JP4676430B2 - ウェハ保管容器 - Google Patents

Description

本発明は、半導体ウェハを一枚ごとに収容するウェハ保管容器に関し、特に、保管中に半導体ウェハ表面に付着するパーティクルを低減する技術に関する。

一般的に、半導体ウェハは、その表面を清潔に維持する必要があるために一枚ごとにウェハ保管容器に収容された状態で保管或いは輸送される。
上記ウェハ保管容器には、例えば特許文献１に開示されている保管容器が使用される。図６は従来用いられている半導体ウェハの保管容器の概略を示す斜視図で、図７はその断面図である。

図６，７に示すように、ウェハ保管容器１０はウェハＷを保持可能なドーム状凹部１１ａを有するウェハ収容部材１１と、蓋部材１２と、ウェハＷと前記蓋部材１２の間に配置される押さえ部材１３と、で構成される。

ウェハ収容部材１１及び蓋部材１２は例えばポリプロピレンで形成され、ウェハ収容部材１１と蓋部材１２が係合してウェハ収容部を密閉する。半導体ウェハＷは、ウェハ表面Ｗ１を下方に向けた状態でウェハ収容部材１１のドーム状凹部１１ａに配置され、ドーム状凹部１１ａとウェハ周縁部で当接して保持されるので、ウェハ表面Ｗ１に他の部材が接触してパーティクルが付着するのを防止できる。

押さえ部材１３は、中心部分１３ａから外に向かい射出される複数の脚部１３ｂを有し、中心部分１３ａ及び脚部１３ｂは全体的に湾曲して形成され、中心部分１３ａと脚部１３ｂを横切る断面は弓形をなす。また、押さえ部材１３は、中心部分１３ａと脚部１３ｂの先端との変位が、蓋部材１２をウェハ収容部材１１に係合したときにウェハ裏面Ｗ２と蓋部材１２の内壁面１２ａとの間に形成される空間の高さよりも大きくなるように成形されている。したがって、ウェハ収容部材１１と蓋部材１２を係合したときに中心部分１３ａが蓋部材１２に押されて脚部１３ｂの先端でウェハ裏面Ｗ２の周縁部を押圧することとなる。

半導体ウェハは上述した構造のウェハ保管容器１０に収容されるが、蓋部材１２とウェハ収容部材１１とは取り扱いやすいようにシール部材等を用いて密閉されているわけではないので、係合部からパーティクルが進入するのを完全に回避することはできない。また、ウェハ保管容器内の空間にパーティクルが残留していたり、或いはウェハ保管容器１０自体の劣化によりパーティクルが新たに生じたりすることがある。

このため、上記ウェハ保管容器に半導体ウェハを収容した状態でそのまま長時間放置した場合、半導体ウェハの表裏面にパーティクルが付着する虞がある。そこで、一般には、ウェハを収容したウェハ保管容器をラミネート袋で包装し、さらにラミネート袋内を排気して不活性ガスで充填し、ラミネート袋を密閉することで外気との接触を遮断し、外部からウェハ保管容器内にパーティクルが進入するのを防止している。具体的には、半導体ウェハを収容したウェハ保管容器を、高いガスバリア性を有するラミネート袋（例えばアルミラミネート袋）に入れ、該ラミネート袋を真空チャンバーに入れてチャンバー内を減圧し、その後チャンバー内に窒素等の不活性ガスを導入し、チャンバー内のヒータでラミネート袋の口を熱圧着してラミネート袋を密閉している。
特公昭４８−２８９５３号公報

しかしながら、上述したウェハ保管方法では、ウェハ保管容器をラミネート袋で包装して密閉した後にウェハ保管容器内にパーティクルが進入する可能性は低いが、ウェハ保管容器をラミネート袋で包装する際にパーティクルが進入する虞がある。例えば、ウェハ保管容器を真空チャンバー内に配置した後、真空ポンプで減圧し、チャンバー内に不活性ガスを導入する際に少なからず空気の流れが生じるので、このときに蓋部材１２とウェハ収容部材１１の係合部からウェハ保管容器内にパーティクルが進入することが考えられる。

また、通常、半導体ウェハはその周縁部にオリエンテーションフラットが設けられており完全な円形ではないため、ウェハ保管容器内に進入したパーティクルは、半導体ウェハとウェハ収容部のドーム状凹部との隙間から半導体ウェハ表面側に回り込み、ウェハ表面に付着することもある。このような場合に、ウェハ保管容器から半導体ウェハを取り出し、そのまま該半導体ウェハの表面にエピタキシャル成長等を行うと、異常成長等を生じることがある。このため、エピタキシャル成長の前工程としてウェハ表面の清浄化処理をする必要が生じるので、工程が複雑化するという問題がある。

つまり、ウェハ保管容器をラミネート袋で包装する際にパーティクルが保管容器内に進入しないように、或いは保管容器内に進入したパーティクルが半導体ウェハ（特に表面）に付着しないようにすることが重要となる。

本発明は、半導体ウェハを一枚ごとに収容するウェハ保管容器に関し、保管中の半導体ウェハ表面にパーティクルが付着するのを効果的に低減できる技術を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、ウェハを一枚ごとに収容するウェハ保管容器であって、ウェハの周縁部と当接してウェハを保持可能なドーム状凹部を有するウェハ収容部材と、該ウェハ収容部材と係合してウェハ収容部を密閉可能な蓋部材と、を有し、さらに、前記ドーム状凹部の開口部と略同一形状に成型され、前記ドーム状凹部に表面を向けて載置されたウェハの裏面全面と密着するウェハ裏面保護部材を備えるようにしたものである。

これにより、半導体ウェハをウェハ保管容器に収容し、該保管容器をラミネート袋で包装して袋内を不活性ガスで置換する際に、空気の流れが生じてウェハ保管容器内にパーティクルが進入してもパーティクルはウェハ裏面保護部材で捕獲されることとなるので、半導体ウェハの裏面にパーティクルが付着することはない。また、ウェハ裏面保護部材をウェハ収容部材のドーム状凹部の開口部と略同一形状に成型することで、オリエンテーションフラットの位置に生じる隙間からパーティクルがウェハ表面側に回り込むことはなくなるので、半導体ウェハの表面にパーティクルが付着することもない。

また、前記ウェハ裏面保護部材と前記蓋部材の間に配置され、前記ウェハ収容部材と前記蓋部材を係合したときに前記蓋部材に押されてウェハを前記ウェハ収容部に押圧する押さえ部材を備えるようにした。例えば、断面形状が弓形となる部材や、上面部と底面部の間に弾性体を狭持してなる部材を用いることができる。このとき、押さえ部材により押圧される部分は、裏面保護部材の全面であっても周縁部等の一部であっても構わない。これにより、ウェハをウェハ収容部材に固定できるとともに、ウェハ裏面とウェハ裏面保護部材との密着性を高めることができる。

或いは、前記ウェハ裏面保護部材に、前記ウェハ収容部材と前記蓋部材を係合したときに前記蓋部材に押されてウェハを前記ウェハ収容部に押圧する押さえ部材としての機能を持たせるようにしてもよい。例えば、ウェハ裏面保護部材のウェハと密着する面とは反対の面に板バネ等の弾性部材を設けるようにすることで実現できる。

また、前記ウェハと前記ウェハ収容部材の間に配置され、前記ドーム状凹部と密着し、ウェハ周縁部と当接するウェハ表面保護部材を備えるようにした。半導体ウェハの表面側は、ウェハ表面と他の部材とが接触することにより摩擦等でパーティクルが発生するのを防止するために、ウェハ収容部材のドーム状凹部によりウェハ周縁部を保持するようにしウェハ表面は開放されている。しかし、このために半導体ウェハの表面側には通常押さえ部材が挿入されているウェハ裏面側よりも大きな空間が生じてしまい、パーティクルが残存しやすい状態となっている。そこで、ウェハ表面保護部材を設けることで、半導体ウェハとドーム状凹部の間に形成される空間を小さくするようにした。

さらに、前記ウェハ裏面保護部材及びウェハ表面保護部材は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、又は塩化ビニル等のパーティクルが発生しにくい材質で形成するようにした。これにより、保護部材自体からパーティクルが発生し、半導体ウェハに付着するのを回避できる。

また、前記ウェハ裏面保護部材及びウェハ表面保護部材は、フッ素系樹脂（例えばＰＴＦＥ）等の放出ガス量の少ない材質で形成するのが望ましい。これにより、保護部材自体から発生するアウトガスにより半導体ウェハが汚染され、ウェハの品質が劣化するのを回避できる。

本発明によれば、半導体ウェハをウェハ保管容器に収容し、該保管容器をラミネート袋で包装して袋内を不活性ガスで置換する際に、空気の流れが生じてウェハ保管容器内にパーティクルが進入しても半導体ウェハの表裏面にパーティクルが付着して汚染されるのを防止できるので、半導体ウェハの表面を清潔な状態で長期間保持することができる。したがって、半導体デバイスの製造業者は、ウェハ保管容器から半導体ウェハを取り出し、そのまま該半導体ウェハの表面にエピタキシャル成長を行うことも可能となるので、エピタキシャル成長の前工程としてウェハ表面の清浄化処理をする必要もなく、生産性を向上できるという効果を奏する。

第１の実施形態に係る半導体ウェハの保管容器の概略を示す斜視図である。 第１の実施形態に係る半導体ウェハの保管容器の断面図である。 第２の実施形態に係る半導体ウェハの保管容器の概略を示す斜視図である。 第２の実施形態に係る半導体ウェハの保管容器の断面図である。 押さえ部材の機能を持たせたウェハ裏面保護部材の一例である。 従来のウェハ保管容器の概略を示す斜視図である。 従来のウェハ保管容器の断面図である。

符号の説明

１０ ウェハ保管容器
１１ ウェハ収容部材
１１ａ ドーム状凹部
１２ 蓋部材
１３ 押さえ部材
１３ａ 中央部分
１３ｂ 脚部
１４ ウェハ裏面保護シート（ウェハ裏面保護部材）
１５ ウェハ表面保護シート（ウェハ表面保護部材）
Ｗ 半導体ウェハ

以下、本発明の好適な実施の形態を図面に基づいて説明する。
（第１の実施形態）
図１は第１の実施形態に係る半導体ウェハの保管容器の概略を示す斜視図で、図２はその断面図である。
図１，２に示すように、ウェハ保管容器１０はウェハＷを保持可能なドーム状凹部１１ａを有するウェハ収容部材１１と、蓋部材１２と、ウェハＷと前記蓋部材１２の間に配置される押さえ部材１３と、で構成される。さらに、本実施形態では、ウェハ表面Ｗ１をドーム状凹部１１ａに向けて配置したときに、ウェハＷと押さえ部材１３の間に配置され、ウェハ裏面Ｗ２の全面と密着するウェハ裏面保護部材としてのウェハ裏面保護シート１４を備える。

ウェハ収容部材１１及び蓋部材１２は例えばポリプロピレンで形成され、ウェハ収容部材１１と蓋部材１２が係合してウェハ収容部を密閉する。半導体ウェハＷは、ウェハ表面Ｗ１を下方に向けた状態でウェハ収容部材１１のドーム状凹部１１ａに配置され、ドーム状凹部１１ａとウェハ周縁部で当接して保持される。

ウェハ裏面保護シート１４は、厚さ１００μｍのフッ素系樹脂フィルムでなり、ウェハ収容部材のドーム状凹部１１ａの開口部と略同一形状に成型され、半導体ウェハ裏面Ｗ２と全面で密着させたときに、ドーム状凹部１１ａの開口部の全面が覆われるようになっている。すなわち、半導体ウェハＷに設けられたオリエンテーションフラットにより生じるウェハ収容部材１１との隙間も覆われることとなる。また、ウェハ裏面保護シート１４は、フッ素系樹脂フィルムで形成されているので、保護シート１４自体からパーティクルが発生することは少なく、半導体ウェハＷにパーティクルが付着するのを防止できる。また、フッ素系樹脂フィルムは放出ガス量が少ないので、ウェハ裏面保護シート１４からのアウトガスにより半導体ウェハＷが汚染されウェハの品質が劣化するのを回避できる。

押さえ部材１３は、中心部分１３ａから外に向かい射出される複数の脚部１３ｂを有し、中心部分１３ａ及び脚部１３ｂは全体的に湾曲して形成され、中心部分１３ａと脚部１３ｂを横切る断面は弓形をなす。また、押さえ部材１３は、中心部分１３ａと脚部１３ｂの先端との変位が、蓋部材１２をウェハ収容部材１１に係合したときにウェハ裏面Ｗ２と蓋部材１２の内壁面１２ａとの間に形成される空間の高さよりも大きくなるように成形されている。

したがって、ウェハ収容部材１１と蓋部材１２を係合したときに、押さえ部材１３の中心部分１３ａが蓋部材１２に押されて脚部１３ｂの先端でウェハ裏面保護シート１４を介して半導体ウェハＷの周縁部を押圧することとなる。

なお、本実施形態では断面形状が弓形をなす押さえ部材１３を用いているが、上面部と底面部の間に弾性体を狭持してなる部材を用いるようにしてもよい。また、押さえ部材により押圧される部分は、本実施形態のように裏面保護シートの周縁部等の一部としても、裏面保護シートの全面としても構わない。特に、裏面保護シートの全面を押圧する構成の押さえ部材を用いる場合、押さえ部材と裏面保護シートを予め接着しておくこともできる。

本実施形態によれば、半導体ウェハＷをウェハ保管容器１０に収容し、該保管容器１０をラミネート袋で包装して袋内を不活性ガスで置換する際に、空気の流れが生じてウェハ保管容器１０内にパーティクルが進入してもパーティクルはウェハ裏面保護シート１４で捕獲されることとなるので、半導体ウェハ裏面Ｗ１にパーティクルが付着することはない。また、半導体ウェハＷに設けられたオリエンテーションフラットの位置に隙間が生じても、ウェハ保管容器１０内に進入したパーティクルはウェハ表面側に回り込むことはできないので、半導体ウェハ表面Ｗ１にパーティクルが付着することもない。

なお、ウェハ保管容器１０の大きさは制限されず、収容する半導体ウェハＷの大きさに応じたもの、例えば、半導体ウェハＷの径よりもドーム状凹部１１ａの径が若干大きいものを使用すればよい。

（第２の実施形態）
図３は第２の実施形態に係る半導体ウェハの保管容器の概略を示す斜視図で、図４はその断面図である。
第２の実施形態に係るウェハ保管容器１０の構成は第１の実施形態とほとんど同じであり、同じ部材には同じ符号を付している。第２の実施形態では、半導体ウェハ表面Ｗ１をドーム状凹部１１ａに向けて配置したときに、半導体ウェハＷとドーム状凹部１１ａの間にウェハ表面保護部材としてのウェハ表面保護シート１５を備えている点が第１の実施形態のウェハ保管容器１０と異なる。

ウェハ表面保護シート１５は、ウェハ裏面保護シートと同様に厚さ２００μｍフッ素系樹脂フィルムでなり、ドーム状凹部１１ａの内壁面と略同一の形状を有し、ドーム状凹部１１ａと密着する。これにより、半導体ウェハＷとドーム状凹部１１ａの間に形成される空間が少しでも小さくなるようにしている。したがって、ウェハ表面保護シート１５の厚さは特に制限されないが、半導体ウェハＷの保持性能を失わない程度に厚くするのが望ましい。

すなわち、半導体ウェハＷの表面側は、ウェハ表面Ｗ１が他の部材と接触することにより摩擦等でパーティクルが発生するのを防止するために、ウェハ収容部材１１のドーム状凹部１１ａによりウェハ周縁部を保持するようにしウェハ表面Ｗ１は開放されている。このために、半導体ウェハＷの表面側には押さえ部材１３が挿入されているウェハ裏面側よりも大きな空間が生じてしまい、パーティクルが残存しやすく、比較的パーティクルの付着しやすい状態にあるといえる。そこで、ウェハ表面保護シート１５を設けることで、半導体ウェハＷとドーム状凹部１１ａの間に形成される空間を小さくし、パーティクルが上記空間に残存するのを抑制するようにしている。

本実施形態によれば、半導体ウェハＷとドーム状凹部１１ａとの間の空間は従来のウェハ保管容器に比べて小さくなるため、半導体ウェハＷの表面側にパーティクルが残存する可能性は低くなるので、半導体ウェハＷの表面をより清潔に保つことができる。

以下に、上記第１の実施形態、第２の実施形態に係るウェハ保管容器１０を用いて、ウェハ保管容器１０をラミネート袋で包装して袋内を不活性ガス（例えば窒素）で置換する前後のウェハ表裏面のパーティクル量を測定した結果を示す。

具体的には、まず、半導体ウェハ表裏面のパーティクルを測定し（包装前のパーティクル量）、測定した半導体ウェハをウェハ保管容器に収容し、該ウェハ保管容器をアルミラミネート袋に入れた。そして、前記ラミネート袋を真空チャンバーに入れてチャンバー内を減圧し、その後チャンバー内に窒素等の不活性ガスを導入し、チャンバー内のヒータでラミネート袋の口を熱圧着してラミネート袋を密閉した。次に、この状態で数時間（例えば３時間）放置した後、ラミネート袋を開封してウェハ保管容器から半導体ウェハを取り出し、ウェハ表裏面のパーティクル量を測定した（包装後のパーティクル）。ここで、ウェハ表面のパーティクルについては異物検査装置を用いて測定し、ウェハ裏面のパーティクルについては目視で観察した。

なお、半導体ウェハには２インチ径のＩｎＰ半導体ウェハを用い、複数枚のＩｎＰ半導体ウェハについて測定した。また、比較例として従来のウェハ保管容器（図５，６参照）を用いて同様の測定を行った。

表１は、５０枚のＩｎＰ半導体ウェハについてウェハ表面のパーティクルを異物検査装置で測定したパーティクル密度の平均値で、粒径０．３μｍ以上のパーティクルを対象としている。

表１より、比較例では包装後のウェハ表面パーティクル密度が包装前より０．１６個／ｃｍ²増加しているのに対して、裏面保護シート１４だけ設けた第１の実施形態に係るウェハ保管容器を用いた場合は包装後のウェハ表面パーティクル密度が僅か０．０４個／ｃｍ²しか増加していない。これより、ウェハ裏面保護シート１４により、不活性ガスで置換する際に進入するパーティクルがウェハ表面に付着するのを効率よく抑制できているといえる。さらに、表ウェハ表面保護シート１５も設けた第２の実施形態に係るウェハ保管容器を用いた場合は包装前後でウェハ表面パーティクル密度の変化は見られず、不活性ガスで置換する際に進入するパーティクルがウェハ表面に付着するのをほぼ完全に抑制できているといえる。

表２は、２０枚のＩｎＰ半導体ウェハについてウェハ裏面のパーティクルを目視で観察したウェハ上のパーティクル数の平均値で、粒径約０．１ｍｍ以上のパーティクルを対象としている。ここで、半導体ウェハの裏面に付着したパーティクルについては、半導体ウェハの品質にさほど影響しないので、ウェハ表面に付着したパーティクルほど厳密に評価する必要はないと考え、目視での観察とした。

表２より、比較例では包装後のウェハ裏面のパーティクル個数が包装前より１．３個／ウェハ増加しているのに対して、裏面保護シート１４だけ設けた第１の実施形態及び第２の実施形態に係るウェハ保管容器を用いた場合は包装後のウェハ裏面のパーティクル個数に変化は見られなかった。すなわち、ウェハ裏面保護シート１４により、不活性ガスで置換する際に進入するパーティクルがウェハ裏面に付着するのをほぼ完全に抑制できているといえる。

以上のことから、本発明に係るウェハ保管容器によれば、半導体ウェハをウェハ保管容器に収容し、該保管容器をラミネート袋で包装して袋内を不活性ガスで置換する際に、空気の流れが生じてウェハ保管容器内にパーティクルが進入しても半導体ウェハの表裏面にパーティクルが付着して汚染されるのを効果的に防止できるので、半導体ウェハの表面を清潔な状態で長期間保持することができる。したがって、半導体デバイスの製造業者は、ウェハ保管容器から半導体ウェハを取り出し、そのまま該半導体ウェハの表面にエピタキシャル成長を行うことも可能となるので、エピタキシャル成長の前工程としてウェハ表面の清浄化処理をする必要もなく、生産性を向上できる。

以上、本発明者によってなされた発明を実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は上記実施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変更可能である。
例えば、上記実施形態では、ウェハ裏面保護シート１４及びウェハ表面保護シート１５をＰＴＦＥ等のフッ素系樹脂フィルムで形成するようにしているが、その材質はこれに限定されず、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、又は塩化ビニル等のパーティクルが発生しにくい材質で形成するようにしてもよい。

また、押さえ部材の形状は上記実施形態で説明したものに限定されない。例えば、図５に示すように、ウェハ裏面保護部材２２のウェハと密着する面とは反対の面に板バネ等の弾性部材２１を設けるようにし、押さえ部材としての機能を兼ねるウェハ裏面保護部材２０としてもよい。

また、収容される半導体ウェハの種類も制限されず、ＩｎＰ以外の半導体ウェハ用の保管容器としても適用できることはいうまでもない。

Claims (5)

1. 周縁部にオリエンテーションフラットが設けられているエピタキシャル成長用ウェハを一枚ごとに収容するウェハ保管容器であって、ウェハの周縁部と当接してウェハを保持可能なドーム状凹部を有するウェハ収容部材と、該ウェハ収容部材と係合してウェハ収容部を密閉可能な蓋部材と、を有し、さらに、前記ドーム状凹部の開口部と略同一形状に成型され、前記ドーム状凹部に表面を向けて載置されたウェハの裏面全面と密着し、前記オリエンテーションフラットにより生じる前記ウェハ収容部材との隙間を覆うウェハ裏面保護部材と、前記ドーム状凹部の内壁面と略同一の形状を有し、前記ドーム状凹部と密着し、ウェハ周縁部と当接するウェハ表面保護部材と、を備えることを特徴とするウェハ保管容器。
2. 前記ウェハ裏面保護部材と前記蓋部材の間に配置され、前記ウェハ収容部材と前記蓋部材を係合したときに前記蓋部材に押されてウェハを前記ウェハ収容部に押圧する押さえ部材を備えることを特徴とする請求項１に記載のウェハ保管容器。
3. 前記ウェハ裏面保護部材は、前記ウェハ収容部材と前記蓋部材を係合したときに前記蓋部材に押されてウェハを前記ウェハ収容部に押圧する押さえ部材としての機能を有することを特徴とする請求項１に記載のウェハ保管容器。
4. 前記ウェハ裏面保護部材は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、又は塩化ビニル等のパーティクルが発生しにくい材質で形成されることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載のウェハ保管容器。
5. 前記ウェハ裏面保護部材は、フッ素系樹脂フィルム等の放出ガス量の少ない材質で形成されることを特徴とする請求項１から４の何れかに記載のウェハ保管容器。

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