DE102006022094B3

DE102006022094B3 - Verfahren zum Verpacken und Versand von Halbleiterscheiben

Info

Publication number: DE102006022094B3
Application number: DE200610022094
Authority: DE
Inventors: Georg-Friedrich Dr. Hohl; Claudia Auer; Dagmar Eschenfelder; Michael Dr. Gehmlich
Original assignee: Siltronic AG
Current assignee: Siltronic AG
Priority date: 2006-05-11
Filing date: 2006-05-11
Publication date: 2007-09-20
Anticipated expiration: 2026-05-12

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verpackung und zum Versand von Halbleiterscheiben, umfassend Aufnehmen von Halbleiterscheiben in einer Versandbox, Verschweißen dieser Versandbox in wenigstens einen Verpackungsbeutel an einem ersten Ort, an dem ein erster absoluter Luftdruck herrscht, und Versand der verpackten Halbleiterscheiben an einen zweiten Ort, an dem ein zweiter absoluter Luftdruck herrscht, wobei der zweite absolute Luftdruck höher ist als der erste absolute Luftdruck, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschweißen der Versandbox derart erfolgt, dass die auf das Volumen der Versandbox bezogene relative Volumendifferenz zwischen dem wenigstens einen Verpackungsbeutel und der Versandbox wenigstens einem auf den absoluten Luftdruck am ersten Ort bezogenen relativen Luftdruckunterschied zwischen erstem und zweitem Ort entspricht.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verpacken und Versand von Halbleiterscheiben.
Halbleiterscheiben, beispielsweise Siliciumscheiben, werden nach ihrer Herstellung üblicherweise in Versandboxen verpackt, anschließend in einen klaren Kunststoffbeutel und oftmals zusätzlich in einen Aluminiumbeutel luftdicht eingeschweißt.

Es ist üblich, die Beutel vor dem Verschweißen so zu falten, dass diese relativ fest an der Box anliegen. Dies ist beispielsweise in US 2002/0023413 A1 beschrieben. Aus DE 196 34 523 A1 ist bekannt, elektrische Bauteile zum Schutz vor negativen Beeinflussungen in eine Folienhülle einzuschließen, die mit einem unter Druck stehenden Gas gefüllt ist.

Des Weiteren ist es üblich, die Halbleiterscheiben vor dem Verpacken hinsichtlich Partikel und Kontaminationen zu untersuchen, um sicher zu stellen, dass nur weitgehend partikelfreie Halbleiterscheiben die Produktionsstätte verlassen und an Kunden, insbesondere an Hersteller von elektronischen Bauelementen, versandt werden.

Bei den Bauelementeherstellern werden die Halbleiterscheiben beispielsweise zu elektronischen Bauelementen weiterverarbeitet.

Bei den verwendeten Versandboxen handelt es sich um Behälter aus Kunststoff, beispielsweise aus Polycarbonat (PC), die Komponenten aus Polybutylenterephthalat (PBT), Polyolefin-Elastomere (POE) oder Polyethylethylen (PEE) beinhalten können. Diese Versandboxen werden üblicherweise als „front opening shipping box" (FOSB) bezeichnet.

In einer derartigen Versandbox werden Halbleiterscheiben mit einem Durchmesser von 150 mm oder größer, Halbleiterscheiben mit einem Durchmesser von 200 mm oder größer, oder Halbleiterscheiben mit einem Durchmesser von 300 mm oder größer, auf genommen.

Die Versandbox wird anschließend in wenigstens einen Verpackungsbeutel eingeschweißt. Vorzugsweise wird die Versandbox in wenigstens zwei Verpackungsbeutel eingeschweißt.

Beim ersten Verpackungsbeutel handelt es sich um eine transparente Folie aus Kunststoff, vorzugsweise um eine Folie aus Polyethylen (PE). Jene Folie kann, um die Reiß- und Durchstoßfestigkeit zu erhöhen, mit einer Beschichtung verstärkt sein, beispielsweise mit einer Beschichtung, ausgewählt aus einer Gruppe Polyamid (PA), Polyethylenterephthalat (PET) oder Kombinationen dieser beiden Stoffe.

Beim zweiten Verpackungsbeutel handelt es sich vorzugsweise um eine Folie aus Polyethylen (PE), die mit Aluminium beschichtet ist. Besonders bevorzugt ist die Folie mit einer äußeren Schicht versehen, ausgewählt aus einer Gruppe Polyamid (PA), Polyethylenterephthalat (PET) oder Kombinationen dieser beiden Stoffe.

Am zweiten Ort findet üblicherweise zunächst eine Eingangsmessung der Halbleiterscheiben statt.

Dabei werden die Halbleiterscheiben beispielsweise auf Partikel und Kontaminationen hin überprüft.

Bei der Eingangsmessung von gemäß Stand der Technik verpackten Halbleiterscheiben bei Bauelementeherstellern wurden Partikeladditionen beobachtet.

Vor der Weiterverarbeitung der Halbleiterscheiben bei den Bauelementherstellern erfolgt üblicherweise eine Eingangsmessung hinsichtlich Partikel und Kontaminationen.

Es hat sich gezeigt, dass bei manchen Bauelementeherstellern bei dieser Eingangsmessung wiederholt Partikeladditionen gegenüber der abschließenden Untersuchung der Halbleiterscheiben in der Produktionsstätte auftreten.

Im Stand der Technik war bislang keine Möglichkeit bekannt, diese Partikeladditionen zu vermeiden. Auch über die Herkunft dieser Partikeladditionen ist im Stand der Technik nichts bekannt.

Daher bestand die Aufgabe der Erfindung darin, einen Weg zu suchen, diese Partikeladditionen zu vermeiden.

Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch ein Verfahren zur Verpacken und zum Versand von Halbleiterscheiben, umfassend Aufnehmen von Halbleiterscheiben in einer Versandbox, Einschweißen dieser Versandbox in wenigstens einen Verpackungsbeutel an einem ersten Ort, an dem ein erster absoluter Luftdruck herrscht, und Versand der verpackten Halbleiterscheiben an einen zweiten Ort, an dem ein zweiter absoluter Luftdruck herrscht, dadurch gekennzeichnet, dass, falls der zweite absolute Luftdruck höher ist als der erste absolute Luftdruck, das Einschweißen der Versandbox derart erfolgt, dass die auf das Volumen der Versandbox bezogene relative Volumendifferenz zwischen dem wenigstens einen Verpackungsbeutel und der Versandbox wenigstens einem auf den absoluten Luftdruck am ersten Ort bezogenen relativen Luftdruckunterschied zwischen erstem und zweitem Ort entspricht.

Die Verpackung der Halbleiterscheiben erfolgt an einem ersten Ort.

Dabei handelt es sich vorzugsweise um eine Produktionsstätte für Halbleiterscheiben, wo im Wesentlichen durch Ziehen von Halbleiter-Einkristallen, Trennen des Kristalls in Scheiben und weitere mechanische, chemische oder chemo-mechanische Bearbeitungsschritte wie Schleifen, Läppen, Ätzen und Polieren Halbleiterscheiben gefertigt werden.

Anschließend werden die verpackten Halbleiterscheiben an einen zweiten Ort versandt.

Dabei handelt es sich vorzugsweise um den Standort eines Bauelementeherstellers, wo die am ersten Ort gefertigten Halbleiterscheiben zu elektronischen Bauelementen weiterverarbeitet werden.

Die Erfinder haben erkannt, dass die Partikel im Stand der Technik beim Öffnen der Verpackungsbeutel in die Versandbox gelangt sein und sich dort auf den Halbleiterscheiben abgesetzt haben müssen. Des Weiteren haben die Erfinder erkannt, dass dies auf eine Differenz im absoluten Luftdruck zwischen erstem und zweitem Ort zurückzuführen ist.

Als Beispiel sei genannt, wenn die Halbleiterscheiben am ersten Ort auf einer Höhe von 450 m über Meeresniveau gefertigt und verpackt werden und der zweite Ort direkt auf Meeresniveau liegt.

Die genannten 450 m Höhenunterschied entsprechen einem Unterschied im absoluten Luftdruck zwischen erstem und zweitem Ort von 50 mbar. Durch ungünstige Witterungsverhältnisse am ersten Ort (Tiefdruck) gegenüber dem zweiten Ort (Hochdruck) kann sich jener Druckunterschied im Mittel bis auf 100 mbar vergrößern.

Durch den höheren Luftdruck am zweiten Ort würde der Verpackungsbeutel dort komprimiert bzw. das Volumen des Verpackungsbeutels so lange abnehmen, bis dieser dem Volumen der Versandbox gleich ist.

Daher kann der Druckunterschied zwischen erstem und zweitem Ort bei gemäß Stand der Technik eng anliegend eingeschweißten Versandboxen nicht ausgeglichen werden, da sich die Versandbox selbst nicht komprimieren lässt.

Daher kommt es im Stand der Technik beim Öffnen der Verpackungsbeutel am zweiten Ort zu einem schnellen Zusammenbrechen des Unterdrucks in der Versandbox. Dabei entsteht ein Luftstrom in die Versandbox hinein, der Partikel aus der Umgebung mitreißen kann, die sich schließlich auf den Halbleiterscheiben absetzen können. Dieses Problem tritt nicht auf, wenn der absolute Luftdruck am zweiten Ort niedriger ist als der absolute Luftdruck am ersten Ort.

In Simulationsexperimenten wurden die Druckunterschiede durch die Wahl verschiedener Niveaus beim Verschweißen der Verpackungsbeutel eingestellt und die Auswirkung auf die Partikelkontamination der Scheiben gemessen:
So wurde eine Versandbox mit auf Defekte vorgemessenen Halbleiterscheiben in zwei Verpackungsbeutel (klar und Alubeschichtet) eingeschweißt, aus dem Reinraum ausgeschleust, transportiert und wieder unter Entfernung der beiden Verpackungsbeutel in den Reinraum eingebracht. Die Halbleiterscheiben wurden anschließend auf Defekte (Lichtstreuzentren; LPDs = „Light Point Defects") untersucht. Der Unterschied der Defekte lag dabei bei 0, es waren keinerlei Partikeladditionen nachweisbar.

Zum Vergleich wurde eine Versandbox mit ebenfalls auf Defekte vorgemessenen Halbleiterscheiben in zwei aufeinander folgende Verpackungsbeutel (klar und Alu-beschichtet) eingeschweißt. Um Unterdruckbedingungen beim Öffnen zu simulieren, wurden die Verpackungsbeutel mit einem Vakuum von –20 mbar eingeschweißt. Die Versandbox wurde anschließend aus dem Reinraum ausgeschleust, transportiert und unter Entfernung der beiden Verpackungsbeutel wieder in den Reinraum eingebracht. Die Nachmessung der Defekte zeigte einen deutlichen Anstieg um 100 Defekte.

Die Ergebnisse dieser Simulationsexperimente zeigen eindeutig, dass die Partikeladditionen auf mit Partikeln belastete Luftströme in die Versandbox infolge eines schnellen Zusammenbrechens des Unterdrucks zurückzuführen sein müssen.

Die Erfinder haben nun erkannt, dass sich dies vermeiden lässt, indem beim Einschweißen der Versandbox am ersten Ort das Volumen des wenigstens einen Verpackungsbeutels wenigstens um so viel größer als das Volumen der Versandbox gewählt wird, dass sich durch die Kompression des wenigstens einen Verpackungsbeutels in Folge eines höheren Luftdrucks am zweiten Ort vor Öffnen des Verpackungsbeutels der Innendruck im Verpackungsbeutel dem äußeren Luftdruck angleicht und sich somit kein Unterdruck im Verpackungsbeutel ausbildet.

Daher werden der oder die Verpackungsbeutel vor dem Einschweißen so gefaltet, dass der gewünschte Volumenunterschied zwischen Verpackungsbeutel und Versandbox entsteht.

Dadurch kann das Einströmen eines partikelbelasteten Gasstroms in die Versandbox verhindert werden.

Der zu wählende relative Volumenunterschied zwischen Verpackungsbeutel und Versandbox entspricht vorzugsweise wenigstens dem relativen Druckunterschied zwischen erstem Ort A1 und zweitem Ort A2 (bezogen auf den absoluten Druck am ersten Ort A1):

Ist also beispielsweise p(A2) – p(A1)/p(A1) = 80 mbar/920 mbar = 8%wird vorzugsweise ein gegenüber der Versandbox um wenigstens 8% höheres Volumen des Verpackungsbeutels gewählt.

Der relative Volumenunterschied zwischen dem wenigstens einen Verpackungsbeutel und der Versandbox ist vorzugsweise größer oder gleich 5% und kleiner oder gleich 15%.

Die Aufgabe der Erfindung wird demzufolge auch gelöst durch eine Versandbox, die geeignet ist, Halbleiterscheiben aufzunehmen, und die in wenigstens einen Verpackungsbeutel eingeschweißt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die auf ein Volumen der Versandbox bezogene relative Volumendifferenz zwischen dem wenigstens einen Verpackungsbeutel und der Versandbox größer oder gleich 5% und kleiner oder gleich 15% beträgt.

Eine bevorzugte Ausführungsform zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird nun anhand von 1 veranschaulicht.
1 zeigt schematische eine Versandbox mit einem Verpackungsbeutel.
Versandbox 1 wird in Verpackungsbeutel 2 eingebracht. Öffnung 2a von Verpackungsbeutel 2 wird in eine Einschweißvorrichtung (nicht dargestellt) eingelegt, die es ermöglicht, ein leichtes Vakuum im Verpackungsbeutel 2 zu erzeugen. Es wird ein leichtes Vakuum von kleiner als 0,5%, bezogen auf den Absolutdruck eingestellt, das es ermöglicht, Verpackungsbeutel 2 so vorzufalten, dass er gut ausgerichtet werden kann und einigermaßen an den Außenwänden von Versandbox 1 anliegt. Gleichzeitig wird zwischen Schweißschiene und Versandbox 1 ein bestimmter Abstand × eingestellt. Dieser Abstand × führt dazu, dass zwischen Versandbox 1 und Schweißschiene im Verpackungsbeutel 2 ein Volumen aufgespannt wird, das den bevorzugten 5–15% Volumenunterschied zwischen Versandbox 1 und Verpackungsbeutel 2, entspricht. Dann wird Verpackungsbeutel 2 durch Verschweißen an Schweißnaht 3 geschlossen.
Beispiel und Vergleichsbeispiel:
Bei Verpackung gemäß Stand der Technik treten Partikeladditionen von durchschnittlich 60 Lichtstreuzentren LPDs von 90 nm oder größer auf den Halbleiterscheiben auf.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren kann dies verhindert werden, so dass im Wesentlichen keinerlei Partikeladditionen auf den Halbleiterscheiben auftreten.

Claims

Verfahren zum Verpacken und zum Versand von Halbleiterscheiben, umfassend Aufnehmen von Halbleiterscheiben in einer Versandbox, Einschweißen dieser Versandbox in wenigstens einen Verpackungsbeutel an einem ersten Ort, an dem ein erster absoluter Luftdruck herrscht, und Versand der verpackten Halbleiterscheiben an einen zweiten Ort, an dem ein zweiter absoluter Luftdruck herrscht, dadurch gekennzeichnet, dass, falls der zweite absolute Luftdruck höher ist als der erste absolute Luftdruck, das Einschweißen der Versandbox derart erfolgt, dass die auf das Volumen der Versandbox bezogene relative Volumendifferenz zwischen dem wenigstens einen Verpackungsbeutel und der Versandbox wenigstens einem auf den absoluten Luftdruck am ersten Ort bezogenen relativen Luftdruckunterschied zwischen erstem und zweitem Ort entspricht.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Einschweißen der Versandbox derart durchgeführt wird, dass eine auf ein Volumen der Versandbox bezogene relative Volumendifferenz zwischen dem wenigstens einen Verpackungsbeutel und der Versandbox größer oder gleich 5% und kleiner oder gleich 15% beträgt.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass es sich beim ersten Ort um eine Produktionsstätte zur Herstellung von Halbleiterscheiben handelt, an der Einkristalle aus Halbleitermaterial gezogen und zu Halbleiterscheiben verarbeitet werden, bevor sie verpackt und an einen zweiten Ort versendet werden.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass es sich beim zweiten Ort um eine Fertigungsstätte für elektronische Bauelemente handelt, an dem die von jener Produktionsstätte versendeten Halbleiterscheiben aus der Versandbox entnommen und zu elektronischen Bauelementen weiterverarbeitet werden.
Versandbox, hergestellt nach einem der Ansprüche 1 bis 4, die geeignet ist, Halbleiterscheiben aufzunehmen, und die in wenigstens einen Verpackungsbeutel eingeschweißt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die auf ein Volumen der Versandbox bezogene relative Volumendifferenz zwischen dem wenigstens einen Verpackungsbeutel und der Versandbox größer oder gleich 5% und kleiner oder gleich 15% beträgt.
Verwendung einer Versandbox nach Anspruch 5 zum Versand von Halbleiterscheiben.