JP2008218757A - 板状体の支持部材及び保持体、並びに板状体の支持部材の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡単且つ短時間で製造することができるとともに、省スペース化に寄与し、更には、半導体ウェハ等の板状体の破損防止に有用となる板状体の支持部材を提供すること。
【解決手段】 円弧状の曲面となる外周面１４及び内周面１５と、外周面１４側に開放し、半導体ウェハＷの周縁の一部分を挿入可能な支持溝１９とを備えて支持部材１２が構成されている。外周面１４は、周方向両端側から同方向中央に向って次第に張り出す形状をなす。支持溝１９は、その延出方向両端側及び外周面１９側が開放するように、周方向に沿って形成され、半導体ウェハＷが挿入されたときに、延出方向の両端側に向って次第に前記周縁から離れる円弧状に設けられている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、半導体ウェハ等の板状体の支持部材及び保持体、並びに支持部材の製造方法に係り、更に詳しくは、製造が簡単で、且つ、板状体の挿入時における破損を防止することのできる板状体の支持部材及び保持体、並びに板状体の支持部材の製造方法に関する。

薄い円盤状をなす半導体ウェハの洗浄工程時には、半導体ウェハを保持した所定の保持体が洗浄槽内の洗浄液に浸漬され、半導体ウェハの洗浄作業が行われる。

前記保持体としては、そろばん玉状の外形をなすウェハ支持具を複数備え、当該各ウェハ支持具で半導体ウェハを支持するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。このウェハ支持具５０は、図７に示されるように、当該各そろばん玉間の谷間部分に相当する支持溝５２が、同図（Ａ）中左右方向に繰り返し連続して形成される。各ウェハ支持具５０は、同図（Ｂ）に示されるように、半導体ウェハＷの周縁部分の複数箇所に配置され、同図（Ａ）に示されるように、各ウェハ支持具５０，５０で相対する位置の支持溝５２，５２内に前記周縁部分が挿入されることで、半導体ウェハＷが保持される。各ウェハ支持具５０は、外周面側に支持溝５２が形成された筒状のウェハ支持管５３と、ウェハ支持管５３の内部空間を貫通するように配置された石英ボルト５４とを備えている。ここで、ウェハ支持管５３は、化学薬品に対する耐性上の観点から四フッ化エチレン樹脂により形成されている。また、石英ボルト５４の端部は、支持枠５５に固定され、これによって、各ウェハ支持具５０が支持枠５５に一体化されることになる。

また、その他の板状体を保持する保持体としては、図８に示されるように、円盤状のガラス基板Ｇの周方向三箇所で当該ガラス基板Ｇを支持する長板状の保持板６１を備えたものがある（特許文献２参照）。各保持板６１は、その長手方向に沿って鋸歯状の凹凸が形成されており、その谷部分がガラス基板Ｇの周縁部分を支持する支持溝６２となる。すなわち、各保持板６１，６１で相対する位置にある支持溝６２，６２内にガラス基板Ｇの周縁部分が挿入されることで、ガラス基板Ｇが保持体６０に保持されることになる。
特開平９−１０６９７０号公報 特開２０００−１０９３４６号公報

しかしながら、前記特許文献１のそろばん玉状の保持体にあっては、図７（Ｂ）に示されるように、各ウェハ支持具５０によって半導体ウェハＷが支持されている平面領域は、各ウェハ支持具５０の平面領域全体からしてごく一部（同図中Ｐ部分）である。また、各ウェハ支持具５０は、そろばん玉状のウェハ支持管５３の内部に石英ボルト５４が挿通されて支持枠５５に固定される構造のため、石英ボルト５４の分、全体的に大径化してしまう。以上により、特許文献１のウェハ支持具５０では、半導体ウェハＷを支持しない無駄な部分が多く存在することになり、各ウェハ支持具５０を含めた保持体の全体サイズが大きくなり、ひいては、当該保持体が収容される図示しない洗浄槽の大型化を招来し、洗浄工程時に多量の洗浄液が必要となるという不都合がある。

また、前記ウェハ支持管５３は、化学薬品に対する耐性上の観点から樹脂で形成されるが、この際、円筒状の原材を成型した後、当該原材の外周部分を切削することで、そろばん玉状の外形となるように一本一本個別に製造することが考えられる。このような切削加工をする場合、各原材の樹脂の微妙な性質差により、製造直後からの切削経時変化に個体差が生じ易く、機械的に全く同一条件で製造しても、製造後ある程度時間が経過すると、各ウェハ支持管５３の支持溝５２の状態に差が生じることがある。このような差が生じてしまうと、各ウェハ支持具５０，５０間で相対する支持溝５２，５２が位置ずれしてしまい、当該支持溝５２，５２間に半導体ウェハＷを挿入したときに、ある支持溝５２が半導体ウェハＷの周縁部分と干渉し、これによって、当該半導体ウェハＷの破損を招来することになる。また、各ウェハ支持具５０，５０での変形差が大きくなり過ぎると、支持溝５２，５２の相対位置関係がばらばらになってしまい、半導体ウェハＷの保持が不可能になってしまう。このような保持体に半導体ウェハＷを無理に保持させようとすると、当該半導体ウェハＷが破損することになる。

更に、各ウェハ支持具５０は、前述した半導体ウェハＷを支持しない無駄領域を少なくするために、切削加工前の原材を極力細くする必要があるとともに、一本のウェハ支持具５０につき、より多くの半導体ウェハＷを支持可能にするために、ウェハ支持具５０の長さを長くし、且つ、各支持溝５２の間隔を狭くする必要がある。ところが、前述した切削加工時においては、原材の両端を固定した状態で行われ、当該原材がバイト圧で撓み易くなることから、原材を細く長くする程、原材に付加されるバイト圧を低くしなければならない。このため、ウェハ支持具５０の製造に時間がかかり、当該ウェハ支持具５０の製造コストの高騰化を招来するという不都合もある。

前記特許文献２の保持体６０にあっても、樹脂で製造しようとすると、前記特許文献１の場合と同様、製造直後からの切削経時変化によって個体差が生じ易くなるとともに、保持板６１を細くて長くする程、その製造時間がかかるという不都合がある。

また、図８（Ｂ）に示されるように、円盤状のガラス基板Ｇが同図中上方（Ｚ方向）から支持溝６２内に挿入される際に、当該支持溝６２の底部６２Ａが平坦な直線状になっていることから、支持溝６２の角部分Ｃにガラス基板Ｇがぶつかり易く、当該ガラス基板Ｇの破損を招来する虞がある。特に、この不都合は、ガラス基板Ｇをほぼぴったりの寸法で支持可能に各保持板６１を配置する程、顕著になる。従って、ロボット等を使ってガラス基板Ｇを保持体６０に保持させる場合、より慎重に作業する必要があり、当該保持作業に多大な手間と時間が掛かってしまう。

更に、保持体６０にガラス基板Ｇを保持させた状態で、保持体６０を図示しない洗浄槽内の洗浄液に浸漬させてから、再び、保持体６０を洗浄槽の外側に取り出して放置するときに、前述したように、底部６２Ａが平坦な直線状になっていることから、円盤状のガラス基板Ｇを保持する場合、支持溝６２の延出方向外側に僅かな隙間Ｓが形成され、そこに洗浄液が残り易くなり、ガラス基板Ｇに付着した洗浄液を短時間で乾燥させることができないという不都合もある。

本発明は、以上のような不都合に着目して案出されたものであり、その目的は、簡単且つ短時間で製造することができ、しかも、省スペース化に寄与することができ、更には、半導体ウェハ等の板状体の破損防止に有用となる板状体の支持部材及び保持体、並びに板状体の支持部材の製造方法を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、板状体の洗浄後に、当該板状体の支持部分における洗浄液溜り防止に有用となる板状体の支持部材及び保持体、並びに板状体の支持部材の製造方法を提供することにある。

（１）前記目的を達成するため、本発明は、板状体の周縁の一部分を挿入可能に開放する支持溝を備え、当該支持溝で前記板状体を支持する板状体の支持部材において、
前記支持溝は、前記板状体が挿入されたときに、延出方向の両端側に向って次第に前記周縁から離れる円弧状に形成される、という構成を採っている。

（２）また、本発明は、板状体の周縁の一部分を挿入可能に開放する支持溝を備え、当該支持溝で前記板状体を支持する板状体の支持部材において、
円弧状の曲面となる外周面を備え、当該外周面は、周方向両端側から同方向中央に向って次第に張り出す形状をなし、
前記支持溝は、その延出方向両端側及び前記外周面側が開放するように、前記周方向に沿って形成される、という構成を採っている。

（３）更に、本発明は、板状体の周縁の一部分を挿入可能に開放する支持溝を備え、当該支持溝で前記板状体を支持する板状体の支持部材において、
外周面を有する円筒若しくは円柱を径方向の複数箇所で切断することで得られる断面ほぼ扇状をなし、
前記支持溝は、その延出方向両端側及び前記外周面側が開放するように、周方向に沿って形成される、という構成を採っている。

（４）また、前記支持溝は、複数形成され、これら各支持溝の裏側には、当該各支持溝にそれぞれ交差する方向に延びる通水溝が設けられ、当該通水溝は、前記支持溝に通じる深さに形成される、という構成を採ることが好ましい。

（５）更に、本発明に係る保持体は、前記支持部材を複数備え、前記板状体の周縁を複数箇所で支持することで、当該板状体を保持可能である、という構成を採っている。

（６）また、本発明は、板状体の周縁の一部分を挿入可能に開放する支持溝を備えた支持部材の製造方法であって、
円筒状若しくは円柱状の原材の外周面を周方向に沿って切削することで、前記支持溝を形成した後、前記原材を径方向に複数箇所で切断することで、前記原材を分割し、当該分割部分を前記支持部材とする、という手法を採っている。

（７）ここで、前記原材を分割した後、前記支持溝の裏側から、当該支持溝に対して交差する方向に前記支持部材を切削することで、前記支持溝に通じる深さの通水溝を形成する、という手法を採ることが好ましい。

（８）また、前記原材を不等分に分割するとよい。

本発明によれば、板状体の支持に直接関係のない無駄な領域を極力抑えた支持部材の形状とすることができ、当該支持部材が複数設けられた保持体全体の小型化を促進することができる。これにより、所定の保持体に前記板状体を保持させたまま、当該板状体を洗浄槽内の洗浄液に浸漬して洗浄する場合、少ない洗浄液で洗浄可能になる他、前記洗浄槽の小型化にも寄与することができる。

また、支持部材の形成は、円筒状若しくは円柱状の原材の外周面を周方向に沿って切削することで支持溝を形成した後、当該原材を径方向に複数箇所で切断することで行える。このため、原材の径を加工し易いように太くしても、当該原材を多分割して支持部材を細く長くすることができる。その結果、原材を太くすることで、原材の切削加工時における原材の撓みが抑制されることから、バイト圧を高くして短時間で加工することが可能となり、支持部材を簡単且つ短時間で製造することができる。

更に、支持部材を樹脂で製造する場合、一の原材から分割された各支持部材を一つの保持体に用いると、各支持部材は、同一の原材で製造されることから、樹脂の性質が相互に同一となるため、各支持部材間での製造直後からの切削経時変化がほぼ同一になる。従って、各支持部材間で対応する支持溝の相対的な位置ずれが生じ難くなり、当該位置ずれによる保持体の製品不良を大幅に少なくことができる。

また、支持溝は、その延出方向中央から両端側に向って、底部が板状体から離間する方向に湾曲するため、支持溝の延出方向の一端側からその内部に向って、板状体をスライドさせながら挿入する際に、前記特許文献１や前記特許文献２の形状よりも、支持溝の角部分に板状体が衝突し難くなる。従って、当該板状体を支持溝に挿脱させ易くなり、板状体を保持体に脱着させる作業を簡単且つ短時間で行うことができる。

更に、支持溝の底部が前述した湾曲形状となっていることから、支持溝の延出方向両端側に形成される隙間が、前記特許文献２の形状よりも拡がることになるため、洗浄液への板状体の浸漬後、前記隙間から洗浄液を外部に排出し易くなり、支持溝内の洗浄液溜りを効果的に防止することができる。

特に、前記（４）、（７）のようにすることで、簡単な加工で、支持溝内の洗浄液溜りを一層効果的に防止することができる。

また、前記（８）のようにすることで、半導体ウェハ等の板状体をロボット等で保持体に保持させる際に、支持溝に対する挿入位置にずれが生じ易い部分には、支持溝の長い分割部分を用いる一方で、前記挿入位置にずれが生じ難い部分には、支持溝の短い分割部分を用いることができ、原材を有効に活用することができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。

図１には、本実施形態に係る保持体としてのキャリアボックスの概略斜視図が示されており、図２には、図１のＡ−Ａ線に沿う概略断面図が示されている。これらの図において、キャリアボックス１０は、円盤状の半導体ウェハＷ（板状体）を複数枚保持可能に設けられており、一対の側板１１，１１と、これら側板１１，１１の間に掛け渡されて、半導体ウェハＷを支持する棒状の支持部材１２とを備えて構成されている。

前記支持部材１２は、特に限定されるものではないが、フッ素系樹脂で形成されており、側板１１，１１間で相互にほぼ平行となるように三本設けられ、半導体ウェハＷの周縁部分の三箇所を支持可能に配置されている。

これら各支持部材１２は、図２及び図３に示されるように、断面がほぼ扇状をなす湾曲面を備えた中実の四角柱状をなしている。すなわち、支持部材１２は、円弧状の曲面となる外周面１４及び内周面１５と、これら外周面１４及び内周面１５の各周方向両端間に連なる側端面１６と、延出方向両端側で前記各面１４〜１６に連なる前後端面１７と、外周面１４側に開放し、半導体ウェハＷの周縁の一部分を挿入可能な支持溝１９とを備えて構成されている。

前記外周面１４は、周方向両端側から同方向中央に向って次第に張り出す湾曲面形状をなしている。前記内周面１５は、外周面１４に相対するように配置され、当該外周面１４に対し周方向の長さの短い同心の曲面となっている。

前記支持溝１９は、外周面１４の周方向に沿って形成され、当該外周面１４側と周方向両端側とが開放し、支持部材１２の延出方向にほぼ等間隔で平行に複数条形成されている。これら支持溝１９は、図４に示されるように、断面ほぼＶ字状をなし、外周面１４に対し略４５度の角度で内部に延びる溝形成面２１と、各溝形成面２１が交わる線状の底部２２とからなり、各支持溝１９は、ほぼ隙間無く隣り合うように形成される。なお、支持溝１９は、本実施形態の形状に限定されるものではなく、後述する洗浄液溜りや半導体ウェハＷの損傷を防止できる限りにおいて、種々の断面形状を採ることができる。

このように構成された各支持部材１２は、相対する位置の支持溝１９の内部に、半導体ウェハＷの周縁部分がそれぞれ挿入されることで、半導体ウェハＷを三点支持するようになっており、この状態で、当該半導体ウェハＷがキャリアボックス１０に保持されることになる。この際、支持溝１９は、図２に示されるように、支持溝１９の内部に挿入された半導体ウェハＷの周縁部分が、支持溝１９の周方向両端側に向って次第に底部２２から離れる方向に湾曲し、当該底部２２との間の隙間Ｓが次第に広がることになる。

以上の各支持部材１２は、次のように形成される。

先ず、フッ素系樹脂で円筒状の原材を成型する。次に、原材の外周面を周方向に切削することで所定位置の支持溝１９を一条形成し、その後、原材の軸線方向に沿って等間隔に前記外周面を周方向に切削することで、図５に示されるように、原材２５の外周面１４に相互に平行となる支持溝１９が複数条形成される。そして、原材２５の径方向に延びる同図中の三本の仮想線Ｌに沿って３箇所切断することで、原材２５が６等分され、各分割部分が支持部材１２となる。本実施形態では、６個の分割部分のうち、相互に隣り合う３個を抽出し、これら３個の分割部分が、同一のウェハボックス１０に取り付けられる。

従って、このような実施形態によれば、一つの原材２５に対して支持溝１９を形成した後で分割し、当該分割部分が支持部材１２となるため、支持部材１２を簡単且つ迅速に製造することができる他、同一のキャリアボックス１０の支持部材１２が同一の原材に係る樹脂から製造されることになるため、樹脂の個体性質に応じて生じ得る切削経時変化に差が生じ難く、時間が経っても、同一のキャリアボックス１０で相対する支持溝１９に位置ずれが生じることなく、キャリアボックス１０の品質を維持可能となる。

また、図２に示されるように、半導体ウェハＷの周縁部分と底部２２との間の隙間Ｓが、支持溝１９の周方向両端側に向って次第に拡がるため、図２の上方から半導体ウェハを挿入する際に、支持溝１９の周方向一端側の角部分Ｃが半導体ウェハＷに当たり難くなり、半導体ウェハＷを支持溝１９に挿入させる際の作業をより楽に行うことができる。

更に、キャリアボックス１０に半導体ウェハＷを保持した状態で、当該キャリアボックス１０毎、図示しない洗浄槽内の洗浄液に浸漬させる洗浄工程を行った後においては、前記隙間Ｓが支持溝１９の周方向両端側に向って次第に拡がっているため、隙間Ｓに入り込んだ洗浄液が外部に排出され易くなり、前記洗浄工程後の半導体ウェハＷの表面の洗浄液溜りを防止することができる。

また、各支持部材１２は、断面がほぼ扇状となっているため、図２に示されるように、半導体ウェハＷの支持に関係しない無駄領域が少なく、キャリアボックス１０の小型化、ひいては、前記洗浄液槽の小型化を促進することができる。

なお、本実施形態では、原材２５を６等分することで支持部材１２を形成しているが、本発明はこれに限らず、原材２５を径方向に複数分割する限りにおいて、種々の分割態様を採ることもできる。

また、原材２５を径方向に不等分に分割することで、支持部材１２を形成してもよい。この場合、例えば、半導体ウェハＷの挿入時に支持溝１９に挿入される図２中上側左右の二個の支持部材１２には、支持溝１９の長さの長い大きな支持部材１２を用いるとよい。その一方、半導体ウェハＷが支持溝１９に最後に挿入される同図中下側の支持部材１２には、同図中上側二箇所の支持部材１２，１２で、半導体ウェハＷがある程度位置決めされていることから、支持溝１９の長さの短い小さな支持部材１２を用いるとよい。このようにすることで、原材２５を有効活用できる。

更に、前記実施形態では、円筒形状の原材２５を使用しているが、円柱形状の原材２５を使用することもできる。

また、図６に示されるように、支持部材１２の裏側の内周面１５側に、各支持溝１９にそれぞれ連通する深さで支持部材１２の延出方向に延びる通水溝２９を一条形成してもよい。このように、通水溝２９を設けることで、前述した隙間Ｓ内の洗浄液が一層外部に排出され易くなる。この通水溝２９は、原材２５を分割した後で、支持溝１９の裏側となる内周面１５の中央部分を、支持部材１２の延出方向（原材２５の軸線方向）に切削することで形成できる。このため、各支持溝１９一個一個に対して別途穴あけ等の加工をすることなく、各支持溝１９に通じる通水溝２９を一回でまとめて形成することができる。

また、前記実施形態では、図面の錯綜を回避するために、キャリアボックス１０を構成する部材のうち、本発明の要旨でない部材を図示省略しているが、半導体ウェハＷの重量による支持部材１２の撓みを防止するための種々の補強材が側板１１，１１間に配置されている。ここで、支持部材１２は、平面状の側端面１６が形成されているため、半導体ウェハＷの着脱及び保持の邪魔にならないように、当該側端面１６に図示しない補強板を接合させ、当該補強板を側板１１，１１間に掛け渡すこともできる。これにより、キャリアボックス１０に対する支持部材１２の面支持領域をさらに拡大することができ、半導体ウェハＷを保持する際の支持部材１２の撓みをより抑制することができる。

更に、前記支持部材１２は、半導体ウェハＷの支持に限らず、他の形状や種類の板状体の支持をするための装置や器具にも適用することができる。また、支持部材１２が取り付けられる保持体としては、半導体ウェハＷの洗浄用のキャリアボックス１０に限定されるものではなく、他の板状体のカセット等の保持体にも適用可能である。

また、本発明における支持部材１２の形状は、図示した形状のものに限定されず、支持溝１９内に半導体ウェハＷを挿入したときに、半導体ウェハＷ等の板状体の周縁部分と支持溝１９の底部２２との距離が、支持溝１９の周方向両端側に向って次第に広がる限りにおいて、支持対象となる板状体の形状に応じた種々の変更が可能である。また、支持部材１２の材質についても、特に限定されるものではなく、支持する板状体の種類や性質に応じて、金属等、種々の素材から同様に形成することも可能である。

その他、本発明における各部材の構成は、図示構成例に限定されるものではなく、実質的に同様の作用を奏する限りにおいて、種々の変更が可能である。

本実施形態に係るキャリアボックスの概略斜視図。 図１のＡ−Ａ線に沿う概略断面図。 （Ａ）は、支持部材を所定方向から見た場合の概略斜視図であり、（Ｂ）は、支持部材を（Ａ）と反対方向から見た場合の概略斜視図である。 支持部材を延出方向に沿って切断した状態の概略断面図。 原材を分割して支持部材を作成する手順を説明するための概略斜視図。 （Ａ）は、本実施形態の変形例に係る支持部材の概略平面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）のＡ−Ａ線に沿う概略断面図である。 （Ａ）は、従来例における保持体の概略部分側面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）のＡ−Ａ線に沿う概略断面図である。 （Ａ）は、他の従来例における保持体の概略部分平面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）のＡ−Ａ線に沿う概略断面図である。

符号の説明

１０ キャリアボックス（保持体）
１２ 支持部材
１４ 外周面
１９ 支持溝
２５ 原材
２９ 通水溝
Ｗ 半導体ウェハ（板状体）

Claims (8)

1. 板状体の周縁の一部分を挿入可能に開放する支持溝を備え、当該支持溝で前記板状体を支持する板状体の支持部材において、
   前記支持溝は、前記板状体が挿入されたときに、延出方向の両端側に向って次第に前記周縁から離れる円弧状に形成されていることを特徴とする板状体の支持部材。
2. 板状体の周縁の一部分を挿入可能に開放する支持溝を備え、当該支持溝で前記板状体を支持する板状体の支持部材において、
   円弧状の曲面となる外周面を備え、当該外周面は、周方向両端側から同方向中央に向って次第に張り出す形状をなし、
   前記支持溝は、その延出方向両端側及び前記外周面側が開放するように、前記周方向に沿って形成されていることを特徴とする板状体の支持部材。
3. 板状体の周縁の一部分を挿入可能に開放する支持溝を備え、当該支持溝で前記板状体を支持する板状体の支持部材において、
   外周面を有する円筒若しくは円柱を径方向の複数箇所で切断することで得られる断面ほぼ扇状をなし、
   前記支持溝は、その延出方向両端側及び前記外周面側が開放するように、周方向に沿って形成されていることを特徴とする板状体の支持部材。
4. 前記支持溝は、複数形成され、これら各支持溝の裏側には、当該各支持溝にそれぞれ交差する方向に延びる通水溝が設けられ、当該通水溝は、前記支持溝に通じる深さに形成されていることを特徴とする請求項１、２又は３記載の板状体の支持部材。
5. 請求項１〜４の何れかに記載の板状体の支持部材を複数備え、前記板状体の周縁を複数箇所で支持することで、当該板状体を保持可能な板状体の保持体。
6. 板状体の周縁の一部分を挿入可能に開放する支持溝を備えた支持部材の製造方法であって、
   円筒状若しくは円柱状の原材の外周面を周方向に沿って切削することで、前記支持溝を形成した後、前記原材を径方向に複数箇所で切断することで、前記原材を分割し、当該分割部分を前記支持部材とすることを特徴とする板状体の支持部材の製造方法。
7. 前記原材を分割した後、前記支持溝の裏側から、当該支持溝に対して交差する方向に前記支持部材を切削することで、前記支持溝に通じる深さの通水溝を形成することを特徴とする請求項６記載の板状体の支持部材の製造方法。
8. 前記原材を不等分に分割することを特徴とする請求項６又は７記載の板状体の支持部材の製造方法。

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