JP4883627B2 - クッションシート付ウエハ収納容器 - Google Patents

Description

この発明は、半導体ウエハを搬送あるいは保管するために用いられるクッションシート付ウエハ収納容器に関する。

半導体の製造工程において、薄い半導体ウエハを各工程間あるいは各々の工程内で搬送あるいは保管する際に半導体ウエハを破損したり汚損したりするおそれのないよう、半導体ウエハはウエハ収納容器内に収納される。そのようなウエハ収納容器として、半導体ウエハを一枚一枚独立して安全に収納することができるように、複数のウエハ載置トレイを重ね合わせて、二つのウエハ載置トレイの間に形成される内側空間内に半導体ウエハを一枚ずつ個別に収納するように構成したものが提案されている（例えば、特許文献１）。

また、近年のように極薄化が進んで脆弱になった半導体ウエハを安全に収納するために、二つのウエハ載置トレイの間に形成される内側空間内で一枚の半導体ウエハを二枚のクッションシートの間に挟み込んだクッションシート付ウエハ収納容器が提案されている。半導体ウエハを二枚のクッションシートの間に挟み込むことにより、半導体ウエハが振動や衝撃等の外力によって破損することが防止される（例えば、特許文献２）。
特開２００３−１６８７３１ 特開２００５−１９１４１９

半導体ウエハは、重ね合わされた二つのウエハ載置トレイの間において二枚のクッションシートの間に挟み込まれた状態では平坦な状態になっているが、ウエハ載置トレイが上下で分離されて半導体ウエハがクッションシートの間に挟み込まれていない状態になると、半導体ウエハが内部応力の存在等により反った状態になり、そのような状態変化が数多く繰り返されると半導体ウエハが破損する場合がある。そこで、半導体ウエハをその下側のクッションシートに吸着させて半導体ウエハが常に平坦な状態を保つようにすることが考えられるが、半導体ウエハが極薄になってくると、クッションシートから剥離させて取り出す際に吸着力により半導体ウエハが破損してしまうおそれがある。

本発明は、搬送中の衝撃等による半導体ウエハの破損を防止することができるだけでなく、半導体ウエハを平坦な状態と反った状態とが繰り返されない平坦な状態に常に保って状態変化による半導体ウエハの破損発生を防止することができ、しかも半導体ウエハを取り出す際には半導体ウエハを破損することなく安全かつ容易に取り出すことができるクッションシート付ウエハ収納容器を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明のクッションシート付ウエハ収納容器は、半導体ウエハを一枚ずつ載せて保持するための複数のウエハ載置トレイが重ね合わされて、各ウエハ載置トレイに載せられた半導体ウエハがそのウエハ載置トレイとその上側に隣接して重ね合わされたウエハ載置トレイとの間に形成される内側空間内に収納された状態になり、各ウエハ載置トレイ上面の半導体ウエハ載置位置に弾力性のあるウエハ載置クッションシートが配置されたクッションシート付ウエハ収納容器において、ウエハ載置クッションシートの表面に、半導体ウエハに対して着脱自在に吸着される自己吸着部が形成されると共に、半導体ウエハに対して吸着されることなく分離した状態を保つ非吸着部が半導体ウエハの外縁部の一部又は全部に面する位置に形成されているものである。

なお、非吸着部が、半導体ウエハより小さな径の円形状に形成された自己吸着部の周囲を囲む状態に形成されていてもよく、あるいはウエハ載置クッションシートの外縁部に面する位置において複数領域に分かれて形成されていてもよい。また、自己吸着部が、半導体ウエハに面する位置において複数領域に分かれて形成されていてもよい。

また、非吸着部の表面が自己吸着部と同面位置に形成されていてもよく、あるいは、非吸着部が吸着性のないシートを自己吸着部の表面に積層して形成されていてもよい。また、非吸着部が自己吸着部の表面の一部を非吸着性に加工して形成されていてもよく、その場合、非吸着部が自己吸着部の表面の一部に凹凸加工を施して形成されていてもよい。

また、自己吸着部が多数の微細吸盤により形成されていて、微細吸盤を半導体ウエハに押し付けることにより微細吸盤と半導体ウエハとが吸着固定された状態になるようにしてもよく、そのような自己吸着部が、弾力性を有する発泡エラストマー系高分子材料、発泡ゴム系高分子材料、又は発泡ウレタン系高分子材料により形成されていてもよい。

また、自己吸着部の一部又は全部が、半導体ウエハをウエハ載置クッションシートから取り外す際に半導体ウエハを吸着する搬送チャックの外縁より内側位置に形成されていてもよい。

また、ウエハ載置クッションシートがウエハ載置トレイに対し着脱可能に設けられていてもよく、半導体ウエハをウエハ載置クッションシートに対して押し付けるための弾力性のあるウエハ押付クッションシートがウエハ載置トレイの裏面側に配置されていてもよい。

本発明によれば、ウエハ載置クッションシートの表面に、半導体ウエハに対して着脱自在に吸着される自己吸着部が形成されていることにより、搬送中の衝撃等による半導体ウエハの破損を防止することができるだけでなく、半導体ウエハを平坦な状態と反った状態とが繰り返されない平坦な状態に常に保って状態変化による半導体ウエハの破損発生を防止することができ、しかも、半導体ウエハに対して吸着されることなく分離した状態を保つ非吸着部が半導体ウエハの外縁部の一部又は全部に面する位置に形成されていることにより、半導体ウエハを自己吸着部から剥がす際にはその外縁部分から自己吸着部に空気が入って吸着状態が解除されるので、半導体ウエハを破損することなく安全かつ容易に取り出すことができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図２はクッションシート付ウエハ収納容器の全体構成を示しており、円盤状に形成された極薄の半導体ウエハＷを載せて保持するための複数のウエハ載置トレイ１が、水平な状態で上下に重ね合わされて配置されている。なお図２には、複数重ね合わされたウエハ載置トレイ１の一部を途中で分離した状態が図示されている。重ね合わされた複数のウエハ載置トレイ１の上下両端に取り付けられたベーストレイ２には、図示されていない機械的インターフェイス装置と結合させるための結合溝３が形成されている。

各ウエハ載置トレイ１は、例えばポリカーボネート樹脂等のようなプラスチック材で形成されていて、複数のウエハ載置トレイ１が重ね合わされることにより、ウエハ載置トレイ１に載せられた半導体ウエハＷが、各ウエハ載置トレイ１とその上側に隣接して重ね合わされたウエハ載置トレイ１との間に形成される内側空間内に収納された状態になる。その際、半導体ウエハＷはウエハ載置トレイ１の上面に取り付けられたウエハ載置クッションシート５（以下、「載置クッション５」と略称する）に載せられた状態になる。

載置クッション５には、半導体ウエハＷに対して着脱自在に吸着される自己吸着部５Ａと、半導体ウエハＷに対して吸着されることなく分離した状態を保つ非吸着部５Ｂとが形成されているが、その詳細については後述する。６は、載置クッション５の周囲をそれより外側位置で全周にわたって囲む状態に配置された弾力性のある部材からなる環状シール部材。７は、ウエハ載置トレイ１を個別に機械装置で持つことができるように、各ウエハ載置トレイ１の外縁部の１８０°対称位置に形成された把持部である。

各ウエハ載置トレイ１の上面側には、の環状シール部材６より外縁寄りの位置に、そのウエハ載置トレイ１の上側に位置するウエハ載置トレイ１と結合させるための結合孔８が例えば４箇所に形成されている。それに対応して、各結合孔８と係脱自在に係合する結合フック９が、各ウエハ載置トレイ１の裏面から下方に向けて４箇所に突出形成されている。このように、複数のウエハ載置トレイ１を互いに重ね合わされた状態で任意の重ね合わせ位置において解除自在に結合するためのトレイ結合機構が、結合孔８と結合フック９とで構成されている。結合孔８と結合フック９との係合の解除は、ウエハ載置トレイ１の側面に形成されたキー差し込み孔１０から図示されていないフック外しキー等を差し込んで、結合フック９を弾性変形させることにより行うことができる。

図３は、ウエハ載置トレイ１の一つに半導体ウエハＷが載せられた状態を示している。ただし、結合フック９等の断面を一つの図面に図示するために、異なる断面位置の図を複合して示してある。環状シール部材６は、各ウエハ載置トレイ１の上面の外縁より少し内側位置に形成された環状溝内に、下半部が嵌め込まれた状態に配置されている。そして、各ウエハ載置トレイ１は、環状シール部材６より内側に位置する部分が上下両面共に下方に落ち込んだ皿状に形成されて、その底面１３に載置クッション５が配置されている。

載置クッション５は、全ての部分において半導体ウエハＷに対し化学的悪影響を及ぼさない、例えば不純物ガスの発生が規定値以下であるような材料により、半導体ウエハＷの略全面を載せられる大きさの円盤状に形成されている。載置クッション５の裏面（ウエハ載置トレイ１の底面１３に面する側の面）側は例えばＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等の材料からなる基材シート５Ｃで形成されていて、表面（半導体ウエハＷに面する側の面）側は、図４にも示されるように、円盤状の自己吸着部５Ａの周囲を非吸着部５Ｂが全周にわたって囲んでいて、そのような表面側と裏面側の二層が積層一体化された構成になっている。

図３に示されるように、この実施の形態では、基材シート５Ｃがウエハ載置トレイ１の底面１３に接着されている。ただし、ウエハ載置トレイ１の底面１３に対して着脱自在な枠体等に基材シート５Ｃを固着（又は着脱自在に取着）することにより、載置クッション５をウエハ載置トレイ１の底面１３に対し任意に着脱できるように構成することができる。また、載置クッション５を三層構造にして表面側の自己吸着部５Ａと同様の自己吸着層を基材シート５Ｃの裏面側に積層一体化することによっても、載置クッション５をウエハ載置トレイ１に対し着脱自在に構成して、容易に洗浄したり交換したりすることができる。なお、その場合には、ウエハ載置トレイ１に対する吸着力を半導体ウエハＷに対する吸着力より大きく設定する必要がある。

自己吸着部５Ａは、クッション性を有していて且つ周囲に化学的悪影響を及ぼし難い例えばアクリル酸エステル共重合体からなる発泡アクリルラテックス等のような発泡ゴム系高分子材料、発泡エラストマー系高分子材料又は発泡ウレタン系高分子材料等で形成されていて、多数形成された気泡のうち外気に向かって開口する気泡が各々微細吸盤として機能する。したがって、自己吸着部５Ａはその露出する面の全面が微細吸盤になっており、微細吸盤を吸着相手である半導体ウエハＷに押し付けることにより、半導体ウエハＷが自己吸着部５Ａに吸着固定された状態になる。なお、気泡は連続気泡又は独立気泡のどちらでもよく、気泡の平均直径が１０μｍ程度以上で５０μｍ程度以下であることが望ましい。

図４に明示されるように、この実施の形態においては、自己吸着部５Ａが半導体ウエハＷの直径より小さな径の円盤状に形成されて、その周囲を非吸着部５Ｂが全周にわたって囲んでいる。図４に二点鎖線で示されるＷ′は、半導体ウエハＷが載置クッション５に載せられた時の半導体ウエハＷの外縁位置であり、非吸着部５Ｂの外縁の方が半導体ウエハＷより大きく形成されていて、半導体ウエハＷの外縁位置Ｗ′が非吸着部５Ｂに位置している。

非吸着部５Ｂの素材としては、自己吸着部５Ａと同程度のクッション性を有していて自己吸着性のない例えば発泡ウレタン等のような発泡高分子材料やエラストマー系高分子材料等を用いることができ、図３に示されるように、非吸着部５Ｂの表面が自己吸着部５Ａと同面位置になるように形成されている。したがって、半導体ウエハＷが載置クッション５に押し付けられた時、半導体ウエハＷには載置クッション５からの反力が全体に均一に作用し、半導体ウエハＷを歪みなく安全に格納することができる。

図１と図５は、二つのウエハ載置トレイ１が分離された状態と重ね合わされた状態とを示している。なお、二つのウエハ載置トレイ１が分離された時、半導体ウエハＷは実際には図３に示されるように載置クッション５に吸着された状態を保っているが、半導体ウエハＷの存在を明瞭に図示するため、図１には半導体ウエハＷを単独で分離して図示してある。

ウエハ載置トレイ１の裏面１４には、半導体ウエハＷを下側のウエハ載置トレイ１の載置クッション５に対して押し付けるための弾力性のあるウエハ押付クッションシート１５（以下、「押付クッション１５」と略称する）が取り付けられている。この実施の形態の押付クッション１５は、載置クッション５と同様に、半導体ウエハＷに対し化学的悪影響を及ぼさない材料により半導体ウエハＷの所定の領域又は略全面を押圧できる大きさの円盤状に形成されている。

具体的には、半導体ウエハＷの表面に押し付けられる状態に接触して弾力的なクッションとして機能する例えば発泡ウレタン等の発泡高分子材料やウレタン系高分子材料、又はポリエステルエラストマー等のエラストマー高分子材料等からなる弾性高分子シート１５Ａと、ウエハ載置トレイ１の裏面（下面）１４に取り付けられる例えばＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等の材料からなる基材シート１５Ｂとを積層一体化して構成されている。半導体ウエハＷとの接触面は、半導体ウエハＷに吸着しないように若干の凹凸面に形成するとよい。なお、ウエハ載置トレイ１に対する押付クッション１５の取り付けは載置クッション５の取り付けと同様である。即ち、この実施の形態では押付クッション１５がウエハ載置トレイ１の裏面１４に接着されているが、ウエハ載置トレイ１の底面１３に対して着脱自在な枠体等を用いたり、自己吸着層を形成したりすることで、押付クッション１５をウエハ載置トレイ１に対して着脱自在に構成し、容易に洗浄したり交換したりすることができる。

このように構成された実施の形態のクッションシート付ウエハ収納容器において、半導体ウエハＷを搬送及び保管する際には、図５に示されるように、半導体ウエハＷが、クッション性に富んだ載置クッション５と押付クッション１５との間に弾力的に挟まれた状態で、ウエハ載置トレイ１とその上側に隣接して重ね合わされたウエハ載置トレイ１との間に形成される内側空間内に安全に格納される。

そして、重なり合わされていたウエハ載置トレイ１が分離されても、図３に示されるように、半導体ウエハＷは載置クッション５の自己吸着部５Ａに吸着された状態になっているので、二つのウエハ載置トレイ１の分離作業や半導体ウエハＷの検査等の際にウエハ載置トレイ１が傾いた状態にされても、載置クッション５がウエハ載置トレイ１上から滑り落ちるおそれがなく、且つ半導体ウエハＷが載置クッション５上から滑り落ちるおそれもない。また、半導体ウエハＷが載置クッション５の上面に吸着固定された状態になることにより、半導体ウエハＷが常に反りのない平坦な状態に保たれるので、半導体ウエハＷが平坦な状態と反った状態を繰り返すことにより破損する現象の発生を未然に防止することができる。

そして、半導体ウエハＷをウエハ載置トレイ１から取り出す際には、半導体ウエハＷの外縁部分が非吸着部５Ｂに面していて載置クッション５に対し吸着された状態になっていないので、半導体ウエハＷ全体（又は、少なくとも外縁部を含む広い範囲）に対し載置クッション５から引き離す力を作用させれば、半導体ウエハＷと載置クッション５の外縁部どうしの間に生じる隙間から自己吸着部５Ａの微細吸盤に順次空気が入って自己吸着部５Ａの吸着力がなくなるので、半導体ウエハＷを反らせることなく載置クッション５から容易に引き離してウエハ載置トレイ１外に取り出すことができる。

図６は、半導体ウエハＷをウエハ載置トレイ１から取り外すための搬送チャック３０が、半導体ウエハＷの開放面である上面を吸着した状態を示しており、載置クッション５の自己吸着部５Ａが搬送チャック３０の外縁より内側位置になるように構成されていることにより、半導体ウエハＷの外縁部分が搬送チャック３０で持ち上げられて、前述のように半導体ウエハＷを載置クッション５から容易に取り外すことができる。なお、搬送チャック３０としては、例えば空気流を被搬送物との間に流すことで発生する負圧を利用して被搬送物を非接触状態で吸引するいわゆるベルヌーイハンドや、静電気の吸着力を利用したいわゆる静電ハンド等を用いることができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、載置クッション５の構成は、例えば図７に示されるように、載置クッション５全体のための基材シート５Ｃと自己吸着部５Ａのための基材シート５Ａ′とを別設してもよい。また、図８に示されるように、極薄の（例えば１０〜２０μｍ程度の）吸着性のない非吸着部５Ｂを自己吸着部５Ａの外縁部の表面に載せた状態で積層一体化してもよい。あるいは、図９に示されるように、自己吸着部５Ａの外縁部分付近の表面に凹凸加工を施す等、自己吸着部５Ａの表面の一部を非吸着性に加工することで非吸着部５Ｂを形成してもよい。そのような凹凸面は、例えば加熱した金属板等を樹脂材に押し付けるいわゆる焼印等の手段により形成することができる。

また、非吸着部５Ｂの形成領域としては、載置クッション５に半導体ウエハＷが載せられた時に、少なくとも半導体ウエハＷの外縁部の一部又は全部に面する位置に非吸着部５Ｂが存在するようにすれば、載置クッション５の微細吸盤に外縁側から空気が送られて半導体ウエハＷを反らせることなく自己吸着部５Ａから取り外すことができる。搬送チャック３０との関係も同様であり、自己吸着部５Ａの一部又は全部が搬送チャック３０の外縁より内側位置に形成されていればよい。

図１０〜図１５は各々、載置クッション５の自己吸着部５Ａと非吸着部５Ｂの配置の変形例であり、図１０に示されるように、非吸着部５Ｂが載置クッション５の外縁の一部にのみ形成されていてもよく、図１１に示されるように自己吸着部５Ａの形状がＣ字状等であってもよい。また、図１２及び図１３に例示されるように、非吸着部５Ｂが載置クッション５の外縁部に面する位置において複数領域に分かれて形成されていてもよい。また、自己吸着部５Ａを半導体ウエハＷに面する位置において複数領域に分かれて形成してもよく、例えば図１４に示されるように、自己吸着部５Ａと非吸着部５Ｂとを縞模様状に交互に形成したり、図１５に示されるように、自己吸着部５Ａを複数の島状に形成したりしてもよい。

また、押付クッション１５は、図１６に示されるように、その外縁部だけをウエハ載置トレイ１に固定して他の部分をウエハ載置トレイ１の裏面１４から浮かせた状態に構成にしてもよい。このようにすると、半導体ウエハＷの厚みに関係なく半導体ウエハＷを適度のクッション性が作用した状態で格納することができる。また、押付クッション１５を単層の弾性高分子シート等で形成することもできる。なお、この場合も、押付クッション１５の半導体ウエハＷに対する接触面は半導体ウエハＷと吸着状態にならないように若干の凹凸面等に形成するとよい。

本発明の実施の形態において重ね合わされた二つのウエハ載置トレイが分離された状態の側面断面図である。 同ウエハ載置トレイが多数重ね合わされた状態の一部を分離して示すクッションシート付ウエハ収納容器の全体構成の斜視図である。 同ウエハ載置トレイの一つに半導体ウエハが載置された状態の側面断面図である。 同ウエハ載置クッションシート単体と半導体ウエハとが分離された状態の斜視図である。 同二つのウエハ載置トレイが重ね合わされた状態の側面断面図である。 同ウエハ載置トレイから半導体ウエハが搬送チャックで取り出される際の状態を示す側面断面図である。 同ウエハ載置クッションシートの層構造の第１の変形例の側面断面図である。 同ウエハ載置クッションシートの層構造の第２の変形例の側面断面図である。 同ウエハ載置クッションシートの層構造の第３の変形例の側面断面図である。 同ウエハ載置クッションシートの自己吸着部と非吸着部の配置の第１の変形例の平面図である。 同ウエハ載置クッションシートの自己吸着部と非吸着部の配置の第２の変形例の平面図である。 同ウエハ載置クッションシートの自己吸着部と非吸着部の配置の第３の変形例の平面図である。 同ウエハ載置クッションシートの自己吸着部と非吸着部の配置の第４の変形例の平面図である。 同ウエハ載置クッションシートの自己吸着部と非吸着部の配置の第５の変形例の平面図である。 同ウエハ載置クッションシートの自己吸着部と非吸着部の配置の第６の変形例の平面図である。 同ウエハ押付クッションシートの変形例を適用したウエハ載置トレイが二つ重ね合わされた状態の側面断面図である。

符号の説明

１ ウエハ載置トレイ
５ 載置クッション（ウエハ載置クッションシート）
５Ａ 自己吸着部
５Ｂ 非吸着部
１３ 底面
１５ 押付クッション（ウエハ押付クッションシート）
３０ 搬送チャック
Ｗ 半導体ウエハ
Ｗ′ 半導体ウエハの外縁位置

Claims (13)

1. 半導体ウエハを一枚ずつ載せて保持するための複数のウエハ載置トレイが重ね合わされて、上記各ウエハ載置トレイに載せられた半導体ウエハがそのウエハ載置トレイとその上側に隣接して重ね合わされたウエハ載置トレイとの間に形成される内側空間内に収納された状態になり、上記各ウエハ載置トレイ上面の半導体ウエハ載置位置に弾力性のあるウエハ載置クッションシートが配置されたクッションシート付ウエハ収納容器において、
   上記ウエハ載置クッションシートの表面に、上記半導体ウエハに対して着脱自在に吸着される自己吸着部が形成されると共に、上記半導体ウエハに対して吸着されることなく分離した状態を保つ非吸着部が上記半導体ウエハの外縁部の一部又は全部に面する位置に形成されていることを特徴とするクッションシート付ウエハ収納容器。
2. 上記非吸着部が、上記半導体ウエハより小さな径の円形状に形成された上記自己吸着部の周囲を囲む状態に形成されている請求項１記載のクッションシート付ウエハ収納容器。
3. 上記非吸着部が、上記ウエハ載置クッションシートの外縁部に面する位置において複数領域に分かれて形成されている請求項１記載のクッションシート付ウエハ収納容器。
4. 上記自己吸着部が、上記半導体ウエハに面する位置において複数領域に分かれて形成されている請求項１又は３記載のクッションシート付ウエハ収納容器。
5. 上記非吸着部の表面が上記自己吸着部と同面位置に形成されている請求項１ないし４のいずれかの項に記載のクッションシート付ウエハ収納容器。
6. 上記非吸着部が、吸着性のないシートを上記自己吸着部の表面に積層して形成されている請求項１ないし４のいずれかの項に記載のクッションシート付ウエハ収納容器。
7. 上記非吸着部が、上記自己吸着部の表面の一部を非吸着性に加工して形成されている請求項１ないし４のいずれかの項に記載のクッションシート付ウエハ収納容器。
8. 上記非吸着部が、上記自己吸着部の表面の一部に凹凸加工を施して形成されている請求項７記載のクッションシート付ウエハ収納容器。
9. 上記自己吸着部が多数の微細吸盤により形成されていて、上記微細吸盤を上記半導体ウエハに押し付けることにより上記微細吸盤と上記半導体ウエハとが吸着固定された状態になる請求項１ないし８のいずれかの項に記載のクッションシート付ウエハ収納容器。
10. 上記自己吸着部が、弾力性を有する発泡エラストマー系高分子材料、発泡ゴム系高分子材料、又は発泡ウレタン系高分子材料により形成されている請求項９記載のクッションシート付ウエハ収納容器。
11. 上記自己吸着部の一部又は全部が、上記半導体ウエハを上記ウエハ載置クッションシートから取り外す際に上記半導体ウエハを吸着する搬送チャックの外縁より内側位置に形成されている請求項１ないし１０のいずれかの項に記載のクッションシート付ウエハ収納容器。
12. 上記ウエハ載置クッションシートが上記ウエハ載置トレイに対し着脱可能に設けられている請求項１ないし１１のいずれかの項に記載のクッションシート付ウエハ収納容器。
13. 上記半導体ウエハを上記ウエハ載置クッションシートに対して押し付けるための弾力性のあるウエハ押付クッションシートが上記ウエハ載置トレイの裏面側に配置されている請求項１ないし１２のいずれかの項に記載のクッションシート付ウエハ収納容器。

Images