JP2008294274A - ウェハ移送容器、その緩衝支持部材 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体ウェハを枚数に関係なく適正な荷重で支持して移送中の衝撃などによる破損を防止できる構造のウェハ移送容器を提供する。
【解決手段】内側支持部材２２０を弾性的に支持する内側弾性機構２４０は、内側支持部材２２０の前後両端に作用する荷重が少なくとも中央領域の荷重より大きい。このため、例えば、半導体ウェハが満杯に収容された場合、その全部が均一で適正な荷重で支持される。一方、収容される半導体ウェハが少数の場合は、例えば、内側弾性機構２４０から内側支持部材２２０に作用する荷重が小さい中央領域などに半導体ウェハを偏在させることにより、その少数の半導体ウェハの全部が均一で適正な荷重で支持される。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の半導体ウェハを盤面が前後方向と直交する状態で同軸状に配列して収納するウェハ移送容器と、その緩衝支持部材と、に関する。

通常、半導体装置の製造において、前工程では、シリコンウェハ上に回路パターンを形成し、保護膜で覆い、電気的試験を行う。この後、後工程では、所望のパッケージに組立て、最終検査し、出荷する。

この前工程と後工程とでは、工場自体が距離的に離れている場合が多い（国内の離れた県同士や、異なる国にまたがる場合がある）。前工程の工場で所定の工程を終えたウェハは、ロットを単位として、専用の容器に入れて、後工程の工場にトラック便や航空便で輸送される。

半導体ウェハの前工程工場では、何もパターニングされていないシリコンウェハを、製造メーカから購入するが、その際、シリコンウェハは、専用のウェハ移送容器に収納されて工場に納入される。

前工程工場では、そのウェハ移送容器を廃棄せずに、前工程工場・後工程工場間でウェハを輸送するときに使用している。この方が、新たにウェハ移送容器をつくるよりも経済的なためである。

従来のウェハ移送容器は、例えば、収納部の内側にウェハを１枚毎受ける溝、前記収納部を上から閉める蓋、蓋の内側にありウェハを押さえる緩衝材（クッション）がある。収納部と蓋とを係止部によって固定することによって、同時に、ウェハを緩衝材と溝との間で押さえている。

現在、上述のようなウェハ移送容器として各種の提案がある(例えば、特許文献１〜３参照)。
実登第２５８６３６４号公報 特開平０９−２７０４５９号公報 特開２００５−２９４３８６号公報

半導体パッケージの薄型化の進展に伴い、前工程後のウェハ厚が、近年では例えば３００μmと薄くなってきている。シリコンウェハの製造メーカから購入する、何もパターニングされていないシリコンウェハの厚さは、例えば６７５μmである。

６７５−３００＝３７５μm分は、前工程において、保護膜形成後に、ウェハ裏面を研削機によって機械的に研削して除去している。ウェハの厚さは、前工程を経ることによって、当初の厚さの１／２以下になる。

前述したウェハ移送容器は、何もパターニングされていないシリコンウェハの厚さ、例えば６７５μm、を収納するという設計条件に基づいて構造設計されているものと考えられる。

このため、当初の厚さの１／２以下の厚さ（例えば３００μm）である前工程後のウェハでは、それを収納して、後工程の工場まで輸送すると、突発的な衝撃により、ウェハの、緩衝材が当たる部分や、溝の部分に、過大な力が加わり、ウェハが欠けたり、割れたりする場合があり、ひいては歩留低下、生産性低下、顧客満足度低下を招くという問題がある。

ウェハ移送容器にウェハを収納し蓋を閉めた場合、ウェハを受ける溝と、緩衝材との間で、ウェハに荷重が元々かかっている。ある製造メーカのウェハ移送容器（ウェハ径は６インチ）を用いてその荷重をプッシュプルゲージにより実測したところ、ウェハ２５枚満杯収納時に約６．６ｋｇ、ウェハ２枚収納時に約５．５ｋｇであった。

ウェハ移送容器の輸送中に、突発的に加えられる衝撃による荷重が、ウェハに元々かかっている荷重に加算される。ウェハ厚６７５μmでは、輸送中による衝撃で、ウェハが欠けたり、割れたりしないことは、これまでの実績でわかっている。

しかし、前工程後の薄いウェハ、例えば厚さ３００μmでは、厚さ６７５μmのウェハより断面積が小さいため、ウェハ厚６７５μmにかかる応力より応力が大きくなる。このため、破壊限度を越えてウェハが欠けたり、割れたりすることがある。

本発明のウェハ移送容器は、複数の半導体ウェハを盤面が前後方向と直交する状態で同軸状に配列して収納するウェハ移送容器であって、配列された複数の半導体ウェハの下半部の外縁部が個々に係合する複数の凹溝が前後方向に連続的に形成されている下縁支持部材と、前後方向に細長形状で半導体ウェハの外縁部が個々に係合する複数の凹溝が前後方向に連続的に形成されている左右一対の外側支持部材と、前後方向に細長形状で半導体ウェハの外縁部が個々に係合する複数の凹溝が前後方向に連続的に形成されている左右一対の内側支持部材と、左右一対の外側支持部材を弾性的に各々支持して半導体ウェハの上縁部に左右両側から圧接させる外側弾性機構と、左右一対の外側支持部材より内側の位置で左右一対の内側支持部材を弾性的に各々支持して半導体ウェハの上縁部に上方から圧接させる内側弾性機構と、を有し、内側弾性機構は、内側支持部材を半導体ウェハに圧接させる前後方向での両端部分の荷重が少なくとも両端以外の部分の荷重より大きい。

従って、本発明のウェハ移送容器では、下縁支持部材により下半部が支持された半導体ウェハの上半部が、左右一対の外側支持部材により左右両側から弾性的に支持されるとともに、左右一対の内側支持部材により上方から弾性的に支持される。このように内側支持部材を弾性的に支持する内側弾性機構は、内側支持部材の前後両端に作用する荷重が中央領域の荷重より大きい。このため、例えば、半導体ウェハが満杯に収容された場合、その全部に均一で適正な荷重で内側支持部材が圧接される。一方、収容される半導体ウェハが少数の場合は、例えば、内側弾性機構から内側支持部材に作用する荷重が小さい中央領域などに半導体ウェハを偏在させることにより、その少数の半導体ウェハの全部に均一で適正な荷重で内側支持部材が圧接される。

本発明の緩衝支持部材は、複数の半導体ウェハを盤面が前後方向と直交する状態で同軸状に配列して収納するウェハ移送容器の緩衝支持部材であって、前後方向に細長形状で半導体ウェハの外縁部が個々に係合する複数の凹溝が前後方向に連続的に形成されている左右一対の外側支持部材と、前後方向に細長形状で半導体ウェハの外縁部が個々に係合する複数の凹溝が前後方向に連続的に形成されている左右一対の内側支持部材と、左右一対の外側支持部材を弾性的に各々支持して半導体ウェハの上縁部に左右両側から圧接させる外側弾性機構と、左右一対の外側支持部材より内側の位置で左右一対の内側支持部材を弾性的に各々支持して半導体ウェハの上縁部に上方から圧接させる内側弾性機構と、を有し、内側弾性機構は、内側支持部材を弾性的に支持する複数の弾性支持部を有し、両端部分に配置されている弾性支持部の個数Ａと、中央部分に配置されている弾性支持部の個数Ｂと、中間部分に配置されている弾性支持部の個数Ｃとが、
Ａ＞Ｂ＞Ｃ
を満足している。

なお、本発明の各種の構成要素は、必ずしも個々に独立した存在である必要はなく、複数の構成要素が一個の部材として形成されていること、一つの構成要素が複数の部材で形成されていること、ある構成要素が他の構成要素の一部であること、ある構成要素の一部と他の構成要素の一部とが重複していること、等でもよい。

また、本発明では前後左右上下の方向を規定している。しかし、これは本発明の構成要素の相対関係を簡単に説明するために便宜的に規定したものである。従って、本発明を実施する場合の製造時や使用時の方向を限定するものではない。

本発明のウェハ移送容器は、内側弾性機構から内側支持部材の前後両端に作用する荷重が中央領域の荷重より大きい。このため、例えば、半導体ウェハが満杯に収容された場合、その全部に均一で適正な荷重で内側支持部材が圧接される。一方、収容される半導体ウェハが少数の場合は、例えば、内側弾性機構から内側支持部材に作用する荷重が小さい中央領域などに半導体ウェハを偏在させることにより、その少数の半導体ウェハの全部に均一で適正な荷重で内側支持部材が圧接される。従って、半導体ウェハを枚数に関係なく適正な荷重で支持することができ、移送中の衝撃などによる半導体ウェハの破損を防止することができる。

本発明の実施の一形態を図面を参照して以下に説明する。なお、本実施の形態では図示するように前後左右上下の方向を規定して説明する。しかし、これは構成要素の相対関係を簡単に説明するために便宜的に規定するものである。従って、本発明を実施する製品の製造時や使用時の方向を限定するものではない。

本実施の形態のウェハ移送容器１００は、複数の半導体ウェハＳＷを盤面が前後方向と直交する状態で同軸状に配列して収納する。このため、ウェハ移送容器１００は、図３および図４に示すように、半導体ウェハＳＷが上方から挿入される上面開口の移送容器本体１１０と、移送容器本体１１０の上面開口を上方から開閉する移送容器蓋体１２０と、を有する。

移送容器本体１１０の内部下方には、配列された複数の半導体ウェハＳＷの下半部の外縁部が個々に係合する複数の凹溝が前後方向に連続的に形成されている下縁支持部材１１１が一体に形成されている。移送容器蓋体１２０の下面には、緩衝支持部材２００が装着されている。

この緩衝支持部材２００は、図１および図２に示すように、前後方向に細長形状で半導体ウェハＳＷの外縁部が個々に係合する複数の凹溝２１１が前後方向に連続的に形成されている左右一対の外側支持部材２１０と、前後方向に細長形状で半導体ウェハＳＷの外縁部が個々に係合する複数の凹溝２２１が前後方向に連続的に形成されている左右一対の内側支持部材２２０と、左右一対の外側支持部材２１０を弾性的に各々支持して半導体ウェハＳＷの上縁部に左右両側から圧接させる外側弾性機構２３０と、左右一対の外側支持部材２１０より内側の位置で左右一対の内側支持部材２２０を弾性的に各々支持して半導体ウェハＳＷの上縁部に上方から圧接させる内側弾性機構２４０と、を有する。ただし、その内側弾性機構２４０は、内側支持部材２２０を半導体ウェハＳＷに圧接させる前後方向での両端部分の荷重が少なくとも両端以外の部分の荷重より大きい。

より詳細には、緩衝支持部材２００は、例えば、弾性を有する樹脂の成型部品として形成されている。このため、外側支持部材２１０と内側支持部材２２０と外側弾性機構２３０と内側弾性機構２４０とは一体に形成されている。

内側弾性機構２４０は、内側支持部材２２０を弾性的に支持する複数の弾性支持部２４１を有し、その両端部分に配置されている弾性支持部２４１の個数Ａと、中央部分に配置されている弾性支持部２４１の個数Ｂと、両端部分と中央部分との中間部分に配置されている弾性支持部２４１の個数Ｃとが、
Ａ＞Ｂ＞Ｃ
を満足している。

本実施の形態のウェハ移送容器１００では、上述の個数は、
Ａ＝３
Ｂ＝１
Ｃ＝０
である。

さらに、内側弾性機構２４０は、Ａ個の弾性支持部２４１が配置されている両端部分の前後幅ａと、Ｂ個の弾性支持部２４１が配置されている中央部分の前後幅ｂと、弾性支持部２４１が配置されていない中間部分の前後幅ｃとが、
ｃ＞ａ＞ｂ
を満足している。

このため、内側弾性機構２４０は、内側支持部材２２０を半導体ウェハＳＷに圧接させる前後方向での両端部分の荷重α、中央部分の荷重β、両端部分と中央部分との中間部分の荷重γが、
α＞β＞γ
を満足している。

なお、外側弾性機構２３０も、外側支持部材２１０を弾性的に支持する複数の弾性支持部２３１を有する。ただし、外側弾性機構２３０では、複数の弾性支持部２３１は前端から後端まで均一に配列されている。

また、本実施の形態のウェハ移送容器１００では、例えば、オリエンテーションフラットＯＦが形成されている半導体ウェハＳＷが収容される場合、そのオリエンテーションフラットＯＦが上部に配置されることにより、そこに内側支持部材２２０が内側弾性機構２４０により圧接される。

上述のような構成において、本実施の形態のウェハ移送容器１００では、図３ないし図５に示すように、下縁支持部材１１１により下半部が支持された半導体ウェハＳＷの上半部が、左右一対の外側支持部材２１０により左右両側から弾性的に支持されるとともに、左右一対の内側支持部材２２０により上方から弾性的に支持される。

このように内側支持部材２２０を弾性的に支持する内側弾性機構２４０は、前述のように、両端部分に三本の弾性支持部２４１が配置されているとともに中央部分に一本の弾性支持部２４１が配置されている。

さらに、弾性支持部２４１が配置されている両端部分の前後幅ａと中央部分の前後幅ｂと配置されていない中間部分の前後幅ｃとが、ｃ＞ａ＞ｂ、を満足しているので、内側支持部材２２０を半導体ウェハＳＷに圧接させる前後方向での両端部分の荷重α、中央部分の荷重β、両端部分と中央部分との中間部分の荷重γが、α＞β＞γ、を満足している。

このため、本実施の形態のウェハ移送容器１００では、例えば、図３に示すように、半導体ウェハＳＷが満杯に収容された場合、その全部に均一で適正な荷重で内側支持部材２２０が圧接される。

一方、収容される半導体ウェハＳＷが少数の場合は、例えば、内側弾性機構２４０から内側支持部材２２０に作用する荷重が小さい中央領域などに半導体ウェハＳＷを偏在させることにより、その少数の半導体ウェハＳＷの全部に均一で適正な荷重で内側支持部材２２０が圧接される。

従って、本実施の形態のウェハ移送容器１００は、半導体ウェハＳＷを枚数に関係なく適正な荷重で支持することができ、移送中の衝撃などによる半導体ウェハＳＷの破損を防止することができる。

なお、本発明者は上述の構造のウェハ移送容器１００、内側支持部材２２０の前端から後端まで弾性支持部２４１が等間隔に配列されている従来技術のウェハ移送容器(図示せず)、内側支持部材２２０の前端と後端とに弾性支持部２４１が一本ずつ配置されているのみの試作のウェハ移送容器(図示せず)、を実際に製作した。

そして、これら三種類のウェハ移送容器１００等の各々に半導体ウェハＳＷを満杯に収容し、内側弾性機構２４１から作用する荷重を測定した。すると、図６に示すように、上述の三種類のウェハ移送容器１００では荷重分布が相違することが確認された。

内側支持部材２２０の前端から後端まで弾性支持部２４１が等間隔に配列されている従来技術のウェハ移送容器では、満杯の半導体ウェハＳＷを良好に弾性支持できることが確認された。

しかし、収容する半導体ウェハＳＷが少数の場合には、多数の弾性支持部２４１により内側支持部材２２０から作用する荷重が過大となる。このため、移送中の衝撃や振動のために半導体ウェハＳＷが容易に破損することが判明した。上述の過大な荷重は、少数の半導体ウェハＳＷを、ウェハ移送容器の何処に配置しても解消できないことが確認された。

一方、内側支持部材２２０の前端と後端とに弾性支持部２４１が一本ずつ配列されているのみの試作のウェハ移送容器は、収容する半導体ウェハＳＷが少数ならば良好に弾性支持することができた。

しかし、半導体ウェハＳＷが多数の場合には荷重が不足する。このため、移送中の衝撃や振動のために半導体ウェハＳＷが内側支持部材２２０から脱落して破損することが確認された。

そして、本実施の形態の構造のウェハ移送容器１００は、裏面研削後の薄い半導体ウェハＳＷ（口径６インチ、厚さ：300μm〜350μm程度）に作用する荷重を、少なくとも「ウェハ２５枚満杯収納時約６．６ｋｇ、２枚収納時約５．５ｋｇ」より小さく、かつ、少なくとも「ウェハ２５枚満杯収納時約２．６ｋｇ、２枚収納時２．１ｋｇ」より大きく、できることが確認された。

さらに、半導体ウェハＳＷに作用する荷重を、「ウェハ２５枚満杯収納時約４．０ｋｇ、２枚収納時約３．４ｋｇ」にできることも確認された。満杯の半導体ウェハＳＷを良好に弾性支持できることが確認された。

しかも、半導体ウェハＳＷが少数の場合には、荷重が低い位置に半導体ウェハＳＷを配置することにより、少数の半導体ウェハＳＷでも適切な荷重で良好に弾性支持できることが確認された。

特に、上述のウェハ移送容器１００は、中央部分に一本の弾性支持部２４１が配置されている。このため、中央領域の荷重が極端に不足することを防止でき、半導体ウェハＳＷが一枚でも良好に弾性支持できることが確認された。

そこで、ウェハ移送容器に半導体ウェハＳＷを１枚のみ収納し、輸送用に梱包したうえで、実際の輸送で落下の可能性のある高さから落下させ、ウェハ移送容器内の半導体ウェハＳＷが割れるかどうかの破壊試験を行った。

その結果、従来技術のウェハ移送容器では、高さ５０ｃｍ以上になると半導体ウェハＳＷが割れたが、本発明によるウェハ移送容器１００では、高さ１ｍでも半導体ウェハＳＷが割れない、ということが判明した。

さらに、本発明者は半導体ウェハＳＷを収容したウェハ移送容器１００を実際にトラックに積載し、１００ｋｍほどの長距離を往復移動する実験も実行した。しかし、それでもウェハ移送容器１００に収容された半導体ウェハＳＷには損傷などが発生しないことが確認された。

なお、本発明は本実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で各種の変形を許容する。また、上述した実施の形態および変形例では、各部の構造などを具体的に説明したが、その構造などは本願発明の機能を満足する範囲で各種に変更することができる。

本発明の実施の形態のウェハ移送容器の緩衝支持部材の構造を示す模式的な二面図である。 緩衝支持部材の構造を示す斜視図である。 ウェハ移送容器に半導体ウェハが収容される状態を示す模式的な縦断側面図である。 ウェハ移送容器に半導体ウェハが収容された状態を示す模式的な縦断側面図である。 緩衝支持部材で半導体ウェハが支持されている状態を示す模式的な正面図である。 各種のウェハ移送容器で半導体ウェハを支持した場合の荷重分布を示す特性図である。

符号の説明

１００ ウェハ移送容器
１１０ 移送容器本体
１１１ 下縁支持部材
１２０ 移送容器蓋体
２００ 緩衝支持部材
２１０ 外側支持部材
２１１ 凹溝
２２０ 内側支持部材
２２１ 凹溝
２３０ 外側弾性機構
２３１ 弾性支持部
２４０ 内側弾性機構
２４１ 弾性支持部
ａ 前後幅
ｂ 前後幅
ｃ 前後幅
ＯＦ オリエンテーションフラット
ＳＷ 半導体ウェハ

Claims (8)

1. 複数の半導体ウェハを盤面が前後方向と直交する状態で同軸状に配列して収納するウェハ移送容器であって、
   配列された複数の前記半導体ウェハの下半部の外縁部が個々に係合する複数の凹溝が前後方向に連続的に形成されている下縁支持部材と、
   前後方向に細長形状で前記半導体ウェハの外縁部が個々に係合する複数の凹溝が前後方向に連続的に形成されている左右一対の外側支持部材と、
   前後方向に細長形状で前記半導体ウェハの外縁部が個々に係合する複数の凹溝が前後方向に連続的に形成されている左右一対の内側支持部材と、
   左右一対の前記外側支持部材を弾性的に各々支持して前記半導体ウェハの上縁部に左右両側から圧接させる外側弾性機構と、
   左右一対の前記外側支持部材より内側の位置で左右一対の前記内側支持部材を弾性的に各々支持して前記半導体ウェハの上縁部に上方から圧接させる内側弾性機構と、を有し、
   前記内側弾性機構は、前記内側支持部材を前記半導体ウェハに圧接させる前後方向での両端部分の荷重が少なくとも両端以外の部分の荷重より大きいウェハ移送容器。
2. 前記内側弾性機構は、前記内側支持部材を前記半導体ウェハに圧接させる前後方向での両端部分の荷重α、中央部分の荷重β、前記両端部分と前記中央部分との中間部分の荷重γが、
   α＞β＞γ
   を満足している請求項１に記載のウェハ移送容器。
3. 前記内側弾性機構は、前記内側支持部材を弾性的に支持する複数の弾性支持部を有し、前記両端部分に配置されている前記弾性支持部の個数Ａと、前記中央部分に配置されている前記弾性支持部の個数Ｂと、前記中間部分に配置されている前記弾性支持部の個数Ｃとが、
   Ａ＞Ｂ＞Ｃ
   を満足している請求項１または２に記載のウェハ移送容器。
4. 前記中間部分に配置されている前記弾性支持部の個数Ｃが、
   Ｃ＝０
   を満足している請求項３に記載のウェハ移送容器。
5. 前記内側弾性機構は、前記両端部分の前後幅ａと、前記中央部分の前後幅ｂと、前記中間部分の前後幅ｃとが、
   ｃ＞ａ＞ｂ
   を満足している請求項２ないし４の何れか一項に記載のウェハ移送容器。
6. 左右一対の前記外側支持部材と左右一対の前記内側支持部材と前記外側弾性機構と前記内側弾性機構とが一体に形成されている緩衝支持部材を有する請求項１ないし５の何れか一項に記載のウェハ移送容器。
7. 前記半導体ウェハが上方から挿入される上面開口の移送容器本体と、
   前記移送容器本体の上面開口を上方から開閉する移送容器蓋体とを、さらに有し、
   前記移送容器蓋体の下面に前記緩衝支持部材が装着されている請求項６に記載のウェハ移送容器。
8. 複数の半導体ウェハを盤面が前後方向と直交する状態で同軸状に配列して収納するウェハ移送容器の緩衝支持部材であって、
   前後方向に細長形状で前記半導体ウェハの外縁部が個々に係合する複数の凹溝が前後方向に連続的に形成されている左右一対の外側支持部材と、
   前後方向に細長形状で前記半導体ウェハの外縁部が個々に係合する複数の凹溝が前後方向に連続的に形成されている左右一対の内側支持部材と、
   左右一対の前記外側支持部材を弾性的に各々支持して前記半導体ウェハの上縁部に左右両側から圧接させる外側弾性機構と、
   左右一対の前記外側支持部材より内側の位置で左右一対の前記内側支持部材を弾性的に各々支持して前記半導体ウェハの上縁部に上方から圧接させる内側弾性機構と、を有し、
   前記内側弾性機構は、前記内側支持部材を弾性的に支持する複数の弾性支持部を有し、前記両端部分に配置されている前記弾性支持部の個数Ａと、前記中央部分に配置されている前記弾性支持部の個数Ｂと、前記中間部分に配置されている前記弾性支持部の個数Ｃとが、
   Ａ＞Ｂ＞Ｃ
   を満足している緩衝支持部材。

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