JP4947631B2 - 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或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或いは保管する際に、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したウエハ収納容器が提案されている（例えば、特許文献１）。

さらに、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

半導体ウエハを輸送、搬送する際や製造工程等において、半導体ウエハが載せられたウエハ載置トレイを他のウエハ載置トレイから取り外す際や、ウエハ載置トレイに載せられている半導体ウエハの様子をチェックする際等に、半導体ウエハがウエハ載置トレイ内で不用意に滑ったり、ウエハ載置トレイが傾いた状態にされたりする場合がある。また、ウエハ載置トレイは各工程間で半導体ウエハを何度も出し入れしながら繰り返し使用される場合が多いので、その途中でクッションシートにゴミ等が付着する場合がある。すると、クッションシートから半導体ウエハにゴミが移って半導体ウエハを台無しにしてしまうおそれがあるので、クッションシートは単独で洗浄又は交換できるよう、ウエハ載置トレイに簡便に脱着できるように形成されていることが望ましい。

本発明は、半導体ウエハが搬送中等に破損することがなく、しかも必要に応じてクッションシートをトレイに対し簡便に脱着して容易に洗浄したり交換したりする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、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る構成を有し、ウエハ載置トレイ上面の半導体ウエハ載置位置には弾力性のあるウエハ載置クッションシートが配置され、そのウエハ載置クッションシートにはウエハ載置トレイに対して着脱自在に吸着される着脱自在吸着面が形成されているものである。

なお、ウエハ載置クッションシートは半導体ウエハの略全面を載せられる大きさに形成されていて、そのウエハ載置クッションシートの裏面側の一部又は全面に着脱自在吸着面が形成されているとよく、複数のウエハ載置トレイ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設けられていてもよい。

そして、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く、ウエハ載置トレイの裏面に着脱自在に吸着される着脱自在吸着面がウエハ押付クッションシートに形成されていてもよい。又、ウエハ載置クッションシートの半導体ウエハに接触する側の面に、半導体ウエハに対して着脱自在に吸着される着脱自在吸着面が形成されていてもよい。その場合には、半導体ウエハに対するウエハ載置クッションシートの吸着力が、ウエハ載置トレイに対するウエハ載置クッションシートの吸着力より小さく設定されているとよい。

なお、着脱自在吸着面が多数の微細吸盤により形成されていて、微細吸盤を吸着相手に押し付けることにより微細吸盤とその吸着相手とが吸着固定された状態になるようにしてもよい。その場合、微細吸盤が、連続気泡型又は独立気泡型の発泡体の気泡が外気に開口した状態のもので形成されていてもよく、微細吸盤が、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で形成されていてもよい。発泡ゴム系高分子材料の場合、それが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であってもよい。

また、ウエハ載置クッションシート又はウエハ押付クッションシートが、着脱自在吸着面を有する吸着機能層と弾力的なクッションとして機能するクッション機能層とを一体に積層して構成されていてもよい。その場合、クッション機能層が弾力性を有するエラストマー系高分子材料又は発泡高分子材料により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及びウエハ押付クッションシートの双方又は一方の電気的な表面抵抗が１０⁸〜１０¹⁰Ωの範囲にあるとよい。

本発明によれば、ウエハ載置トレイ上面の半導体ウエハ載置位置には弾力性のあるウエハ載置クッションシートが配置され、そのクッションシートにはトレイに対して着脱自在に吸着される着脱自在吸着面が形成されているので、半導体ウエハが搬送中等に破損することがなく、しかも必要に応じてクッションシートをトレイに対し簡便に脱着して容易に洗浄したり交換したりすることができる。

以下に、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、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が形成された一対のベーストレイ２が取り付けられている。

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成形された各ウエハ載置トレイ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。ただし、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、短く「載置クッション５」と略称する）に載せられるようになっている。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の上面の環状シール部材６より外縁寄りの位置には、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、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。１０は、結合孔８と結合フック９との係合を外すフック外しキー（図示せず）を差し込むためのキー差込孔である。

図３と図４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す側面断面図である。ただし、結合フック９の断面を図示するために、異なる断面位置の図を複合して示している。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いる。これは、ウエハ載置トレイ１に載せられた半導体ウエハＷがウエハ載置トレイ１から簡単に滑り落ちないために有効である。

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。そのような載置クッション５は、半導体ウエハＷを外部からの衝撃等から保護する弾力的なクッションとして機能するクッション機能層５Ａと、ウエハ載置トレイ１の底面１３に対して着脱自在に吸着される着脱自在吸着面を有する吸着機能層５Ｂとを積層一体化して構成されている。そのうちのクッション機能層５Ａは、例えば発泡ウレタン等のような発泡高分子材料又はエラストマー系高分子材料等のような弾力性を有する高分子材料により形成されている。

載置クッション５の裏面側の層を形成する吸着機能層５Ｂは、例えば周囲に化学的悪影響を及ぼし難い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で形成されている。そして、図５に略示されるように、発泡体からなる吸着機能層５Ｂに多数形成された気泡５ｈのうち吸着機能層５Ｂの裏面位置で外気に向かって開口する気泡５ｈ′が各々微細吸盤として機能する。したがって、この実施の形態の吸着機能層５Ｂはその裏面全面が微細吸盤になっており（但し、裏面の一部であっても差し支えない）、微細吸盤を吸着相手であるウエハ載置トレイ１の底面１３に押し付けることにより、微細吸盤が底面１３に吸着固定された状態になる。なお、そのような吸着力を確保するために、ウエハ載置トレイ１の底面１３は滑面に形成することが望ましい。また、吸着機能層５Ｂの微細吸盤（気泡５ｈ′）の平均直径は１０μｍ程度以上で５０μｍ程度以下であることが望ましい。なお、気泡５ｈは連続気泡又は独立気泡のどちらでもよく、図５には単純化して略示してある。

このように構成された載置クッション５は、ウエハ載置トレイ１の底面１３に対してある程度以上の力で全面にわたって押し付ければ、吸着機能層５Ｂの裏面の吸着作用によってウエハ載置トレイ１の底面１３に吸着固定された状態になる。その結果、ウエハ載置トレイ１を単独で傾けても載置クッション５がウエハ載置トレイ１から滑り落ちるおそれがない。そして、載置クッション５を手で摘んである程度以上の力で引っ張れば、図１に示されるようにウエハ載置トレイ１の底面１３から載置クッション５を簡単に取り外すことができる。したがって、載置クッション５を必要に応じてウエハ載置トレイ１から取り外して洗浄したり交換したりすることができる。

図３に戻って、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、短く「押付クッション１５」と略称する）が着脱自在に吸着されている。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、弾力的なクッションとして機能するクッション機能層１５Ａと、ウエハ載置トレイ１の裏面（下面）１４に対して着脱自在に吸着される着脱自在吸着面を有する吸着機能層１５Ｂとを積層一体化して構成されている。

この実施の形態の押付クッション１５を形成しているクッション機能層１５Ａと吸着機能層１５Ｂは、前述の載置クッション５を形成しているクッション機能層５Ａと吸着機能層５Ｂと同じ構成になっている。したがって、押付クッション１５はウエハ載置トレイ１の裏面１４に着脱自在に吸着固定することが可能であり、手で摘んである程度以上の力で引っ張れば、図１に示されるように、ウエハ載置トレイ１の裏面１４から簡単に取り外して洗浄したり交換したりすることができる。

再び、図３、図４に戻って、結合フック９はウエハ載置トレイ１の裏面から突出する細長い軸部の先端に、外方にＬ字状に折れ曲がったフック部が一体に形成された構成になっている。したがって、図４に示されるように、ウエハ載置トレイ１をその下位置のウエハ載置トレイ１に重なり合う状態に載せて押し付けると、結合フック９の軸部が弾性変形しながらフック部が結合孔８内に入り込んだ後、結合フック９が弾性変形前の元の形状に戻る。その結果、結合フック９のフック部が結合孔８に抜け出せない状態に係合して、重なり合う二つのウエハ載置トレイ１どうしが結合された状態になる。

すると、下側のウエハ載置トレイ１に取り付けられている環状シール部材６が全周にわたって上側のクッションシート付ウエハ収納容器の裏面で押しつぶされた状態になり、その内側の半導体ウエハＷが収容された空間が外部からシールされた状態になる。その結果、下側のウエハ載置トレイ１に載せられている半導体ウエハＷが、下側の載置クッション５と上側の押付クッション１５との間に弾力的に挟み付けられた状態になって、外部からの衝撃等の影響を直接受けることなく安全に保持される。このようにして、半導体ウエハＷを載せたウエハ載置トレイ１を適宜の数だけ重ね合わせて結合させた状態で安全に搬送及び保管することができる。

そして、半導体ウエハＷを取り出す時には、図６に示されるように、図示されていないフック外しキーをキー差込孔１０から差し込んで、結合フック９の軸部を弾性変形させる。それによって、結合フック９が結合孔８から外れる状態になるので、上側のウエハ載置トレイ１を持ち上げて下側のウエハ載置トレイ１と分離することができる。その時、半導体ウエハＷは下側のウエハ載置トレイ１の載置クッション５上に載った状態になっているので、そのままの状態で半導体ウエハＷに検査を施すことができる。

図７は、本発明に係る第２の実施の形態であるクッションシート付ウエハ収納容器を示しており、載置クッション５の半導体ウエハＷに接触する側の面に、半導体ウエハＷに対して着脱自在に吸着される着脱自在吸着面を有する吸着機能層５Ｃを積層一体化したものである。その吸着機能層５Ｃの構成は前述の第１の実施の形態に示した吸着機能層５Ｂが有する構成と同様であり、着脱自在吸着面が多数の微細吸盤で形成されている。その他の構成は第１の実施の形態と同様である。

その結果、この実施の形態においては、半導体ウエハＷを載せた載置クッション５と半導体ウエハＷとが着脱自在に吸着されるので、半導体ウエハＷを常に反りのない平坦な状態を保つことができる利点がある。ただし、半導体ウエハＷをウエハ載置トレイ１から取り外す際に、載置クッション５がウエハ載置トレイ１側に吸着された状態を維持するように、半導体ウエハＷに対する吸着機能層５Ｃの吸着力が、ウエハ載置トレイ１に対する吸着機能層５Ｂの吸着力より小さく設定されている。そのようにするには、ウエハ載置トレイ１に対する吸着機能層５Ｂと半導体ウエハＷに対する吸着機能層５Ｃの微細吸盤（気泡５ｈ′）の大きさを適宜に相違させることで、容易に設定することができる。

ところで、半導体ウエハＷの電気的な表面抵抗は一般に１０⁹Ω程度であり、半導体ウエハＷの表裏両面に接触する載置クッション５と押付クッション１５の表面抵抗をそれと同程度にすることで、半導体ウエハＷとの接触面へのゴミの付着や半導体ウエハＷに形成された電子回路への電気的悪影響等を抑制することができる。したがって、載置クッション５と押付クッション１５の双方又は一方の表面抵抗が１０⁸〜１０¹⁰Ωの範囲にあるとよく、最も望ましくは、載置クッション５と押付クッション１５の表面抵抗が共に半導体ウエハＷと同じ１０⁹Ω程度であるとよい。

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、例えば、載置クッション５と押付クッション１５は各々、必ずしも半導体ウエハＷ全面を受けなくてもよい。また、トレイ結合機構は、結合フック９を結合孔８に係合させる構造に限らず、それ以外のどのような構造のものであっても差し支えない。

本発明に係る第１の実施の形態を示すウエハ載置トレイからクッションシートが取り外される状態の側面断面図である。 本発明に係る第１の実施の形態を示すクッションシート付ウエハ収納容器の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斜視図である。 本発明に係る第１の実施の形態を示す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。 本発明に係る第１の実施の形態を示す二つのウエハ載置トレイが結合された状態の側面断面図である。 本発明に係る第１の実施の形態を示す吸着機能層の略示断面図である。 本発明に係る第１の実施の形態を示すウエハ載置トレイどうしの結合が解かれる状態の部分断面図である。 本発明に係る第２の実施の形態を示す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。

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 クッション機能層
５Ｂ 吸着機能層
５Ｃ 吸着機能層
８ 結合孔（トレイ結合機構）
９ 結合フック（トレイ結合機構）
１３ 底面
１４ 裏面
１５ 押付クッション（ウエハ押付クッションシート）
１５Ａ クッション機能層
１５Ｂ 吸着機能層
Ｗ 半導体ウエハ

Claims (11)

1. 半導体ウエハを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る構成を有し、
   上記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、そのウエハ載置クッションシートは、弾力的なクッションとして機能する上側のクッション機能層と、上記ウエハ載置トレイの上面に対して着脱自在に吸着される着脱自在吸着面を有する下側の吸着機能層とを積層一体化して形成され、
   その着脱自在吸着面は多数の微細吸盤により形成されていて、その微細吸盤を上記ウエハ載置トレイの上面に押し付けることにより、その微細吸盤と上記ウエハ載置トレイの上面とが吸着固定された状態になるものにおいて、
   上記ウエハ載置クッションシートの上記半導体ウエハに接触する側の面に、上記半導体ウエハに対して着脱自在に吸着される着脱自在吸着面を有する吸着機能層が上記クッション機能層と積層一体化して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. 上記ウエハ載置クッションシートは上記半導体ウエハの略全面を載せられる大きさに形成されていて、そのウエハ載置クッションシートの裏面側の一部又は全面に上記着脱自在吸着面が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. 上記複数のウエハ載置トレイ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設けられている請求項１又は２記載のクッションシート付ウエハ収納容器。
4. 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３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。
5. 上記ウエハ押付クッションシートは、弾力的なクッションとして機能する下側のクッション機能層と、上記ウエハ載置トレイの裏面に対して着脱自在に吸着される着脱自在吸着面を有する上側の吸着機能層とを積層一体化して形成されている請求項４記載のクッションシート付ウエハ収納容器。
6. 上記半導体ウエハに対する上記ウエハ載置クッションシートの吸着力が、上記ウエハ載置トレイに対する上記ウエハ載置クッションシートの吸着力より小さく設定されている請求項１ないし５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. 上記微細吸盤の平均直径が１０μｍ〜５０μｍの範囲に形成されている請求項１ないし６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. 上記微細吸盤が、連続気泡型又は独立気泡型の発泡体の気泡が外気に開口した状態のもので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. 上記微細吸盤が、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で形成されている請求項７又は８記載のクッションシート付ウエハ収納容器。
10. 上記発泡ゴム系高分子材料が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である請求項９記載のクッションシート付ウエハ収納容器。
11. 上記ウエハ載置クッションシート及び上記ウエハ押付クッションシートの双方又は一方の電気的な表面抵抗が１０⁸〜１０¹⁰Ωの範囲にある請求項４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。
    

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