JP2008130982A

JP2008130982A - ウエハ収納容器内に設ける部材およびその製造方法

Info

Publication number: JP2008130982A
Application number: JP2006317309A
Authority: JP
Inventors: Osamu Ohama; 理大濱; Noboru Yamazaki; 暢山崎
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2006-11-24
Filing date: 2006-11-24
Publication date: 2008-06-05
Also published as: EP2086004A1; US20100222506A1; WO2008062564A1; TW200832589A

Abstract

【課題】イオウガスの発生でウエハが汚染されることなく、射出成形の加工が良好に行われて品質の良いウエハ収納容器内に設ける部材を提供する。
【解決手段】ウエハ３を収納する容器２内に設ける部材１であって、この容器内に設ける部材１は、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）樹脂を射出成形することにより形成される。このＰＢＴ樹脂は、重量平均分子量（Ｍｗ）が１５０００〜２００００であり、ＰＢＴ樹脂中に添加されるイオウ系二次酸化防止剤中のイオウの重量が、ＰＢＴ樹脂の重量に対して０．１％以下となるように、射出成形でウエハ収納容器内に設ける部材１を形成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、半導体ウエハを収納する容器内に設ける部材、特に、ウエハ押さえ部材に関する。また、本発明は、半導体ウエハを収納する容器内に設ける部材の製造方法に関する。

半導体ウエハを搬送する際は、一般に、ウエハを損傷しないように保持するウエハ収納容器に収納して搬送する。このウエハ収納容器としては、例えば、特許文献１に記載のものが挙げられる。特許文献１に開示されるウエハ収納容器は、円形の筒部を有し、この筒部を上下に仕切る仕切り部を有するケース本体と、このケース本体の上部開口部を塞ぐ蓋体と、ケース本体に蓋体を取り付けた状態で、この蓋体の内側に配置されるウエハ押さえ部材とを有する。ウエハ押さえ部材は、ケース本体内に収納したウエハの周縁部をケース本体の仕切り部に向けて押さえ付ける構成となっている。

ウエハ収納容器は、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリカーボネート等の熱可塑性樹脂を射出成形して形成している。

また、ウエハ押さえ部材も、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリカーボネート等の熱可塑性樹脂を射出成形して形成している。特に、熱可塑性樹脂のうち、ポリブチレンテレフタレート樹脂は、弾力性に優れるので、ウエハ押さえ部材として適している。

特開２００６−５６５７３号公報

ところで、ウエハ押さえ部材をポリブチレンテレフタレート樹脂で形成する場合、通常は、酸化防止剤として、一次酸化防止剤とともにイオウ系二次酸化防止剤を添加する。このイオウ系二次酸化防止剤は、樹脂の劣化を防止するだけでなく、射出成形を行う際に、加工安定性が良くなることから、一般に添加されている。

しかし、このイオウ系酸化防止剤は、射出成形時にイオウが分解することが判明し、このイオウがガスとしてウエハ押さえ部材から大量に発生すると、このウエハ押さえ部材に接触するウエハが、このイオウガスにより汚染されてしまい、品質の低下を招くという問題があった。

さらに、本願出願人は、イオウガスのウエハ表面での濃度とウエハのＰＬ（フォトルミネッセンス）強度との相関関係から、イオウガスによるウエハへの影響を調べてみた。

表1に示す試料Ａから試料Ｈのように、ウエハ表面でのイオウガス濃度(×E10 atoms/cm²)を変化させ、これら試料のＰＬ強度を測定し、その相関関係を図５のグラフに示してみた。その結果、一般に、ＰＬ強度が５０以上であると、ウエハとしての品質は維持されることから、表１および図５の結果より、イオウガス濃度は、２００(×E10atoms/cm²)以下であることが好ましいことが解った。なお、ＰＬ強度の測定は、ガリウムヒ素の基板にAlGaInの薄膜を形成した後のウエハに対して行った。

以上のように、ウエハ収納容器内で発生するイオウガスの量はできるだけ少なくしなければ、ウエハ収納容器内のウエハの品質を維持できない。

また、ＰＢＴ樹脂中にイオウ系酸化防止剤を添加することにより、イオウガスが発生する場合、このガスによるウエハの汚染を防止するために、高活性触媒を添加することも考えられるが、このような高活性触媒を添加すると、コストが高くなってしまう。

そこで、本発明は、イオウガスの発生でウエハが汚染されることなく、射出成形の加工が良好に行われて品質の良いウエハ収納容器内に設ける部材を提供すること、およびそのような部材の製造方法を提供することを目的とする。

本発明のウエハ収納容器内に設ける部材は、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）樹脂を射出成形することにより形成され、このＰＢＴ樹脂は、重量平均分子量（Ｍｗ）が１５０００〜２００００であり、ＰＢＴ樹脂中に添加されるイオウ系二次酸化防止剤中のイオウの重量が、ＰＢＴ樹脂の重量に対して０．１％以下であることを特徴とする。

なお、本発明のウエハ収納容器内に設ける部材は、ＰＢＴ樹脂中にイオウの重量が０％超０．１％以下の範囲内でイオウ系二次酸化防止剤を添加して成形する場合も含まれるし、イオウ系二次酸化防止剤を全く添加しないで成形する場合も含む。

ＰＢＴ樹脂の重量平均分子量（Ｍｗ）を１５０００〜２００００の範囲内の比較的低分子量にすることにより、イオウ系酸化防止剤を添加しなくても、射出成形時の樹脂粘度を射出成形に適した粘度にできるので、ウエハ収納容器内に設ける部材は品質の良好なものが得られる。その結果、イオウ系酸化防止剤をほとんど添加しなくても、良好な射出成形品が得られるので、部材からのイオウガスの発生もほとんど無くすことができる。

なお、ＰＢＴ樹脂の重量平均分子量（Ｍｗ）が１５０００より低い場合には、分子量が低すぎて成形品の機械的強度が低下する虞があり好ましくない。また、ＰＢＴ樹脂の重量平均分子量（Ｍｗ）が２００００より高い場合には、粘度が高すぎて、射出成形時の加工安定性が良くない。

また、本発明のウエハを収納する容器内に設ける部材の製造方法は、重量平均分子量（Ｍｗ）が１５０００〜２００００のポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）樹脂を、このＰＢＴ樹脂中に添加するイオウ系二次酸化防止剤中のイオウの重量が、ＰＢＴ樹脂の重量に対して０．１％以下となるように射出成形してウエハ収納容器内に設ける部材を形成することを特徴とする。

本発明の製造方法によれば、前記したように、ＰＢＴ樹脂の重量平均分子量（Ｍｗ）が１５０００〜２００００の範囲内と比較的低分子量なので、イオウ系酸化防止剤を添加しなくても、射出成形時の樹脂粘度を射出成形に適した粘度にできることから、加工性が良好になる。その結果、イオウ系酸化防止剤をほとんど添加しなくても、射出成形を良好に行えるようになり、成形された部材からのイオウガスの発生もほとんど無くすことができる。

特に、ウエハ収納容器内に設ける部材は、成形温度２３０℃〜２６５℃の成形条件で射出成形することが好ましい。

このような温度条件で部材を射出成形することにより、イオウ系酸化防止剤を全く添加しなくても、溶融樹脂の流動性が良く、さらに良好な加工ができる。また、イオウ系酸化防止剤を微量に添加していても、イオウガスの発生量も微量となるため、イオウガスの発生によるウエハの汚染の問題も無い。

なお、成形温度が２３０℃より低い場合には、射出成形により得られた成形の表面平滑性が低下してしまう。また、２６５℃を超えると他の添加剤からの有機揮発成分が分解してガス化する虞があり好ましくない。

ウエハ収納容器内に設ける部材としては、ウエハ押さえ部材やパッキングなどのシール部材が挙げられ、本発明のウエハ収納容器内に設ける部材は、特に、ウエハと接触するウエハ押さえ部材に適用することが好ましい。ウエハ押さえ部材は、容器内にウエハとともに収納された状態になるので、この押さえ部材からは、できるだけイオウガスは発生しないようにすることが望まれ、本発明は、このような要求を達成できる。

本発明のウエハ収納容器内に設ける部材は、ＰＢＴ樹脂の重量平均分子量（Ｍｗ）を１５０００〜２００００の範囲内の比較的低分子量にしているので、イオウ系酸化防止剤を添加しなくても、射出成形時の樹脂粘度を射出成形に適した粘度にでき、良好な加工が行えて品質の良好なウエハ収納容器内に設ける部材が得られる。その結果、イオウ系酸化防止剤をほとんど添加しなくても、良好な射出成形品が得られるので、部材からのイオウガスの発生もほとんど無くすことができる。

以下、本発明のウエハ収納容器内に設ける部材に係る実施形態について説明する。本実施形態では、本発明のウエハ収納容器内に設ける部材を、ウエハ押さえ部材に適用した場合を説明する。

ウエハ押さえ部材は、重量平均分子量（Ｍｗ）が１５０００以上２００００以下の範囲のポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）樹脂で射出成形により十字状に形成している。このウエハ押さえ部材１は、図１および図２に示すように、ウエハ収納容器２内に収納されている。

ウエハ収納容器２は、透明のポリカーボネート樹脂で射出成形により形成されている。ウエハ収納容器２は、有底筒状のケース本体２１と、このケース本体２１の上部開口部を塞ぐ蓋体２２から構成されている。なお、ウエハ収納容器２は、ポリカーボネートに限らず、ポリプロピレン、ポリエチレン等の他の熱可塑性樹脂またはエポキシ樹脂やフェノール樹脂などの熱硬化性樹脂で形成することもできる。

ケース本体２１は、図１および図２に示すように、上部の小径筒部２１ａと、この小径筒部２１ａに連続する下部の大径筒部２１ｂとを有する。そして、これら小径筒部２１ａと大径筒部２１ｂの段部形成位置に、これら小径筒部２１ａと大径筒部２１ｂとを仕切る仕切り部２１ｃを形成している。この仕切り部２１ｃは、その中央部が下方に向けて球面状に湾曲しながら凹んでいる。そして、この仕切り部２１ｃの下面中央部には、円柱状の突起部２１ｄが形成されている。

蓋体２２は、ケース本体２１の小径筒部２１ａの外径よりも大きい内径を有する筒部２２ａと、この筒部の一端部を塞ぐ閉鎖部２２ｂとを有する。筒部２２ａの深さは、ケース本体の小径筒部２１ａの高さと同じとなるように形成している。また、閉鎖部２２ｂの下面側、即ち、ケース本体２１と対向する側の面の中央部には、ケース本体の仕切り部２１ｃに形成した突起部２１ｄと同じ大きさの突起部２２ｃを形成している。これら突起部２１ｄ，２２ｃは、ウエハ押さえ部材１に設ける取り付け孔１１が嵌め合わされるようになっている。

さらに、蓋体２２の閉鎖部２２ｂの上面側には、蓋体２２をケース本体２１の小径筒部２１ａに嵌め合わせた時に、この小径筒部２１ａの端面と同じ位置となるように、環状の凸部２２ｄが形成されている。

ウエハ押さえ部材１は、平面視十字形状をしており、中心位置に取り付け孔１１が形成される中央連結部１２と、この中央連結部１２から四方に延びる４本の脚部１３とを備える。

ウエハ押さえ部材１は、各脚部１３の端部のみが平面部材上で接触し、中央連結部１２が浮いた状態になるように形成されている。このウエハ押さえ部材１の中央連結部１２を下方に向けて押さえ付けて、ウエハ押さえ部材１を弾性変形させると、各脚部１３の端部に押え付け力が働くようになっている。

ウエハ押さえ部材１の中央連結部１２に形成する取り付け孔１１を、蓋体２２の突起部２２ｃに嵌め合わすことにより、ウエハ押さえ部材１を位置ズレしないように蓋体２２に固定できるようになっている。

そして、ウエハ３をウエハ収納容器２に収納する場合には、まず、ウエハ３をケース本体２１の仕切り部２１ｃの上に配置する。このとき、仕切り部２１ｃは、下方に向けて凹んでいるので、ウエハ３は、その外周縁部のみが仕切り部２１ｃに接触した状態になる。

次に、ウエハ押さえ部材１を取り付けた蓋体２２をケース本体２１に取り付ける。この蓋体２２をケース本体２１に取り付けることにより、ウエハ押さえ部材１は、蓋体２２によりケース本体２１の仕切り部２１ｃに向けて押え付けられ、ウエハ押さえ部材１の各脚部１３の端部がウエハ３の外周縁部に圧接した状態になり、ウエハ３は、このウエハ押さえ部材１により動かないように固定される。

このようなウエハ収納容器２に設けるウエハ押さえ部材１は、以下のようにして製造する。

ウエハ押さえ部材１を構成する樹脂として、重量平均分子量（Ｍｗ）が１５０００〜２００００のポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）樹脂を用い、このＰＢＴ樹脂中に、イオウ系二次酸化防止剤を全く添加しないで成形温度２３０℃〜２６５℃の成形条件で射出成形する。または、ＰＢＴ樹脂中に、イオウ系二次酸化防止剤を添加する場合には、添加するイオウ系二次酸化防止剤中のイオウの重量が、ＰＢＴ樹脂の重量に対して０．１％以下となるように添加して、成形温度２３０℃〜２６５℃の成形条件で射出成形し、図１および図２に示すようなウエハ押さえ部材１を成形する。

さらに、金型温度は４０℃〜８０℃の範囲内で、射出成形機のスクリューの回転速度は４０ｒｐｍ〜２００ｒｐｍの範囲で、射出圧力は２００ｋｇ／ｃｍ²〜１５００ｋｇ／ｃｍ²の範囲で、背圧は０ｋｇ／ｃｍ²〜１００ｋｇ／ｃｍ²の範囲で射出成形を行う。

ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）樹脂中には、イオウ系二次酸化防止剤以外の添加材を添加してもよい。例えば、一次酸化防止剤、光安定剤、加水分解防止剤などが挙げられる。

（実施例）
次に、重量平均分子量（Ｍｗ）と数平均分子量（Ｍｎ）の異なるＰＢＴ樹脂で射出成形により図１に示すウエハ押さえ部材を形成した場合の、成形品の寸法精度のバラツキ（評価は、小または大）と押さえ力（評価は良または不良）の測定結果について以下の表２に示す。なお、ＰＢＴ樹脂には、イオウ系二次酸化防止剤を添加させずに、射出成形加工を行った。

また、射出成形時の射出条件は、成形温度を２５０℃で、金型温度を６０℃で、射出成形機のスクリューの回転速度を１００ｒｐｍで、射出圧力を１０００ｋｇ／ｃｍ²で、背圧が１００ｋｇ／ｃｍ²となるように射出成形を行った。

表２に示すように、試料１から試料７の重量平均分子量（Ｍｗ）が１５０００〜２００００のＰＢＴ樹脂は、寸法のバラツキが小さく、押さえ力も良好であった。

さらに、表２の試料２のＰＢＴ樹脂（イオウ系二次酸化防止剤は添加しない）で射出成形した押さえ部材（試料２−１と試料２−２）と、この試料２のＰＢＴ樹脂に、ＰＢＴ樹脂に対するイオウ系二次酸化防止剤のイオウ重量が１％となるようにイオウ系二次酸化防止剤を添加して射出成形した押さえ部材（試料２−３と試料２−４）との、ウエハ押さえ力と、ウエハ押さえ部材の時間経過による高さ変位量とを比較してみた。

なお、試料２−１と試料２−２とは、イオウガスは全く発生せず、これら試料で保持したウエハのＰＬ強度は７０であったのに対し、試料２−３と試料２−４とは、ウエハを保持したときに、ウエハ表面でのイオウガス濃度が５００(×E10 atoms/cm²)で、ＰＬ強度が２０であった。

ウエハ押さえ力は、ウエハ押さえ部材に掛けた荷重に対するウエハ押さえ部材の高さ変位量で求めた。

また、ウエハ押さえ部材の時間経過による高さ変位量は、容器内にウエハを収納する前の押さえ部材の高さを測定しておき、その後、容器内にウエハを収納して、２時間後、４時間後、８時間後、１６時間後の押さえ部材の高さを測定し、これら時間経過後の測定値から初期測定値を減じて変位量を求めた。なお、ウエハ押さえ部材の時間経過による高さ変位量は、時間経過による押さえ力の変化を評価するための指標となる。

ウエハ押さえ力の測定結果を図３に示し、ウエハ押さえ部材の時間経過による高さ変位量の測定結果を図４に示す。

ウエハ押さえ力もウエハ押さえ部材の時間経過による高さ変位量も、イオウ系二次酸化防止剤をしなくても、添加した場合とほぼ同等の結果が得られ、押さえ部材として、品質に問題は無かった。

なお、本発明は、以上の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲での全ての形態が含まれる。例えば、上記したように、ウエハを一枚ずつ収納するウエハ収納容器用のウエハ押さえ部材は勿論のこと、ウエハを複数枚収納できる収納容器用の押さえ部材に本発明を適用してもよいし、また、それぞれの収納容器に設けるシール部材に適用することもできる。

本発明のウエハ収納容器内に設ける部材およびその製造方法は、特に、シリコンウエハを収納する容器に用いる場合に好適である。

本発明のウエハ収納容器内に設ける部材としてのウエハ押さえ部材を有するウエハ収納容器の平面図である。本発明のウエハ収納容器内に設ける部材としてのウエハ押さえ部材を有するウエハ収納容器の縦断面図である。本発明のウエハ押さえ部材の押さえ力の測定結果を示すグラフである。本発明のウエハ押さえ部材の時間経過に伴う高さ変位量の測定結果を示すグラフである。ウエハの表面に付着したイオウガス濃度とＰＬ強度との相関関係を示すグラフである。

符号の説明

１ウエハ押さえ部材
１１取り付け孔１２中央連結部１３脚部
２ウエハ収納容器
２１ケース本体
２１ａ小径筒部２１ｂ大径筒部
２１ｃ仕切り部２１ｄ突起部
２２蓋体
２２ａ筒部２２ｂ閉鎖部
２２ｃ突起部２２ｄ凸部
３ウエハ

Claims

ウエハを収納する容器内に設ける部材であって、
この容器内に設ける部材は、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）樹脂を射出成形することにより形成され、
このＰＢＴ樹脂は、重量平均分子量（Ｍｗ）が１５０００〜２００００であり、
ＰＢＴ樹脂中に添加されるイオウ系二次酸化防止剤中のイオウの重量が、ＰＢＴ樹脂の重量に対して０．１％以下であることを特徴とするウエハ収納容器内に設ける部材。
ウエハ収納容器内に設ける部材が、ウエハ押さえ部材であることを特徴とする請求項１に記載のウエハ収納容器内に設ける部材。
ウエハを収納する容器内に設ける部材の製造方法であって、
この容器内に設ける部材は、重量平均分子量（Ｍｗ）が１５０００〜２００００のポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）樹脂を、このＰＢＴ樹脂中に添加するイオウ系二次酸化防止剤中のイオウの重量が、ＰＢＴ樹脂の重量に対して０．１％以下となるように射出成形して形成することを特徴とするウエハ収納容器内に設ける部材の製造方法。
ウエハ収納容器内に設ける部材は、成形温度２３０℃〜２６５℃の成形条件で射出成形することを特徴とする請求項３に記載のウエハ収納容器内に設ける部材の製造方法。
ウエハ収納容器内に設ける部材が、ウエハ押さえ部材であることを特徴とする請求項３または請求項４に記載のウエハ収納容器内に設ける部材の製造方法。