JP5118560B2

JP5118560B2 - ウエハ収納キャリア

Info

Publication number: JP5118560B2
Application number: JP2008155128A
Authority: JP
Inventors: 勝弘芳野
Original assignee: Lapis Semiconductor Co Ltd
Current assignee: Lapis Semiconductor Co Ltd
Priority date: 2008-06-13
Filing date: 2008-06-13
Publication date: 2013-01-16
Anticipated expiration: 2028-06-13
Also published as: JP2009302287A; US20090308784A1

Description

本発明は、半導体ウエハを収納及び搬送するためのウエハ収納キャリアに関するものである。

半導体素子の材料となる半導体ウエハ（以下、単にウエハと称する）は、略円柱状のシリコン単結晶の塊（インゴット）を所定の厚さで薄くスライスした円盤状の板である。かかるウエハの厚さは、半導体製造工程中の取り扱いの容易さの観点から一般に、０．５ｍｍから１．０ｍｍ程度であるが、半導体デイバスの寸法及び特性上の観点から、その厚さが１５０μｍ以下となるような薄厚ウエハも製造されている。

上述したようなウエハの保管及び半導体素子製造工程間の移動においては、ウエハ同士を接触しないようにウエハ収納キャリアを従来から利用している。ウエハ収納キャリアを利用する理由としては、ウエハ同士が接触するとウエハ表面に傷が付くこと、ウエハが破損すること及び表面同士が静電気等で張り付いてしまうこと等の問題を回避するためである。また、スライスされた複数のウエハを１枚ずつ次工程の装置に容易に搬入可能とすることも理由の１つである。

一般的なウエハ収納キャリアの構造は、略立法体であって、その一つの面が開口し該立法体内部にウエハを収納可能とする空隙を有する構造である。例えば、図１（ａ）に示されているウエハ収納キャリア１は、天井部２を含んでいる。天井部２には、左壁部３及び左壁部３に対向した右壁部４が接続されている。天井部２に対向した面には、底面部５が左壁部３及び右壁部４に接続されている。天井部２、左壁部３、右壁部４及び底面部５によって形成される２つの矩形開口端面の一方を閉塞する部分に、背面壁部６が更に設けられている。また、ウエハＷの搬入出方向に対して左右の側面である左壁部３及び右壁部４には、内部に向かって複数の凸部７を有している。ウエハ収納キャリア１内に搬入されたウエハＷは左右の凸部７によって支持される。具体的なウエハ支持は、図１（ｂ）に示されているように、上下方向に位置する２つの凸部７によって形成される２つのキャリア間の隙間であるポケット８にウエハの端部が位置決めされることで、ウエハＷはウエハ収納キャリア１内に支持且つ収納される。

また、特許文献１には、ウエハの両端及び中央部で支持することによって、熱処理におけるウエハの反りを防止しすることができるウエハの熱処理装置が開示されている。
ＷＯ２００４／００１８３５

特許文献１に開示された熱処理装置の構造及び図１に示されているウエハ収納キャリア１（以下、熱処理装置及びウエハ収納キャリア１の両方を収納キャリアと称する）は、左右の部分に設けられた支持部（図１においては、凸部７）によってウエハＷの端部を支持する構造である。

上述した収納キャリアにウエハＷを搬入する場合において、一般的にウエハＷの中央部分を支持して搬入している。しかしながら、ウエハの重量及び加工時の仕上がり形状を要因としてウエハＷが反っている状態においては、ウエハＷの中央部と端部との鉛直方向の位置が異なるため、ウエハＷの中央部がウエハ収納キャリア内に搬入された場合でも、ウエハＷの両端が収納キャリアの支持部と接触する場合がある。かかる接触は、ウエハＷを傷つけ又はウエハＷの破損原因となる。

また、図１に示されているウエハ収納キャリア１においては、隣接するウエハＷの反り方向が逆である場合には、ウエハＷの中央部で隣接するウエハ同士が接触するという問題点もある。更に、ウエハＷを搬出する場合においても、隣接するウエハ同士が接触又は通常の状態（すなわち、反りがないウエハ同士が隣接する状態）よりも近接していると、取り出すウエハＷ以外のウエハに搬入出装置のアーム等が接触して、ウエハの破損の原因となる問題点もある。

本発明は、以上の如き事情に鑑みてなされたものであり、ウエハの反り状態に依存することなく、ウエハの傷及び破損の発生を防止することができるウエハ収納キャリアを提供する。

上述した課題を解決するために、平板状の天井板と、前記天井板の左右両端に固定されて互いに向かい合う側壁板と、前記天井板と前記側壁板とが形成する２つの矩形開口端面の一方を閉塞する後壁板と、前記後壁板の左右方向における中央部に植設されて前記矩形開口面の他方に向かって伸長する少なくとも２本の支持杆からなるウエハ支持棚と、を有することを特徴とするウエハ収納キャリアが提供される。

また、前記ウエハ支持棚のウエハ支持平面は、前記天井板に平行であっても良い。更に、前記ウエハ支持棚は複数であっても良い。

また、前記支持杆は、テフロン（登録商標）製チューブによって被覆された金属棒であっても良い。更に、前記支持杆の断面形状は円形であっても良い。

また、前記側壁板及び前記後壁板が前記天井板に対して着脱自在であっても良い。

天井板と天井板の左右両端に固定された２枚の側壁板とが形成する２つの矩形開口端面の一方を閉塞する後壁板の左右中央部に、矩形開口面の他方に向かって伸長して、ウエハ支持棚を構成する少なくとも２本の支持杆が植設されている故、ウエハの反り返り状態に依存することなく、ウエハの傷及び破損の発生を防止することができる。

発明を実施するための形態

以下、本発明の実施例について添付図面を参照しつつ詳細に説明する。

先ず、図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）及び図３を参照しつつ、本発明の実施例としてのウエハ収納キャリア１０について詳細に説明する。

図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）及び図３に示されているように、ウエハ収納キャリア１０は、平板状の天井板１１を含んでいる。ここで天井板１１の平面をＸ−Ｙ平面とし、これに垂直な方向をＺ軸方向とする。天井板１１の左右方向すなわちＸ軸方向における両端に互いに向かい合って左側壁板１２及び右側壁板１３が固定されている。左側壁板１２及び右側壁板１３はネジ１４によって天井板１１に固定されている。天井板１１に左側壁板１２及び右側壁板１３が固定されることで、Ｘ−Ｚ平面に２つの矩形開口端面が形成されることとなり、かかる矩形開口端面の一方（図２（ａ）においては、Ｙ方向にプラス側に位置する面）を閉塞する位置であって、天井板１１、左側壁板１２及び右側壁板１３の端部にネジ１５によって後壁板１６が固定されている。上述した矩形開口端面の閉塞されていない面（図２（ａ）においては、Ｙ方向にマイナス側に位置する面）は、ウエハの搬入出が行われる開口面となる。左側壁板１２及び右側壁板１３の天井板１１と接続されている端部とは異なる端部には、左底板１７及び右底板１８がネジ１９によって固定されている。左底板１７と右底板１８とは、その中央部において連結棒２０によって接続されている。連結棒２０によって、左側壁板１２及び右側壁板１３のＸ軸方向におけるずれ及びゆがみを防止することができる。上述した、天井板１１、左側壁板１２、右側壁板１３、後壁板１６、左底板１７、右底板１８及び連結棒２０によって囲まれた空間がウエハの支持領域２１となる。また、天井板１１、左側壁板１２、右側壁板１３、後壁板１６、左底板１７及び右底板１８は、カーボンを含まない停電防止可能な樹脂であっても良い。

天井板１１の上面（すなわち、支持領域２１とは逆側の面）には、ウエハ収納キャリア１０の持ち運びを容易にするための持ち手部２２が固着されている。例えば、持ち手部２２は、略Ｕ字型の形状であっても良い。

左底板１７及び右底板１８の所定の位置には、Ｚ軸方向に延びてその一端が天井板１１に固定されるストッパ２３の他端が固定されている。図２（ａ）に示されているように、ストッパ２３はウエハ収納時のウエハのＹ軸方向における位置決めを行うために設けられており、ウエハが収納時において後壁板１６に接することなく且つ支持領域２１から露出することがない位置に設けられている。ストッパ２３は、金属以外の材料であって、例えば樹脂であっても良い。ストッパ２３はウエハと接触するため、その材料が金属であるとウエハの表面が金属汚染する可能性があるからである。

後壁板１６のＸ軸方向における中央部には、Ｚ軸方向に延びた矩形の開口２４が設けられている。開口２４を介して支持領域２１に支持されているウエハの有無をセンサ等で確認可能とするために設けられている。また、後壁板１６の左右方向における中央部（すなわち、Ｘ軸方向における中央部）には、開口２４を挟んで複数の支持杆２５が植設されている。支持杆２５は、後壁板１６から上述した矩形開口端面の閉塞されていない面（すなわち、Ｙ方向にマイナス側）に向かって伸長している。なお、支持杆２５は、テフロン（登録商標）製チューブによって被覆された金属棒を使用することが望ましい。支持杆２５はウエハと接触するため、金属棒をそのまま使用するとウエハの表面が金属汚染する可能性があるからである。また、ウエハとの接触面積を少なくする観点から、支持杆２５のＸ−Ｚ平面における断面形状は円形状であることが望ましい。なお、支持杆２５の後壁板１６における植設位置については、後述する。

次に、図４（ａ）、（ｂ）を参照しつつ、後壁板１６への支持杆２５の植設方法について詳細に説明する。

図４（ａ）に示されているように、後壁板１６の支持杆２５が植設される位置には、貫通孔２６が形成されている。Ｘ−Ｚ平面における貫通孔２６の断面形状は、支持杆２５と略同一であり、例えば、円形状である。また、Ｙ−Ｚ平面における貫通孔２６の断面形状は、所定の段差を有する形状である。すなわち、貫通孔２６は、直径が小さい小開口部２６ａと、直径が大きい大開口部２６ｂとから構成されている。また、貫通孔２６の直径は、Ｙ軸プラス側（すなわち、ウエハ収納キャリア１０の外部側）において直径が大きく、Ｙ軸マイナス側（すなわち、支持領域２１側）において直径が小さくなっている。ここで、貫通孔が大きい、小さいとは、相対的な差であって、直径の絶対値を基準にしてはいない。

支持杆２５の支持部２５ａの直径は小開口部２６ａの直径より少し小さく、支持杆２５のヘッド部２５ｂの直径は貫通孔２６の大開口部２６ｂの直径より少し小さい。ここで、少し小さいとは、貫通孔２６に支持杆２５が嵌挿することができ、且つ、支持杆２５が
Ｚ軸方向に容易に変移すること（例えば、支持杆２５がＹ軸マイナス方向に向かって下り傾斜となること）がない程度に小さいことをいう。

従って、矢印３ａの方向に向かって支持杆２５を貫通孔２６に嵌挿すると、支持杆２５のヘッド部２５ｂが貫通孔２６の小開口部２６ａと大開口部２６ｂとの段差部分に接触するため、支持杆２５は図４（ｂ）に示されている状態より支持領域２１に向かっては進行することができない。また、貫通孔２６に支持杆２５が嵌挿された状態において、ヘッド部２５ｂを覆うようにさらに取外し自在なヘッドキャップ（図示せず）を嵌挿しても良い。かかるヘッドキャップによって支持杆２５の変移を防止することが可能となる。

なお、貫通孔２６に支持杆２５が嵌挿された状態において、後壁板１６とヘッド部２５ｂとが面一になるようにヘッド部２５ｂの大きさを調整しても良い。また、支持杆２５の表面の一部及び貫通孔２６の表面に所望の溝を設けて、支持杆２５と貫通孔２６とを螺合させても良い。

次に、図５を参照しつつ、ウエハの搬入出及び支持について詳細に説明する。

図５に示されているように、後壁板１６には開口２４を挟んでＸ軸方向に並列して（すなわち、開口２４を介して隣り合って）、２本の支持杆２５が設けられている。また、Ｘ軸方向に並列して植設された２本の支持杆２５の位置関係は、後壁板１６のＸ軸の方向における中心を対称軸として左右対称である。更に、Ｘ軸方向に並列して植設された２本の支持杆２５は、Ｙ軸方向において略同一の高さ位置に植設されている。Ｘ軸方向に並列して植設された２本の支持杆２５は、対をなして破線で示された破線で示された支持棚４１が形成する。ここで支持棚４１を形成するということは、Ｘ軸方向に並列した２本の支持杆２５がＸ軸に平行にウエハを支持する故、かかる２つの支持杆２５がＸ軸方向に伸長する支持棚４１として機能するということである。支持棚４１を形成する２本の支持杆２５はＸ軸に並列していることから、支持棚４１のウエハ支持平面は天井板１１と平行となる。

また、後壁板１６にはＺ軸方向おいて所定の間隔をおいて、１２本の支持杆２５が並列に植設されている。すなわち、Ｚ軸方向において列をなして植設されている。すなわち、支持領域２１には支持杆２５によって１２個の支持棚４１が形成されることとなる。なお、支持杆２５の数量は図５に示された数に限定されることなく、ウエハの反り及びウエハ収納キャリア１０自体の寸法によっても変化するため、形成される支持棚４１の数量も変化することとなる。

支持杆２５が開口２４を挟んで後壁板１６の左右方向における中央部に植設されていることから、上側（Ｚ軸プラス側）及び下側（Ｚ軸マイナス側）に反ったウエハを搬入する場合においても、ウエハ端部が支持領域２１を構成する部材と接触することがない。従って、ウエハを搬入する場合に各ウエハ端部のＺ軸方向の位置を考慮することなく、各ウエハ中央部分のＺ軸方向の位置に基いて容易にウエハ搬入の位置決めを及びウエハ搬入を行うことができる。

また、図５に示されているように、ウエハ収納キャリア１０にはウエハＷ１からＷ５が収納されている。ウエハＷ１、Ｗ２及びＷ４は上側（Ｚ軸プラス方向）に反っており、ウエハＷ３は下側（Ｚ軸マイナス方向）に反っている。また、ウエハＷ５は反りがない。

互いに反りの方向が異なるウエハＷ２とウエハＷ３とは、ウエハ両端部ではウエハ間隔（ウエハＷ２とウエハＷ３との距離）が短く、ウエハ中央部においてはウエハ間隔がほぼ同じ又は少し広がっている。ウエハ中央部においてはウエハ間隔が支持杆２５のピッチと同等又はそれ以上であるため、ウエハの搬出工程において、ウエハの搬入出装置のアーム等が隣接するウエハに接触することもない。従って、ウエハの搬出工程においてウエハの反りは無視することができる。また、ウエハ端部における接触を防止するために、支持杆２５のピッチ幅を約４．７６から９．５２ｍｍの間において、ウエハの反り状態に応じて設定しても良い。例えば、後壁板１６のＺ軸方向に２．３８ｍｍ以下の間隔で貫通孔２６を設けて、ウエハの反り状態に応じて支持杆２５の嵌挿位置を決定しても良い。

また、互いに反りの方向が異なるウエハＷ３とウエハＷ４とは、ウエハ両端部ではウエハ間隔が広く、ウエハ中央部においてはウエハ間隔が支持杆２５のピッチとほぼ同じ又は少し狭くなっている。しかしながら、ウエハ中央部で支持杆２５によって支持されていることから、ウエハの反りに起因したウエハ中央におけるＺ軸方向の変移は非常に小さく、ウエハの搬出工程においてウエハの搬入出装置のアーム等が隣接するウエハに接触する問題は発生しない。従って、かかるようなウエハの支持状態においても、ウエハの搬出工程におけるウエハの反りは無視することができる。

なお、上述した中央部とは後壁板１６のＸ軸方向における中心により近い位置であることが望ましいが、従来のウエハ端部を支持する以外の位置についても含まれるものとする。具体的には、後壁板１６のＸ軸方向における中心よりも端部のほうが近い位置に支持杆２５が植設されても良い。

また、ウエハ収納キャリアは複数のネジで固定されていることから、各部材が脱着自在であって個別に破損した部材を取り替えることができる。更に、各部材が脱着自在であることから、各部材ごとに洗浄することができる。

以上のように、本実施例によるウエハ収納キャリア１０によれば、天井板１１及び天井板１１の左右両端に固定された左側壁板１２並び右側壁板１３が形成する２つの矩形開口端面の一方を閉塞する後壁板１６の左右中央部に、矩形開口面の他方に向かって伸長して、ウエハ支持棚４１を構成する少なくとも２本の支持杆２５が植設されている故、ウエハの反り返り状態に依存することなく、ウエハの傷及び破損の発生を防止することができる。

第１の実施例においては、後壁板１６に開口２４を挟んでＺ軸方向に２列の支持杆２５の列を形成したが、支持杆２５の列を開口２４の左右に２列以上ずつ形成するように支持杆２５を植設しても良い。かかるウエハ収納キャリアについて、図６及び図７を参照しつつ詳細に説明する。なお、第１の実施例と同様の部分については、同一符号を使用してその説明は省略する。

図６に示されているように、後壁板１６には開口２４を中心としてＸ軸マイナス側に２本、Ｘ軸プラス側に２本の支持杆２５が並列して植設されている。また、Ｘ軸マイナス及びプラス側に植設された支持杆２５の位置関係は、後壁板１６のＸ軸の方向における中心を対称軸として左右対称である。更に、Ｘ軸方向に並列して植設された４本の支持杆２５は、Ｙ軸方向において略同一の高さ位置に植設されている。Ｘ軸方向に並列して植設された４本の支持杆２５は、組をなして破線で示された破線で示された支持棚５１が形成する。支持棚５１の形成については、第１の実施例の数量が２本から４本に変更されただけであるため、その説明は省略することとする。なお、第１の実施例と同様に、支持棚５１の支持平面は天井板１１と平行である。

また、Ｚ軸方向においては、第１の実施例と同様に所定の間隔をおいて１２本の支持杆２５が並列に植設されているため、Ｚ軸方向において支持杆２５の列が４列形成されている。

第２の実施例におけるウエハ収納キャリア５０は、Ｘ軸方向における支持杆２５の数量が増加しているため、第１の実施例によるウエハ収納キャリア１０よりも、ウエハを安定して支持することができるメリットがある。

また、図７に示すように、Ｘ軸方向に並列に植設された支持杆２５のうち開口２４に近接する支持杆２５のみを取り外しても良い。すなわち、Ｘ軸方向に並列して植設される支持杆２５の植設位置をウエハの反りに応じて選択的に変更しても良い。図７においては、貫通孔２６をＸ軸方向に４つ設けているが、Ｘ軸方向における貫通孔２６の数量を更に増やすことによって、ウエハの支持位置を多様に変更可能としても良い。

（ａ）は従来のウエハ収納キャリアの正面図であり、（ｂ）は図１（ａ）の一点鎖線１ｂに囲まれた部分の拡大図である。（ａ）は本発明の第１の実施例としてのウエハ収納キャリアの上面図であり、（ｂ）は本発明の第１の実施例としてのウエハ収納キャリアの正面図であり、（ｃ）は第１の本発明の実施例としてのウエハ収納キャリアの右側面図である。本発明の第１の実施例としてのウエハ収納キャリアの斜視図である。（ａ）は第１の本発明の実施例としてのウエハ収納キャリアにおける支持杆植設部分の植設前における断面図であり、（ｂ）は本発明の第１の実施例としてのウエハ収納キャリアにおける支持杆植設部分の植設後における断面図である。本発明の第１の実施例としてのウエハ収納キャリアの正面図である。本発明の第２の実施例としてのウエハ収納キャリアの正面図である。本発明の第２の実施例としてのウエハ収納キャリアの正面図である。

符号の説明

１０ウエハ収納キャリア
１１天井板
１２左側壁板
１３右側壁板
１６後壁板
１７左底板
１８右底板
２０連結棒
２１支持領域
２２持ち手部
２３ストッパ
２４開口
２５支持杆
２６貫通孔
Ｗ１〜Ｗ５ウエハ

Claims

平板状の天井板と、
前記天井板の左右両端に固定されて互いに向かい合う側壁板と、
前記天井板と前記側壁板とが形成する２つの矩形開口端面の一方に固定され、かつ左右方向の中央部において上下方向に延びる開口部を有する後壁板と、
前記後壁板の左右方向において前記開口部を挟むように植設されて前記矩形開口面の他方に向かって伸長する少なくとも２本の支持杆からなるウエハ支持棚と、を有することを特徴とするウエハ収納キャリア。
前記支持杆のピッチ幅は、約４．７６ｍｍから９．５２ｍｍの間であることを特徴とする請求項１記載のウエハ収納キャリア。
前記ウエハ支持棚のウエハ支持平面は、前記天井板に平行であることを特徴とする請求項１又は２記載のウエハ収納キャリア。
前記ウエハ支持棚は複数であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載のウエハ収納キャリア。
前記支持杆は、テフロン（登録商標）製チューブによって被覆された金属棒であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載のウエハ収納キャリア。
前記支持杆の断面形状は、円形であることを特徴とする請求項４記載のウエハ収納キャリア。
前記側壁板及び前記後壁板が前記天井板に対して着脱自在であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項記載のウエハ収納キャリア。
半導体素子の製造工程間におけるウエハ移動時に、請求項１乃至７のいずれか１項記載のウエハ収納キャリアを用いることを特徴とするウエハの移動方法。