき、安定した操作ができるので、シリコンウェーハ、ガラス、マスクガラス等からなる基板を取り扱う技術分野に裨益するところ大である。

本発明の一実施形態である基板収納容器の斜視図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 図１に示す基板収納容器の側壁の内側壁面に形成されている基板支持部の斜視図である。 本発明の一実施形態である基板収納容器の側壁の内側壁面の、位置規制部近傍の詳細を示す部分断面説明図である。 本発明の一実施形態である蓋体の背面図である。 本発明の一実施形態であるリテーナを示す平面説明図である。 リテーナ側保持部を示す図６のＢ−Ｂ断面図である。 リテーナ側保持部の取付状態を示す図６のＣ−Ｃ断面図である。 本発明の一実施形態であるリテーナ側保持部の拡大断面説明図である。 本発明の一実施形態において、溶器本体に蓋板が取り付けられるときに、リテーナが、基板支持部上に載置された基板の開口側部分を持上げ、基板を斜めに保持する様子を、（ａ）〜（ｃ）に順次模式的に示す説明図である。 本発明の他の実施形態である基板支持部の場合において、蓋体が開いた状態から蓋体が閉じた状態でのリテーナ保持部と基板支持部に搭載される基板の位置関係を、（ａ）〜（ｃ）に順次模式的に示す説明図である。 蓋体内側に設けられているリテーナの別の弾性体配列の実施の形態を示す説明図である。 蓋体内側に設けられているリテーナのさらに別の弾性体の実施の形態を示す説明図である。 蓋体内側に設けられているリテーナの取り付け構造の変形例を示す説明図である。 図１４の蓋体内側に設けられているリテーナを蓋体に取り付けた状態を示す説明図である。 従来のリテーナ保持部を表す断面図である。

符号の説明

１：基板収納容器
２：容器本体
３：蓋体
４：ロボティックフランジ
５：マニュアルハンドル
６：操作キー孔
７：ラッチ機構
８：フランジ部
９：（蓋体がはまり込む）凹部
１０：蓋体側壁
１１：（容器本体の）側壁
１２：基板支持部
１３：基板
１４：段差
１５：位置規制部
１６：注入口
１７：位置規制フランジ
１８：リテーナ
１９：取り付け部（係止部）
２０：枠体部（ベース部材）
２１：（ベース部材の）側壁
２２：弾性片
２３：リテーナ側保持部
２４：係合部
２５：保持溝（基板収納溝）
２６：（下側の）傾斜面
２７：（上側の）傾斜面
２８：最深部
２９：基板受け突起
３０：Ｖ溝
３１：（ポカよけ）突起（１）
３２：（ポカよけ）突起（２）

Claims (3)

1. 開口部を有し、相対向する容器本体の側壁の内壁に１又は複数枚の基板を水平に支持する支持面を有する基板支持部と、基板支持部よりもリア側に位置する位置規制部とが設けられた容器本体と、前記開口部をシール可能に閉鎖しその内面に基板の端面に当接するリテーナが取り付けられた蓋体とを有する基板収納容器であって、前記蓋体で容器本体の開口部を閉鎖するときに、リテーナの保持溝が基板の開口側端部を基板支持部から浮かせて保持し、リア側の基板の他端部は位置規制部の側壁と前記基板支持部の支持面より下方の位置で接触して支持するものであって、前記リテーナは、蓋体内面に取り付け可能な係止部（取り付け部）を有するベース部材（枠体部）と、基板のそれぞれと当接するようにベース部材（枠体部）の向き合う側壁から延びる１又は複数列の弾性片と保持溝とを有するとともに、保持溝の最深部の下側の傾斜面を上側の傾斜面よりも急傾斜で長くなるように設定したことを特徴とする基板収納容器。
2. 前記リテーナが、基板の一部を基板支持部から浮かせて保持するときの保持溝の最深部から基板支持部上面までの鉛直距離が１．０ｍｍ以上とした請求項１に記載の基板収納容器。
3. 基板のリア側を支える前記基板支持部よりリア側の位置規制部が、基板支持部を形成する樹脂よりも低摩擦係数を有する樹脂から形成されている請求項１または請求項２に記載の基板収納容器。

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