JP2004095942A

JP2004095942A - ウェーハカセット

Info

Publication number: JP2004095942A
Application number: JP2002256614A
Authority: JP
Inventors: Takashi Kawaguchi; 川口　隆; Shoji Ishihara; 石原　将司
Original assignee: Kokusai Electric Semiconductor Service Inc
Current assignee: Kokusai Electric Semiconductor Service Inc
Priority date: 2002-09-02
Filing date: 2002-09-02
Publication date: 2004-03-25

Abstract

【課題】少量作製時の製作コストの削減、パーティクル量の低減、静電気によるゴミの巻き込み及びウェーハへのダメージ排除、消耗時の交換コストの低減を可能とする。またウェーハたわみ量を考慮してロボット搬送を可能にする。
【解決手段】ウェーハカセット１０は、ウェーハ４を溝５に保持する２枚の側板１と、ウェーハ４を当接するストッパ部２と、側板１を連結する２枚の連結板３とで構成して分割型とする。各側板１にはストッパ部２用の取付け穴６を設ける。２枚の側板１の上下を連結板３で連結し、取付け穴６にストッパ部２を取り付ける。連結、取付けはネジ１１で行なう。側板１は表面硬化処理した後にカーボン入り四ふっ化エチレン樹脂をコーティングしたアルミニウム板で形成する。ウェーハ４を当接させるストッパ部２はガラス繊維入り四ふっ化エチレン樹脂製板で形成する。
【選択図】　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ウェーハを収容するウェーハカセットに係り、特に半導体製造装置においてバッチ式搬送用として用いるのに適したウェーハカセットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイスを製造する複数の工程の中で、後工程のダイシングは、ウェーハをカットし、１個１個のチップに切り取る工程である。ウェーハは、そのままでは厚すぎてカットが難しく、裏面の電気抵抗が高いなどの理由により、ウェーハ裏面の研削を行う。研削後の厚さが薄くなったウェーハ（以下、薄厚ウェーハという）を搬送する際は、ウェーハをバッチ搬送するウェーハカセットを用いる。従来のウェーハカセットは、プラスチック樹脂製の一体型構造であり、その製造方法は、材料の性質により又は形状が複雑になると機械加工が困難であるため、専ら成型加工によって行っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来のウェーハカセットは一体型構造で、成型加工によって製作しているため、金型製作費のコストが高く少量製作に向かないという欠点がある。
【０００４】
また、ウェーハカセットはプラスチック樹脂で形成され、プラスチック樹脂材には、例えばＰＦＡ（四ふっ化エチレン−パーフロアキルビニルエーテル共重合樹脂）が使われている。このようなプラスチック樹脂は、非常に優れた電気絶縁材料である。しかし、電気絶縁材料として非常に優れているために、ウェーハカセット内で静電気が発生した場合には、ウェーハにゴミが付着したり、ウェーハにダメージを与えるおそれがある。
【０００５】
また、プラスチック樹脂製材料を使用しているので、ウェーハ搬送時にウェーハとの接触摩擦によりウェーハカセットが磨耗し、パーティクルが発生しやすい。
【０００６】
また、長期間の使用でウェーハ保持部やストッパ部が消耗するが、ウェーハカセットが一体構造型であるため、消耗が著しく交換しなければならない部分が部分的であっても、カセットごと交換しなければならないという欠点がある。
【０００７】
また、ウェーハ保持部の溝ピッチは、通常使用されるウェーハを剛体として扱い、たわみ量を考慮しない設計がなされている。このため、薄厚ウェーハのたわみ量に対してウェーハ保持部の溝ピッチ、溝幅にクリアランスが少なく、半導体製造装置側の自動搬送ロボットでの搬送が困難であった。因みに、８インチの薄厚ウェーハに対して、従来の溝ピッチは６．３５ｍｍであり、溝幅は４ｍｍ未満であった。
【０００８】
本発明の課題は、上述した従来技術の問題点を解消して、少量作製時の製作コストの削減、パーティクル量の低減、静電気によるゴミの巻き込み、ウェーハへのダメージの排除、消耗時の交換コストの低減を可能とするウェーハカセットを提供することにある。また、本発明の課題は、併せてた自動搬送ロボットによる搬送を可能とするウェーハカセットを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、ウェーハを保持する溝が対向面に形成された１対の側板と、前記一対の側板の上部間及び下部間を連結する１対の連結板と、前記ウェーハに当接してウェーハの保持位置を決めるストッパ部とを備え、前記１対の側板と前記１対の連結板とを固着するとともに、前記１対の側板に形成した取付け穴に前記ストッパ部を着脱自在に取り付けたウェーハカセットにおいて、前記１対の側板及び１対の連結板を表面硬化処理した後にカーボン入り四ふっ化エチレン樹脂でコーティングした金属板で形成し、前記ストッパ部をガラス繊維入り四ふっ化エチレン樹脂で形成したことを特徴とするウェーハカセットである。
【００１０】
１対の側板、１対の連結板、及びストッパ部とを別体で構成した分割型のウェーハカセットなので、材料の性質によらず、また複雑な形状であっても、機械加工によって容易に製作することが可能であり、少量製作に向く。また、ストッパ部をガラス繊維入り四ふっ化エチレン樹脂で形成しているので、ウェーハ搬送時等にウェーハがストッパ部と接触してもウェーハカセットが磨耗しがたく、パーティクルが発生しにくい。また、長期間の使用で溝部、ストッパ部が消耗しても、ウェーハカセットが分割型であるため、部品単位で交換できる。また、保持部を表面硬化処理した後にカーボン入り四ふっ化エチレン樹脂コーティングした金属板で形成しているので、ウェーハカセット内で静電気が発生しがたく、ウェーハにゴミが付着したり、ウェーハにダメージを与えるおそれが低減する。
【００１１】
第２の発明は、第１の発明において、前記溝が多段に形成され、その溝ピッチが下式の算出値δ以上であり、かつ溝幅が４ｍｍ以上である請求項１に記載のウェーハカセットである。
【００１２】
δ＝Ａ・Ｌ^２／ｈ^３
ただし、δは溝に保持されるウェーハのたわみ量（ｍｍ）
Ｌはウェーハの直径（ｍｍ）
ｈはウェーハの厚さ（ｍｍ）
Ａ＝７．５×１０^−６（ｍｍ^２）
ウェーハカセットに保持されるウェーハのたわみ量を考慮して設計されているので、ウェーハのたわみ量に対して溝部の溝ピッチ、溝幅のクリアランスが大きく、半導体製造装置側の自動搬送ロボットでの搬送が容易になる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００１４】
図１は実施の形態によるウェーハカセットの説明図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線矢視断面図、（ｃ）は側面図である。ウェーハカセット１０は複数のウェーハ４を水平姿勢で多段に保持して収容する。ウェーハカセット１０は箱型構造をしており、２枚の側板１と、これらの上下部間を連結する上下の連結板３とから主に構成される。
【００１５】
図１（ａ）に示すように、２枚の側板１は左右に対向して立設される。対向面にウェーハ４を水平姿勢で保持するための溝５が多段に形成される。この溝５は、後述する薄厚ウェーハのたわみ量δを考慮したクリアランスを持った溝ピッチｐ、および溝幅ｄを有する（図２参照）。２枚の側板１は同一形状をしており、左右いずれに使用してもよい。
【００１６】
上連結板３は２枚の側板１の上部間を連結し、下連結板３は２枚の側板１の下部間を連結する。上下の連結板３も同一形状をしており、上下のいずれに使用してもよい。図１（ｃ）に示すように、２枚の側板１は上連結板３及び下連結板３に固着具、例えばネジ１１にてそれぞれ固着されて、箱状のウェーハカセットが形成される。箱を構成する６面のうち、前後両面は開放されている。前後両面が開放しているこのタイプのウェーハカセットでは、自動搬送ロボットによって、カセット前面からウェーハを搬入するが、後面からウェーハが脱落するおそれがある。
【００１７】
そこで、図１（ｂ）に示すように、ウェーハカセット１０には、さらにウェーハ脱落防止のためのストッパ部２が設けられる。ストッパ部２は、２枚の側板１に多段に形成した各溝５に保持される各ウェーハ４のエッジに共通に当接して、各ウェーハ４のカセット１０内におけるウェーハ保持位置を決める。ここでウェーハ保持位置は、収容されたウェーハ４がカセット１０からはみ出さない位置である。ストッパ部２は棒状をしており、その長さは、側板１の高さよりも若干短く形成される。ストッパ部２のウェーハ当接部２ａはウェーハエッジと鋭角で接触しないようにカットしてある。
【００１８】
２枚の側板１にストッパ部２用の取付け穴６がそれぞれ形成される。取付け穴６は、これに取り付けられるストッパ部２によって、全段の溝５に保持されるウェーハ４が全て保持位置に納まるように、側板１に縦長状に形成されている。取付け穴６は、これにストッパ部２を取り付けたとき、ストッパ部２の一側はカセット１０内に突出するが、ストッパ部２の他側は側板１の外面から突出しないように、座ぐり穴で構成することが好ましい。カセット１０内に両側から突出する２つのストッパ部２は、取付け穴６から挿入される当接部２ａを共に溝５の開口部近くまで進入させて、ウェーハエッジの左右両側に当接するようにする。
【００１９】
図１（ｃ）に示すように、ストッパ部用取付け穴６にはストッパ部２の上下を、固着具により着脱自在に取り付けるようになっている。固着具は、例えばネジ１１にてそれぞれ取り付ける。
【００２０】
前記２枚の側板１は表面硬化処理した後にカーボン入り四ふっ化エチレン樹脂でコーティングしたアルミニウム板で形成される。側板１の材料として、価格、加工性、質量などからアルミニウムを選定しているが、他の金属、例えばステンレス等でもよい。
【００２１】
アルミニウムにコーティングする膜として、低摩擦係数によるすべりの効果と導電性という２つの特性を持たすために、カーボン入り四ふっ化エチレン樹脂を選定している。導電性の目的より、ウェーハカセット１０の溝５部を含め内側にあたる部分には、コーティング膜を施す必要がある。また、ウェーハカセット１０の外側の装置と接触する部分は、すべりの効果が必要であり、コーティングを施さなければならないので、コーティングは全面に施すことが好ましい。したがって、上下連結板３もカーボン入り四ふっ化エチレン樹脂コーティングしたアルミニウム板で形成する。
【００２２】
ストッパ部２を構成する樹脂には、ストッパ部２がウェーハエッジと当接するため、一番摩耗する箇所なので、摩耗しにくいガラス繊維入り四ふっ化エチレン樹脂を選定している。なお、ストッパ部２は、ガラス繊維入りなので摩擦は減るが、カーボン入りではないので、静電気が起こる可能性はある。しかし、ストッパ部２の周りは導電性の側板１で構成されているので、カセット１０内に静電気は溜まることはなく、静電気によるウェーハのダメージは少ない。
【００２３】
また、図２に示すように、溝５は薄厚ウェーハのたわみ量δを考慮したクリアランスを持った溝ピッチｐ、および溝幅ｄをもたせる。
【００２４】
溝ピッチｐは、溝５に保持されるウェーハ４のたわみ量以上の値にする。ウェーハのたわみ量δは、下式で算出される。
δ＝Ａ・Ｌ^２／ｈ^３　　　　　　　　　　　　　　　　（１）
ここで、Ｌはウェーハの直径（ｍｍ）、ｈは保持するウェーハの厚さ（ｍｍ）、Ａ＝７．５×１０^−６（ｍｍ^２）である。例えば８インチの薄厚ウェーハの場合、直径Ｌ＝２００（ｍｍ）、厚さｈ＝０．３（ｍｍ）を上記式（１）に代入して求めると、δ＝１１．１ｍｍ以上となる。したがって、溝ピッチは１１．１ｍｍ以上となる。また、溝幅ｄは、４ｍｍ以上とする。このようにして求めたたわみ量δ以上の溝ピッチｐ、及び溝幅４ｍｍ以上の溝加工を側板１の内面に施す。
【００２５】
本実施の形態によれば、ウェーハカセット１０を、１対の側板１、ストッパ部２、上下連結板３とに分割構成して、分割構成材料を用途に応じてアルミニウムとプラスチック樹脂製とに使い分けている。そして、カセットの枠組みを構成する側板１及び上下連結板３の材料をアルミニウムとしたことで、複雑な形状も低価格な機械加工にて製作でき、製作コストが低減し、少量作製時であっても低コスト化が可能になる。
【００２６】
また、溝５は、薄厚ウェーハのたわみ量δを考慮したクリアランスを持った溝ピッチｐ、および溝幅ｄを有するので、従来のウェーハカセットの溝ピッチ、溝幅に比べて搬送のクリアランスが大きくなり、半導体製造装置の自動搬送ロボットでの薄厚ウェーハの搬送が可能になる。
【００２７】
さらに、側板１　にカーボン入り四ふっ化エチレン樹脂コーティングを施すことで、四ふっ化エチレン樹脂の低摩擦係数によるすべりの効果により、ウェーハ搬送時にウェーハ４との磨耗によるパーティクル量を低減し、パーティクルのウェーハ汚染を低減できる。また、ウェーハ４を保持する側板１及び連結板３を導電性のカーボン入り四ふっ化エチレン樹脂でコーティングしたことにより、カセット内に静電気がたまることが無くなり、静電気によるゴミの付着や巻き込み、及びウェーハへのダメージを排除できる。
【００２８】
また、ストッパ部２にはガラス繊維入り四ふっ化エチレン樹脂製の材料を使用したので、磨耗係数を下げウェーハ当接時のパーティクルを低減できる。また、ストッパ部２を側板１に対して着脱可能の構造とすることで、ストッパ部が消耗したときの交換時も、ストッパ部のみを交換するこができるので、消耗時の交換コストの低減も可能となる。
【００２９】
【発明の効果】
第１の発明によれば、少量作製時の製作コスト及び消耗時の交換コストを低減でき、しかもパーティクル量を低減でき、静電気によるゴミの巻き込みやウェーハへのダメージを排除できる。また、第２の発明によれば、さらに、ウェーハの自動搬送ロボットでの搬送を容易に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態によるウェーハカセットの説明図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線矢視断面図、（ｃ）は側面図である。
【図２】実施の形態による溝部の溝加工図である。
【符号の説明】
１　　側板
２　　ストッパ部
３　　連結板
４　　ウェーハ
５　　溝
６　　取付け穴
１１　　ネジ（固着具）

Claims

ウェーハを保持する溝が対向面に形成された１対の側板と、前記一対の側板の上部間及び下部間を連結する１対の連結板と、前記ウェーハに当接してウェーハの保持位置を決めるストッパ部とを備え、前記１対の側板と前記１対の連結板とを固着するとともに、前記１対の側板に形成した取付け穴に前記ストッパ部を着脱自在に取り付けたウェーハカセットにおいて、
前記１対の側板及び１対の連結板を表面硬化処理した後にカーボン入り四ふっ化エチレン樹脂でコーティングした金属板で形成し、
前記ストッパ部をガラス繊維入り四ふっ化エチレン樹脂で形成した
ことを特徴とするウェーハカセット。
前記溝が多段に形成され、
その溝ピッチが下式の算出値δ以上であり、
かつ溝幅が４ｍｍ以上である請求項１に記載のウェーハカセット。
δ＝Ａ・Ｌ^２／ｈ^３
ただし、δは溝に保持されるウェーハのたわみ量（ｍｍ）
Ｌはウェーハの直径（ｍｍ）
ｈはウェーハの厚さ（ｍｍ）
Ａ＝７．５×１０^−６（ｍｍ^２）