JP2004311779A - 半導体ウェーハ収納容器及び半導体ウェーハの搬送方法 - Google Patents

Abstract

【課題】大口径で薄肉化された半導体ウェーハを破損させることなく安全に搬送可能な半導体ウェーハ収納容器及び搬送方法の提供にある。
【解決手段】１枚の半導体ウェーハＷを水平状態で収納可能な収納部１３を有する半導体ウェーハ収納容器１０であって、半導体ウェーハ収納容器１０が相対向する上ケース１１と下ケ−ス１２とからなり、上ケース１１と下ケース１２のそれぞれの開口部には弾性フィルム２１，２２が架設されていて、これらの弾性フィルム２１，２２によって半導体ウェーハＷを狭持するように構成されている。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、半導体製品の製造に用られるシリコンやガラスなどからなる半導体ウェーハの収納容器に関し、特にはバックグラインドされて薄肉化したバックグラインドウェーハやダイシングフィルムに貼られたウェーハを半導体チップを個片にして半導体製品を製造する他の工程（後工程）や他の工場へ搬送したりするため一時保管したりする際に使用される半導体ウェーハ収納容器及び半導体ウェーハの搬送方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
これまでは、半導体ウェーハに電子回路を形成する前工程を完了した半導体ウェーハ（拡散完了ウェーハ）は、バックグラインドされて薄肉化された後、カセットやウェーハ収納溝を有するシッピングボックスに複数枚収納されて半導体製造の後工程（ダイシング、組立、検査）を行う工場まで搬送されたり、保管されたりしていた（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【０００３】
また、半導体ウェーハを１枚入れのトレイや（例えば、特許文献３参照）、緩衝材を介して積層に収納する容器を利用して搬送することが行われてきた（例えば、特許文献２参照）。この場合、弾性フィルムを半導体ウェーハの押さえ部材として使用することが提案されている。
【０００４】
近年、後工程を行う工場の海外移転が著しく、それに伴い海外等の長距離の搬送も必要になり、また半導体ウェーハの口径が２００ｍｍ（８”）から３００ｍｍ（１２”）へと大口径化されてきた。
【０００５】
【特許文献１】
特開平８−１７９０３号公報（図３，図５）
【特許文献２】
特開平９−１２９７１９号公報（図３）
【特許文献３】
特許第２７７９１４３号公報（図１）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来から、半導体ウェーハの別の工場まで搬送にはシッピングボックスが用いられているが、搬送時の振動や衝撃でウェーハが割れると言う問題があったのではあるが、特に近年、ウェーハが３００ｍｍと大型化するとバックグラインドされて薄肉化したウェーハを安全に搬送する事が困難になつてきた。
こうした拡散完了ウェーハは表面に既に電子同路が形成された半導体チップを有しているので、非常に高価であり破損の場合の被害は甚大である。
そのため、上述のように半導体ウェーハを１枚ごとに収納する容器や、緩衝材で半導体ウェーハを保護しながら積層して収納する容器が提案されている。ところが、１枚入れのトレイ（シッピングボックス）を用いて半導体ウェーハを搬送する場合は、半導体ウェーハをトレイ内に形成されたリブで支持することになるので、熱可塑性プラスチックからなるリブとの半導体ウェーハのエッジ部の擦れが避けられず、摩耗粉で半導体ウェーハを汚染させてしまう問題や、搬送中の振動によってウェーハが振動することを防ぐことが難しく、半導体ウェーハの破損防止が難しいと言った問題があった。
また、緩衝材を介して積層して搬送する場合、緩衝材を挿入したり緩衝材を取り除いたりする工程やそのための自動化設備が新たに必要になると言った問題があった。
【０００７】
また、弾性フィルムを半導体ウェーハの押さえ部材の替わりに使うという提案もあり、既存の半導体ウェーハ収納容器の一部に弾性フィルムを貼り付けそこで半導体ウェーハを縦にした状態で保持しようとしたものであった。そのため弾性フィルムは半導体ウェーハのエッジ部分と鋭角的に当接し、なおかつ半導体ウェーハの外周に沿って大きく伸長しなくてはいけないので、破れやすく実用化に難点があった。
特にバックグラインドされると、厚さ方向のコーナーエッジがＲ状から異形状に変化してエッジ部分が引つかかりやすくなるため、バックグラインドウェーハを収納することには不向きであった。
【０００８】
そこで、本発明はこうした課題を解決し、大口径で薄肉化された半導体ウェーハを破損させることなく安全に搬送可能な半導体ウェーハ収納容器及び半導体ウェーハの搬送方法を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために請求項１記載の発明は、１枚の半導体ウェーハを水平状態で収納可能な収納部を有する半導体ウェーハ収納容器であって、前記収納部には少なくとも一つの弾性フィルムが架設されていて、前記弾性フィルム上に半導体ウェーハを載置して保持することを特徴としている。
【００１０】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の半導体ウェーハ収納容器が相対向する上ケースと下ケ−スとからなり、上ケースと下ケースのそれぞれの開口部には弾性フィルムが架設されていて、これらの弾性フィルムによって半導体ウェーハを狭持するように構成されていることを特徴としている。
【００１１】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の半導体ウェーハ収納容器であって、その下面に１又は複数個の貫通孔が設けられていることを特徴としている。
【００１２】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３の何れかに記載の半導体ウェーハ収納容器であって、前記上ケースの上面に凸部と凹部とがそれぞれ形成されており、前記下ケースに下面には前記上ケースに設けられた凸部に対応する位置に該凸部が嵌合する凹部が、さらに前記上ケースに設けられた凹部に対応する位置に該凹部に嵌合する凸部がそれぞれ形成され、半導体ウェーハ収納容器を重ね積み可能に構成したことを特徴としている。
【００１３】
また、請求項５記載の半導体ウェーハの搬送方法は、半導体ウェーハの少なくとも一面に、金属や熱可塑性樹脂からなるサポート部材を貼り付けて、請求項１〜４の何れか１項記載の半導体ウェーハ収納容器に収納して搬送することを特徴としている。
【００１４】
上記半導体ウェーハ収納容器は、弾性フィルムを架設でき、弾性フィルムによって半導体ウェーハを中空（ケースに接触しない状態）で保持できる構成で有ればよく、射出成形により得られる２つの部品を組み立てて構成されるものであってもよく、そして収納部と蓋部がヒンジ部を介して連結されるようにしたものでもよい。
また、シートを真空成形や圧空成形で加工して得られる１対のケースであっても構わない。
【００１５】
弾性フィルムは、強靱性がありかつスパンデックス性（高弾性伸張性）に富むもので有ればよく、半導体ウェーハ収納容器の一方のケースに少なくとも１又は複数設けられていればよく、一又は二つのケースに複数の弾性フィルムが設けられていればなおよい。
【００１６】
本発明の半導体ウェーハ収納容器に収納するウェーハは、シリコンやガラスあるいは化合物ウェーハであってもよく、またサポート部材とは、金属、ガラス、合成樹脂、セラミック等からなり半導体ウェーハとほぼ同形状をした円板状部材、ダイシングフィルムのように半導体ウェーハの少なくとも片面に接着層を介して貼りつけられるフィルム状やシート状の部材、あるいは半導体ウェーハの外径よりも大きな中空部を有し、中空部に半導体ウェーハの片面（裏面）に貼られたダイシングフィルムを介して半導体ウェーハを保持する枠状のウェーハフレームを言う。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき具体的に説明する。
本発明の実施形態として、図１〜３に示すように内部に直径３００ｍｍのシリコンウェーハＷを水平に収納可能な半導体ウェーハ収納容器１０を例に説明をする。
【００１８】
図１は、内部にシリコンウェーハＷを水平に収納可能した状態の半導体ウェーハ収納容器１０を示した断面図であり、該半導体ウェーハ収納容器１０は上ケース１１と下ケース１２により構成されていて、図２は上ケース１１の平面図、図３は下ケース１２を示す平面図である。
【００１９】
図示したように半導体ウェーハ収納容器１０は、上方に開口を有し、八角形状の収納凹部１３を有する下ケース１２と、該下ケース１２の前記収納凹部１３と向き合い、下方に開口を有する同じく八角形状をしたドーム部１４を有する上ケース１１とから構成されている。上ケース１１のドーム部１４側壁や下ケース１２の収納部１３の側壁には、変形防止用の凹部や凸部を交互に設けておくとよい。
【００２０】
また、図２〜４に示すように上ケース１１のドーム部１４の上面は平坦面を有し、同様の半導体ウェーハ収納容器１０をスタッキングできるような２対の円柱突起１５と、円筒形をしたボスリブ１６が半導体ウェーハ収納容器の中心点に点対称に設けられている。
【００２１】
一方、下ケース１２の底面である平坦面にも同様に、上ケース１１に設けられた前記円柱突起１５に嵌り込む円筒形をしたボスリブ１７と、同じくボスリブ１６に嵌り込む円柱突起１８が点対称に配置されていて、他の半導体ウェーハ収納容器１０をスタッキング（積み重ね）可能としている。
【００２２】
なお、こうした円柱突起１５，１８と円筒形のボスリブ１６，１７は、少なくとも１対設けておくとよい。また円柱突起１５，１８と円筒形ボスリブ１６，１７とを非対称に配置しておけば、半導体ウェーハ収納容器１０をスタッキングするときの方向を一定にできるので、取り扱いが容易になる。このようなスタッキング用の形状はこの他にも角形をしたものや、Ｌ字形をしたものであってもよい。
【００２３】
本発明の実施形態の半導体ウェーハ収納容器１０は、図１に示すように、上ケース１１と下ケース１２の開口部には、弾性フィルム２１，２２がそれぞれ架設されている。弾性フィルム２１と上ケース１１、弾性フィルム２２と下ケース１２の固着は、それぞれのケースの開口部周縁のリブにウレタン系やアクリル系、エポキシ系の各種接着剤やヒートシール、超音波シールなどによって行われる。
【００２４】
このような構成の半導体ウェーハ収納容器１０において、半導体ウェーハＷが下ケース１２の弾性フィルム２２上に載置されて、続いて上ケース１１を下ケース１２に組み合わせると、上ケース１１と下ケース１２に架設された弾性フィルム２１，２２のそれぞれが半導体ウェーハＷの片面に接触可能となるので、上下ケース１１，１２を嵌合させると半導体ウェーハＷは、２枚の弾性フィルム２１，２２に挟まれて．空中に浮いた状態で保持されることになる。このように２枚の弾性フィルム２１，２２に保持された半導体ウェーハＷは、弾性膜が振動や衝撃を吸収するので安全に搬送されることになる。
【００２５】
このような上ケース１１と下ケース１２は、熱可塑性樹脂から形成できるが、特に内部が確認できるように透明性を有するポリスチレン、ポリカーボネート、アクリル樹脂、環状オレフィン樹脂等の熱可塑性樹脂から形成するのが好ましい。また、これらの樹脂に導電性高分子や金属繊維、炭素繊維などの導電物質を添加したり、第四級アンモニウム塩類や脂肪族アミン塩類などのカチオン系やアニオン系等のイオン性帯電防止剤や、ポリオキシエチレンアルキルエーテルなどの非イオン系の帯電防止物質を添加して帯電防止性を付与したものを使用することができる。また、上下ケース１１，１２を形成した後から、帯電防止剤を塗布したりディッピングして帯電防止性を付与してもよい。
【００２６】
上ケース１１と下ケース１２の係止は、図５に示すような中央部に屈曲可能なヒンジ部３１を有し両端部には係止部となる２つの舌片部３２，３３を有する係止部品３０を使って行うことができる。上ケース１１と下ケース１２の外周部の相対する側壁には、前記係止部品３０の係止部（舌片部３２，３３）を収納可能な保持溝１１ａ，１２ａが２対形成されていて、通常、係止部品３０の１方の舌片３３が下ケース１２の係止溝１２ａに係合して保持されている。
【００２７】
上記下ケース１２に上ケース１１を開口部が相対するように組み合わせる場合、下ケース１２に保持される係止部品３０を屈曲させて他方の舌片３２を上ケース１１の係止溝１１ａに挿入して上下ケース１１，１２を噛み合わせることで上下ケース１１，１２を係合して係止する。半導体ウェーハＷを取り出すときには、上ケース１１側の係止部品３０の舌片３２を係止溝１１ａから取り除くことで、下ケース１２の収納部１３を開口させて、半導体ウェーハＷを取り出すことができる。また、上ケース１１の一端の係止部品３０を取り除いて、上ケース１１の他端が下ケース１２に係止している状態にして、一方側に形成される開口から半導体ウェーハＷを取り出してもよい。
【００２８】
また、上述した弾性フィルム２１，２２の素材としては、例えば．ポリエチレン、ポリプロピレン、セルロースアセテート、フッ化エチレン、ポリカーボネート、ナイロン、ポリビニルアルコール、塩化ビニル、ポリスチレン、アイオノマー、ポリイミド、ポリウレタン、エチレンビニル共重合体等の熱可塑性プラスチック材料や、ポリエチレン系エラストマー、ポリウレタン系エラストマー、ポリアミドエラストマーなどの熱可塑性エラストマーや、天然ゴム、シリコーンゴムをはじめとする各種ゴム材料等の熱硬化性プラスチック材料等が挙げられる。
【００２９】
これらの中では、長時間の保持による変形や歪みが少ないものとして、特にポリエチレン系エラストマーやポリウレタン系エラストマー、アイオノマーのフィルムが好ましい。また、これらは透明性もあるので、半導体ウェーハ収納容器１０を透明材料から形成すれば．収納するウェーハＷを外部から透視することもできる。
【００３０】
また、これらの材料からなる弾性フィルム２１，２２の複数を積層させた積層フィルムであってもよい。こうした弾性フィルム２１，２２は、厚さが１０￣２００μｍの範囲で収納物の大きさや重量に合わせて適宜選択されて使用することができる。
また、外部からの振動、衝撃を吸収するのに十分な柔軟性と強度を満たすための機械的特性として、引っ張り強さが１００ｋｇ／ｃｍ^２以上、とくには３００ｋｇ／ｃｍ^２以上、引つ張り破断伸びが１００％以上、とくには ３００％以上、引き裂き強さが１ｋｇ／ｍｍ以上、とくには１０ｋｇ／ｍｍ以上のものが望ましい。
【００３１】
また、搬送後の半導体ウェーハＷを収納容器１０から取り出し易いように、下ケース１２に架設する弾性フィルム２２の表面にエネルギー線や紫外線あるいは電子線硬化型の粘着剤層を形成することができる。この場合、初期の接着力が大きく、エネルギー線照射後は粘着力が大きく低下するので、しっかりと半導体ウェーハＷを保持して、取り出すときは紫外線や電子線を照射して粘着力を低下させて取り出すことができる。
【００３２】
こうしたエネルギー硬化型の粘着剤は、例えば光照射によって三次元網状化しうる分子内に光重合性炭素−炭素二重結合を２つ以上もつ低分子化合物（ポリエチレングリコールアクリレート、オリゴエステルアクリレート、ウレタンアクリレート、１，４ブチレングリコールアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレートなど）が広く用いられる。こうした粘着剤を、基材フィルムにロールコーター、ナイフコーター、グラビアコータ、ダイコータ、リバースコータ等の方法で適宜の厚さで塗工し乾燥させることによって粘着剤層として形成される。粘着剤層の厚さは１〜１００μｍ程度に形成する。
【００３３】
なお、上ケース１１に架設される弾性フィルム２１には、剥離性をよくするために半導体ウェーハＷと対面する表面にポリエチレンやポリプロピレンなどからなる離型層を設けておくのが好ましい。そうすることで半導体ウェーハＷ及び下ケース１２の弾性フィルム２２からの剥離が容易になる。
【００３４】
図７、図８は、半導体ウェーハ収納容器１０の第二の実施形態である下ケース１２の底面を示したものであり、下ケース１２の底面に半導体ウェーハＷ取り出し用の貫通孔１２ｂを４箇所に設けたものである。図８に示すように、この貫通孔１２ｂを利用して下から半導付ウェーハをピン４０で持ち上げることにより、半導体ウェーハＷを半導体ウェーハ収納容器１０から取り出すことがより容易にできる。なお、下ケース１２に貫通孔１２ｂが空いていても半導体ウェーハＷは、弾性フィルム２１，２２に挟まれているので、外部から侵入するパーティクル等によって汚染されることがない。この場合、上ケース１１は、図２に示したものがそのまま利用でき、第一の実施形態と同様の効果が得られる。また、下ケース１２の底面に設ける貫通孔１２ｂは、１又は複数箇所に設けることができる．
【００３５】
図９、図１０は第三の実施形態であり、半導体ウェーハＷを直接弾性フィルム２１，２２に挟持・搭載するのではなく、半導体チップ部品製造の後工程特には半導体ウェーハ上に形成された半導体チップを個片に切断するダイシング工程で半導体ウェーハを保持したり位置決めするのに使用されるウェーハフレーム５１にダイシングフィルム５２を介して半導体ウェーハＷを貼り付けた状態で、これをさらに弾性フィルム上に搭載し保持するものである。
【００３６】
この場合、ウェーハフレーム５１を使っているので半導体ウェーハＷの取り扱いが著しく容易になる。また、ウェーハフレーム５１に保持された半導体ウェーハＷは、後工程の工場に搬送された後、そのまま後工程に投入できるので効率がよい。
この場合、図１０に示すように、下ケース１２に弾性フィルム２２を架設し、上ケース１１の内面はウェーハフレーム５１に接触するようにして、半導体ウェーハＷを保持することができる。この場合も、上記した実施形態と同様の効果が得られる。
【００３７】
なお、本実施形態では下ケース１２の弾性フィルム２２によって半導体ウェーハＷを保持する例を記載したが、この場合にも上ケース１１に弾性フィルム２１を架設し、２枚の弾性フィルム２１，２２で半導体ウェーハＷを保持するようにもできる。
本実施形態の場合、半導体ウェーハ収納容器１０に保管する半導体ウェーハＷが、バックグラインドされて５０μｍ以下と薄くなっている場合でも、前記したようにダイシングフィルム５２を介してウェーハフレーム５１に貼り付けた状態や、ＰＥＴフィルムやステンレス板と言ったサポート部材と張り合わせた状態で弾性フィルム２１，２２間に保持することで、半導体ウェーハＷを破損させることなく安全に搬送できるほか、搬送された後の工程（ダイシング工程等）での半導体ウェーハＷの取り扱いが容易になると言う効果がある。
【００３８】
なお、サポート部材６０は、図１２に示すように、半導体ウェーハＷの裏面に、電子線やエネルギー硬化性の粘着剤を介して取り付ける。こうしたサポート部材６０を用いることで、バックグラインドされて極薄状態になった半導体ウェーハＷの撓みを効果的に低減させて、安全に搬送できるし、取り扱いも容易になる。サポート部材６０は半導体ウェーハＷとほぼ同形状に形成されている。金属や熱可塑性樹脂による円板状のもののほか、撓み防止効果のある弾性フィルムを用いてもよい。
【００３９】
半導体ウェーハ収納容器１０は、上記実施形態に限らず、弾性フィルム２１，２２の間に半導体ウェーハＷを中空で保持できる構成であれば、他の形態であっても構わない。また、上下のケース１１，１２の係止方法も上述したものに限らず、片側にヒンジ部を設けて連結し、もう片方に係合可能なフックとフックの係止部を設けておき、これらを噛み合わせてもよいし、組み合わせた上下ケースのコーナー部をクリップ部材で固定してもよい。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る半導体ウェーハ収納容器及び半導体ウェーハの搬送方法によれば、半導体ウェーハが大口径になり、かつバックグラインドされて薄肉化されても、弾性フィルムで中空に保持しているので安全に搬送可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る半導体ウェーハ収納容器用のウェーハの収納嵌合状態を示す断面図である。
【図２】本発明に係る半導体ウェーハ収納容器の上ケースを示す平面図である。
【図３】本発明に係る半導体ウェーハ収納容器の下ケースを示す平面図である。
【図４】本発明に係る半導体ウェーハ収納容器の積み重ね状態を示す断面図である。
【図５】本発明に係る半導体ウェーハ収納容器の係合部品を示す斜視図である。
【図６】図５の係合部品の係合状態を示す平面図である。
【図７】本発明の係る半導休ウェーハ収納容器の第２の実施形態である下ケースの平面図である。
【図８】本発明に係る半導体ウェーハ収納容器の第２の実施形態の使用状態を示す断面である。
【図９】本発明に係る半導体ウェーハ収納容器の第３の実施形態を示す平面図である。
【図１０】本発明に係る半導体ウェーハ収納容器の第３の実施形態を示す断面図である。
【図１１】本発明に係るウェーハサポート部材を示す斜視図である。
【符号の説明】１
１０ 半導体ウェーハ収納容器
１１ 上ケース
１１ａ 嵌合溝
１２ 下ケース
１２ａ 嵌合溝
１２ｂ 貫通孔
１３ 収納凹都
１４ ドーム部
１５，１８ 円柱突起
１６，１７ 円筒形のボスリブ
２１ 弾性フィルム
２２ 弾性フィルム
３０ 係止部品
３１ ヒンジ部
３２、３３ 舌片
４０ 半導体ウェーハ取り出し用ピン
５１ ウェーハフレーム
５２ ダイシングフィルム
６０ サポート部材

Claims (5)

1. １枚の半導体ウェーハを水平状態で収納可能な収納部を有する半導体ウェーハ収納容器であって、前記収納部には少なくとも一つの弾性フィルムが架設されていて、前記弾性フィルム上に半導体ウェーハを載置して保持することを特徴とする半導体ウェーハ収納容器。
2. 前記半導体ウェーハ収納容器が相対向する上ケースと下ケ−スとからなり、上ケースと下ケースのそれぞれの開口部には弾性フィルムが架設されていて、これらの弾性フィルムによって半導体ウェーハを狭持することを特徴とする請求項１記載の半導体ウェーハ収納容器。
3. 前記半導体ウェーハ収納容器の下面には１又は複数個の貫通孔が設けられていることを特徴とする請求項１、２の何れか１項記載の半導体ウェーハ収納容器。
4. 前記上ケースの上面に凸部と凹部とがそれぞれ形成されており、前記下ケースに下面には前記上ケースに設けられた凸部に対応する位置に該凸部が嵌合する凹部が、さらに前記上ケースに設けられた凹部に対応する位置に該凹部に嵌合する凸部がそれぞれ形成され、半導体ウェーハ収納容器を重ね積み可能に構成したことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項記載の半導体ウェーハ収納容器。
5. 半導体ウェーハの少なくとも一面に、金属や熱可塑性樹脂からなるサポート部材を貼り付けて、請求項１〜４の何れか１項記載の半導体ウェーハ収納容器に収納して搬送することを特徴とする半導体ウェーハの搬送方法。

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