JPH1159779A - 収納容器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】射出成形後の樹脂の収縮が等方的で、成形後の
煩雑な後処理を施す必要がなく、洗浄、乾燥、加熱処理
等においても形状変化を生じず、アウトガスの発生量が
極めて少なく、容器の使用環境下において樹脂等の磨耗
粉の発生量が極めて少なく、氷点下に曝されても十分な
機械的性能を維持することができる半導体材料の収納容
器の提供。 【解決手段】脂肪族ポリケトンを主成分とする樹脂から
なる半導体材料の収納容器。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハ等の
半導体材料を収納して、その半導体材料の損壊および汚
染を防止し、安全に輸送するための収納容器に関し、特
に、温度変化に対して安定で、磨耗粉や揮発分（アウト
ガス）の発生が少ない収納容器に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体ウエハ等の半導体材料は、保管ま
たは輸送時、あるいは所要の各種の処理を施す各工程間
を搬送される際に、半導体材料の損壊、汚損等を防止す
るために、半導体材料を収納する各種の収納容器が用い
られ、また、提案されている。例えば、半導体ウエハの
製造工程においては、所期の特性を有する半導体を、高
い歩留りで生産するためにも、半導体ウエハの損壊およ
び汚染を防止することが重要である。このような重要な
役割を有する収納容器として、特開昭６２−３３４３６
号公報、特公平２−３９８６７号公報、特開平５−３６
８２１号公報等には、樹脂製のウエハ収納枠、該枠を収
めるケース、ケースの蓋、およびウエハ押さえ治具から
なるウエハ輸送用容器が開示され、また、特公平６−３
８４１３号公報、特開平８−２８８３７７号公報等に
は、半導体製造工程において各工程間を移動するための
ウエハ搬送用カセットが開示されている。

【０００３】これらの収納容器は、従来、ポリプロピレ
ン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリカーボネート
（ＰＣ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポ
リエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）等の合成樹脂を
射出成形によって成形されたものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の収納容
器は、下記の問題があった。第一は、従来の収納容器
は、射出成形後に反りや変形を生じるものであった。例
えば、ＰＰ、ＰＥ、ＰＢＴ、ＰＥＥＫ等を射出成形して
得られる収納容器は、成形後の樹脂の収縮量が部位や方
向によって異なるため、反りや変形といった形状変化を
生じていた。この形状変化は、成形直後に認められなく
ても、残留応力等の影響により、経時的に発生すること
があった。このような樹脂の収縮に伴う形状変化の影響
を解消するために、成形後にエージング処理を施した
り、容器の一部を研削する等の、煩雑な工程を必要とし
ていた。そのため、成形後に等方的に収縮し、煩雑な後
処理を必要としない収納容器が求められていた。特に、
ＰＥＥＫを用いて成形する場合、溶融時の流動性が低い
ため、金型内で樹脂の充填不足が発生し易く、成形後の
容器に反りや変形が発生し易かった。同じ理由で、複雑
な形状の収納容器を成形し難いという欠点もあった。Ｐ
ＥＥＫは、通常、一般の樹脂より高い温度で成形される
が、金型内での流動性を改善するために、さらに高い温
度で成形することが行われる。しかし、成形機内での局
所的な過熱が生じ、ウェハの汚染原因となる熱分解物の
発生を招くおそれがあった。

【０００５】第二は、従来の収納容器は、温度変化や化
学薬品による寸法変化が大きいものであった。一般に、
収納容器は、ウエハを収納する前に、熱湯やイソプロピ
ルアルコール等の化学薬品を用いて洗浄された後、温風
で乾燥され搬送時に高温に曝される。従来のＰＰ、ＰＥ
等からなる収納容器は、このような高温の雰囲気から常
温に戻されたときに変形することがあった。また、ＰＣ
から形成される収納容器は、耐薬品性や耐熱水性が劣
り、洗浄や乾燥処理時に変形することがあった。

【０００６】第三は、従来の収納容器は、揮発物などの
アウトガスが多いものであった。収納容器が高温に曝さ
れた場合に、ウエハへの汚染原因となるアウトガスを極
力生じないことが要求されるが、従来のＰＰ、ＰＥ、Ｐ
Ｃ、ＰＢＴ、ＰＥＥＫ等から形成される輸送用容器は、
いずれもアウトガスの発生量が比較的多いものであっ
た。

【０００７】第四は、従来の収納容器は、樹脂等の磨耗
粉が多いものであった。ウエハ収納容器は、ウエハと容
器との接触、容器と搬送装置との接触、容器を構成する
樹脂部材同士の接触、容器の蓋の開閉等によって、ウエ
ハの汚染原因となる樹脂などの磨耗粉を生じないことが
求められる。従来のウエハ収納容器は、いずれも樹脂な
どの磨耗粉の発生量が多く、改善が求められていた。

【０００８】第五は、低温での機械的強度が低いことで
ある。例えば、ウエハを航空輸送する場合、容器の雰囲
気温度は氷点下まで低下することがある。従来のＰＰ、
ＰＥ、ＰＢＴから形成された輸送用容器は、氷点下にお
いて脆弱化し、破損等を生じることがあった。

【０００９】そこで、本発明の目的は、射出成形後の樹
脂の収縮が等方的で、成形後の煩雑な後処理を施す必要
がなく、洗浄、乾燥、加熱処理等においても形状変化を
生じず、アウトガスの発生量が極めて少なく、容器の使
用環境下において樹脂等の磨耗粉の発生量が極めて少な
く、氷点下に曝されても十分な機械的性能を維持するこ
とができる収納容器を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者は、これらの課
題を解決するために種々検討した結果、容器の素材とし
て、半結晶性樹脂である脂肪族ポリケトン樹脂を用いる
ことにより、収納容器に求められる各種性能を高いレベ
ルで両立させることができることを見出し、本発明を完
成するに到った。

【００１１】すなわち、本発明は、脂肪族ポリケトンを
主成分とする樹脂からなる半導体材料の収納容器を提供
するものである。

【００１２】また、本発明は、前記収納容器の具体的態
様として、シリコンウェハを輸送するための収納容器で
あって、該収納容器を構成する、ウェハ収納枠、該収納
枠を収めるケース、該ケースの蓋およびウェハ押さえ治
具のいずれかが、脂肪族ポリケトンを主成分とする樹脂
からなる収納容器を提供するものである。

【００１３】以下、本発明の収納容器について詳細に説
明する。

【００１４】本発明の収納容器は、シリコンウエハ等の
半導体ウエハ、チップ、ベアチップ、磁気メモリディス
ク素板、太陽電池用のシリコンウェハ等、あるいは各種
電子部品などの材料の輸送、搬送、貯蔵、加工処理等を
行う際に、該材料を収納・保持し、その損壊、汚損等を
防止するものである。この収納容器の形状、寸法等は、
特に限定されず、収納・保持する材料の形状、寸法等に
応じて適宜選択される。本発明の収納容器は、半導体ウ
エハ、磁気メモリディスク素板等の輸送、貯蔵用の容器
として、また、半導体製造工程、磁気メモリディスクの
製造工程等における各種の処理において、または各工程
間を搬送する途中において、半導体ウエハ、磁気メモリ
ディスク素板、太陽電池用のシリコンウェハ等、または
それらに各種加工処理を施した部材を保持、収納するた
めの搬送用容器として用いられるものである。特に、本
発明の収納容器は、半導体ウエハの輸送用の収納容器と
して最適なものである。

【００１５】この収納容器の一例として、図１に示す半
導体ウエハ収納容器１が挙げられる。この半導体ウエハ
収納容器１は、複数の半導体ウエハを個別に隔離、支持
するためのウエハ収納枠２、該ウエハ収納枠２を収める
ケース３、ケースの蓋４、ウエハ押さえ治具５、および
ガスケット６とから構成されるものである。

【００１６】ウエハ収納枠２は、対向する側壁２１ａお
よび２１ｂと、側壁２１ａと側壁２１ｂの一端を連結す
る側端壁２２と、側壁２１ａと側壁２１ｂの他端を連結
する架橋支持部２３とからなり、側壁２１ａと側壁２１
ｂの内面２４ａおよび２４ｂには、円板状の半導体ウエ
ハを矢印Ａ方向に平行して整列して収納するために、半
導体ウエハの側端を保持する溝２５ａおよび２５ｂが、
対向して穿設されている。ケース３は、ウエハ収納枠２
を収納し、該ウエハ収納枠２の下部外形に対応した内部
形状を有するものである。

【００１７】また、ケースの蓋４は、ウエハ収納枠の上
部外形に対応した内部形状を有し、ガスケット６を介し
て、ケース３と連結され、その内部に収納される半導体
ウエハを密閉して保存できるように形成されている。さ
らに、ウエハ押さえ治具５は、ウエハ収納枠２の上部に
装着され、ウエハ収納枠２の溝２５ａおよび２５ｂに個
別に隔離して収納された複数の半導体ウエハの上端を保
持する溝５１ａおよび５１ｂを有する支持部５２ａおよ
び５２ｂを有し、支持部５２ａと５２ｂは、連結部５３
ａと５３ｂによって連結された構造を有するものであ
る。

【００１８】この図１に示す半導体ウエハ収納容器にお
いて、ウエハ収納枠２は、半導体の製造工程において、
各種の処理が施される半導体ウエハを保持、収納して、
各工程間を移送するための半導体ウエハ搬送用カセット
としても用いることができるものである。

【００１９】本発明の収納容器は、脂肪族ポリケトンを
主成分とする樹脂からなるものである。この脂肪族ポリ
ケトン樹脂は、半結晶性であるため、成形後に等方収縮
し、高温雰囲気や薬品使用下においても形状変化せず、
低温での衝撃強度に優れ、樹脂からのアウトガスが少な
い、という特徴を有するものである。さらに、摺動特性
に優れており、ウェハや容器部材との接触による磨耗粉
の発生量も少ないものである。

【００２０】この脂肪族ポリケトン（以下、「ＰＫ」と
略記する）は、一酸化炭素と少なくとも１種のエチレン
性不飽和化合物との線状交互ポリマーであり、好ましく
は、少なくとも１種のエチレン性不飽和炭化水素と一酸
化炭素との線状交互ポリマーであり、例えば、分子内に
下記式（ａ）で表される繰り返し単位（Ａ）をｎ個、下
記式（ｂ）で表される構造単位（Ｂ）をｍ個有するラン
ダム共重合体からなる、半結晶性の熱可塑性脂肪族系樹
脂である。ｎは正の整数であり、ｍは０または正の整数
であり、ｍ／（ｎ＋ｍ）が０．５以下である。

【００２１】

【化１】

【００２２】前記式（Ｂ）において、Ｇはエチレン性不
飽和化合物に由来する、少なくとも３個の炭素原子を有
する基を示す。

【００２３】前記式（ａ）で表される繰り返し単位
（Ａ）と、式（ｂ）で表される繰り返し単位（Ｂ）とを
有する共重合体である脂肪族ポリケトンにおいて、Ｇを
形成するためのエチレン性不飽和化合物の中でも、エチ
レン性不飽和炭化水素としては、例えば、プロペン、１
−ブテン、２−メチルプロペン、１−ヘキセン、１−オ
クテン、１−ドデセン等のビニル基を有する化合物が例
示され、これらの中では、特にプロペンが好ましい。ま
た、エチレン性不飽和化合物の他の例として、ビニルエ
チルエーテル、Ｎ−ビニルピロリドン、ジメチルビニル
ホスホネート等を用い、エーテル、アミドまたはホスホ
ネート基等の官能基を分子内に有する重合体としてもよ
い。さらに、アリール置換基を有するエチレン性不飽和
炭化水素、例えば、スチレン、ｐ−メチルスチレン、ｐ
−エチルスチレン、ｍ−イソプロピルスチレン等を用い
ることもできる。ＰＫにおいて、Ｇは、これらのエチレ
ン性不飽和化合物の１種もしくは複数種から構成される
ものであってもよい。

【００２４】また、このＰＫは、通常、融点が１７５〜
３００℃であるものであり、２１０〜２７０℃のものが
典型的なものである。

【００２５】このＰＫの分子量は、毛細管粘度計（例え
ば、ウベローデ型粘度計）を用い、６０℃のｍ−クレゾ
ール中で測定した極限粘度数（ＬＶＮ）で、好ましくは
０．５〜１０ｄｌ／ｇ、さらに好ましくは０．８〜４ｄ
ｌ／ｇであり、特に好ましくは１〜２ｄｌ／ｇであるも
のである。ＬＶＮが小さいと、アウトガス発生量や樹脂
磨耗粉が多くなりやすく、ＬＶＮが大きいと、成形し難
くなり、ウェルドが発生しやすくなる。

【００２６】このＰＫの具体例として、Shell Chemical
s 社から市販されている、CARILONDP P-1000, R−1000
（CARILON は商標名）が挙げられる。

【００２７】さらに、本発明の収納容器は、前記ＰＫ以
外に、容器の性能を阻害しない範囲において、他の樹脂
や、酸化防止剤、安定剤、改質剤、ゴム、着色剤、補強
材等の各種添加剤を含有していてもよい。

【００２８】本発明の収納容器の製造は、ＰＫ、および
必要に応じて配合される各種成分を所要の形状に成形す
ることによって行うことができる。成形方法は、特に限
定されず、例えば、射出成形等の方法によって行うこと
ができる。

【００２９】

【実施例】以下、本発明の実施例および比較例によって
本発明をさらに具体的に説明する。

【００３０】（実施例１〜８）各例において、表１に示
す脂肪族ポリケトン樹脂を２００ｔｏｎの射出成形機に
供給し、シリンダー温度２６０℃、金型温度１２０℃、
および射出圧力１０００ｋｇ／ｃｍ² の条件で成形し
て、図１に示す６インチ径の半導体ウエハ収納容器（縦
１６５ｍｍ×横１９５ｍｍ×高さ１８５ｍｍ）１のウエ
ハ収納枠２、ケース３、蓋４、およびウエハ押さえ治具
５を製造した。得られたウエハ収納枠、ケース、蓋、ま
たはウエハ押さえ治具について、下記の方法にしたがっ
て、成形後のひずみ量、洗浄試験の変形量、低温耐衝撃
性、アウトガス発生量および磨耗粉発生量を測定または
評価した。結果を表１に示す。

【００３１】（１）成形後のひずみ量 成形されたウェハ収納枠について、まず、成形直後に、
対面する溝間距離（図１に示す長さＢ）を、Ａ方向に沿
って異なる個所で２個所測定した。その後、ウェハ収納
枠を常温で３日間放置し、成形直後と同じ個所につい
て、対面する溝間距離を測定した。測定した２個所のそ
れぞれの溝間距離について、成形直後と常温放置後の
差、すなわち変形量を求めた。この２個所のそれぞれに
ついての変形量の差の絶対値を、成形後のひずみ量とし
た。成形後のひずみ量は、寸法安定性の指標であり、こ
の値が小さいと、成形品が平行に収縮したことを示し、
逆に大きいと、成形品がひずんだことを示す。

【００３２】（２）洗浄試験の変形量 成形されたウエハ収納枠を、ウエハ専用洗浄機を用いて
イソプロピルアルコールで洗浄した後、８０℃の温風で
乾燥させた。その後、１５０℃の空気中に２分間曝し、
さらに、３０℃まで急速冷却した。このとき、ウエハ収
納枠の洗浄試験前と洗浄試験後におけるウエハ収納枠の
寸法（図１に示す長さＢ（対面する溝間距離））を測定
し、下記の式で求められる値を寸法安定性の指標とす
る。 〔（洗浄試験後長さ）−（洗浄試験前長さ）〕／（洗浄
試験前長さ）

【００３３】（３）低温耐衝撃性 図１に示す、ウエハ収納枠２、ケース３、蓋４、および
ウエハ押さえ治具５と、シリコンゴム製のガスケット６
とを組立ててなる半導体ウエハ収納容器１を、−３０℃
の雰囲気中で、１ｍの高さから落下させ、破損等の有無
を調査した。問題を生じない場合を○、破損、ひび、割
れ等を生じた場合を×と判定した。

【００３４】（４）アウトガス発生量 半導体ウエハ収納容器を切削し、切削片をバイアル瓶に
入れて密閉し、８０℃で２時間加熱した後、採取したガ
スをガスクロマトグラフィーに供し、各種ガス成分に由
来するピークの総面積を算出した。ガス発生量は、ＰＰ
製収納容器について、同様にアウトガス発生量を測定
し、ガスクロマトグラフィーのピーク総面積を１００と
した場合の相対値で示した。

【００３５】（５）磨耗粉発生量 半導体ウエハ収納容器にＲＣＡ（アンモニア、過酸化水
素、水）洗浄したウエハ２５枚を収納し、航空輸送を２
時間、陸上輸送を６時間行った。その後、１ヶ月保管し
た場合のウエハ表面への磨耗粉（０．３μｍ以上）の付
着数を調査した。ウエハ１個あたりの磨耗粉の数が５個
以下を○、６〜２０個を△、２０個を超える場合を×と
判定した。

【００３６】（比較例１〜５）各例において、ＰＥ，Ｐ
Ｐ，ＰＢＴ，ＰＣまたはＰＥＥＫの各樹脂を用いて射出
成形し、図１に示す形状の半導体ウエハ収納容器を製造
した。得られた各容器について実施例１と同様に、成形
後のひずみ量、洗浄試験の変形量、低温耐衝撃性、アウ
トガス発生量および磨耗粉発生量を測定または評価し
た。結果を表１に示す。

【００３７】

【表１】

【００３８】注 ＊１ ＬＶＮ：極限粘度数（６０℃の
ｍ−クレゾール中で測定） ＊２ ＰＫ：前記式（ｂ）のＧが下記式（ｇ−１）で
表される構造単位である脂肪族ポリケトン ＊３ ＰＫ：前記式（ｂ）で表される繰り返し単位
（Ｂ）を有しない脂肪族ポリケトン ＊４ ＰＫ：前記式（ｂ）Ｇが下記式（ｇ−２）で表
される構造単位である脂肪族ポリケトン ＊５ ＰＫ：前記式（ｂ）Ｇが下記式（ｇ−３）で表
される構造単位である脂肪族ポリケトン

【化２】

【００３９】表１に示す結果から、ＰＫを素材とする半
導体ウエハ収納容器は、（１）〜（５）のすべての評価
項目において、比較例に示す従来の樹脂（ＰＥ，ＰＰ，
ＰＢＴ，ＰＥＥＫ，ＰＣ）からなる収納容器よりも優れ
たものであることが分かる。ＰＫを素材とする半導体ウ
エハ輸送用容器を実際に使用してみたところ、航空輸送
や洗浄、乾燥処理等のいずれの使用環境下においても全
く問題を生じず、好適に用いることができた。

【００４０】

【発明の効果】本発明の収納容器は、成形後の変形が少
なく、温度の変化、あるいは熱水、薬品等による洗浄、
乾燥、加熱処理等においても寸法安定性に優れるため形
状変化を生じず、アウトガスの発生量が極めて少なく、
容器の使用環境下において樹脂等の磨耗粉の発生量が極
めて少なく、氷点下、例えば、−３０℃においても耐衝
撃性等の機械的強度に優れ、十分な機械的性能を維持す
ることができるものである。また、ＰＥＥＫのような高
い成形温度も必要としない。

【００４１】そのため、本発明の収納容器は、寸法精度
が良く、航空輸送時などの低温下においても優れた耐衝
撃特性を有し、破損や変形が生じない。また、航空輸送
時の減圧下においても高い気密性を有し、ゴミ等の異物
の侵入を防ぐことができる。さらに、容器の開閉が容易
であり、開閉時や輸送時に、樹脂等の磨耗粉の発生量が
極めて少ない。さらにまた、耐熱性、耐薬品性に優れ、
熱湯やイソプロピルアルコール等による洗浄工程や乾
燥、加熱工程においても形状を維持するほか、揮発分
（アウトガス）の発生量が極めて少ない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 半導体ウエハ収納容器の一例を説明する図。

【符号の説明】

１ 半導体ウエハ収納容器 ２ ウエハ収納枠 ３ ケース ４ 蓋 ５ ウエハ押さえ治具 ６ ガスケット ２１ａ，２１ｂ 側壁 ２２ 側端壁 ２３ 架橋支持部 ２４ａ 側壁２１ａの内面 ２４ｂ 側壁２１ｂの内面 ２５ａ，２５ｂ 溝 ５１ａ，５１ｂ 溝 ５２ａ，５２ｂ 支持部 ５３ａ，５３ｂ 連結部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ▲高▼木 正人 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎製 鉄株式会社技術研究所内 (72)発明者 中村 正志 東京都千代田区内幸町２丁目２番３号 川 崎製鉄株式会社東京本社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】脂肪族ポリケトンを主成分とする樹脂から
   なる半導体材料の収納容器。