JPWO2004087535A1 - 半導体ウエハの容器 - Google Patents

Abstract

１対の外殻３を底部１と蓋部２とに使い分けて半導体ウエハ１７を収納する容器Ｂである。外殻３は、板面に内側立上り部４と、外側立上り部５とを有している。内側立上り部４は、内部にウエハの収納空間を形成する部分であり、外側立上り部５は、容器Ｂの外壁として外殻３に開口を形成し、内側立上り部４内のウエハを容器の外壁から隔離する。容器Ｂの外面側となる外殻３の板面には、線対称位置にボス８とボス穴９の対を有している。対の外殻３の開口を互いに向き合わせた状態で一方の外殻のボス８を他方の外殻のボス穴９に差し込み、両外殻３，３の組合せの位置決めを行なう。

Description

本発明は、半導体ウエハの輸送、保管用の容器、特に１枚の半導体ウエハを収納する半導体ウエハの容器に関するものである。

半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」という）は、例えばシリコン単結晶インゴットを薄い円板状に切り出したもので、その外径は例えば２〜１２インチ程度まで各種の大きさのものがある。ウエハの表面には、多数のＬＳＩ等の回路が形成され、後に個々の回路ごとにチップに切断され、個々のチップはパッケージングされ、半導体装置に加工される。
ところで、上記インゴットをウエハに切り出す工程と、上記ウエハに回路を形成する工程と、このウエハをチップに切断してパッケージングする工程とは、通常、別の場所で行われることが多いため、ある工程が行われたのち、その場所から次の工程が行われる場所へウエハを運搬しなければならない。工程間でウエハを搬送するには、従来よりウエハに専用の容器が使用される。
ウエハの搬送用の容器には、複数枚のウエハが積み重ねて収納する容器と、ウエハを一枚かぎり収納する個別容器とがある。個別容器は、ＬＳＩチップ等の製造において、様々な最終製品の仕様や要求性能に対応するために使用される場合や新製品の輸送のために使用される場合がある。
このような目的に用いるウエハの個別容器として、底部と蓋部を区別する必要がないように設計されたものが提案されている（例えば先行例１（特許第３２１３９６８号）公報参照）。先行例１に記載の個別容器は、底部と蓋部となる半割の部品の開口縁に鋸歯状の突出部分を形成し、突出部分を互いにかみ合わせて底部に対する蓋部の位置を調整せずに底部に蓋部をかぶせて中空容器とするものである。
先行例１の明細書には、容器の部品に鋸歯状の突出部分をかみ合わせて容器を施蓋するのは、ロボット等による取り扱いによって、容器を載せたり、おろしたりするときに、一方の部品の上に他方の部品を単に置くだけで部品の重さで突出部分のエッジに滑り込ませて両部品を組み合わせることができるからであると説明し、この容器がロボット等による取り扱いには適応させたものであることが強調されている。
確かに、先行例１に記載の容器によるときには、ロボット等による取り扱いによって、両部品を組み合わせることができる点で優れた機能を備えているものである。しかし、容器の開閉だけがロボット操作によるすべてではなく、容器の開閉は人手によって行い、容器の搬送をロボットハンドで行なう形式のものもあり、また、ロボット操作によるときの問題点は、底部と蓋部の対応する位置を調整するだけでなく、各容器の方向や、姿勢を揃えること、あるいは、容器内に収容されたウエハの向きが統一されていることなども重要な要素であると思われるが、先行例１では、これらの点について考慮されているわけではない。
さらに、ロボットによる取り扱いの問題だけでなく、壊れやすいウエハを収納する容器本来の機能として輸送時に発生するかも知れない衝撃からウエハを保護することが重要である。この点、先行例１に記載の容器によれば、第９図に示すようにウエハＷは両部品２１、２１の開口縁に形成されたショルダー２２，２２間に挟んで保持されることになるが、万一、容器の落下などによって部品２１，２１の外周縁の突出部分２３に衝撃が加わった場合、その衝撃はほとんど緩衝されることなくショルダー２２、２２の部分からウエハＷに直接加わり、ウエハＷを破損する虞があると考えられる。
また、ウエハが収納された容器の搬送、保管などで容器を段積する場合があるが、その場合に安定性の問題、さらには、容器の材質に起因するねじれの影響によるウエハの破損防止の問題など容器を実際に使用するに際しては、さまざまな問題があるが、これらの問題についても先行例１では未解決のままに残されている。
なお、容器の製造コストの点についてみれば、底部と蓋部とに同じ形状の部品を用いることは、容器の製造用金型が１種類で良いという利点があるが、先行例１において、底部と蓋部とに同じ形状の部品を用いるのは、もっぱらロボットによる操作のためだけであって、先行例１においては、この利点には気がついていないように思われる。

解決しようとする問題点は、先行例１に記載された容器では、ロボットによる容器の底部と蓋部との組合せを容易に行なう点にのみにしか着目されていないが、実際にウエハ容器として使用するには、容器として輸送時に発生するかも知れない衝撃からウエハを保護すること、容器の段積みの問題、容器の材質に起因するねじれの影響など実際に使用するさまざまな問題があるが、これらの問題については未解決になっている点である。

本発明は、ウエハを収納する容器の底部と蓋部となる同じ形状の対の外殻を用い、一方の外殻を上下反転し、かつ両外殻を線対称に組み合わせ、同じ形状の外殻を容器の底部と蓋部とに使い分けてウエハを収納する容器を構成するものである。外殻の板面には、内部にウエハの収納空間を形成する内側立上り部と、その周囲に容器の外側立上り部を設けて内側立上り部内に収容されたウエハを外部から隔離する点、容器の内面側となる外殻の板面には、外殻の板面中心を通る軸の線対称位置に位置決め用のボスとボス穴の対を設けた点を最も主要な特徴とする。
そのほか、内側立上り部を部分的に高さを異ならせ、線対称に組み合わせたときに対の内側立上り部の合わせ目をウエハの端縁の位置からずらせて外殻に歪が生じても内側立上り部の合わせ目からウエハの端縁がはみ出さないようにしている点、回り止め用の突起ととその突起を嵌合させる切欠きの対を内側立上り部に外殻の板面中心を通る軸の線対称位置に設けた点、外殻の板面には板面を横切ってリブを付して強度を付与し、板面の薄型化を実現する点、さらに、内側立上り部と、外側立上り部との間の板面には互いに嵌合する凸部と凹部とを外殻の板面中心を通る軸の線対称位置に形成し、容器の段積みの際には内側立上り部と、外側立上り部を外側に向けて対の外殻を組み合わせ、凸部と凹部を相互に嵌合させて着座させる点が特徴である。

本発明は、同じ形状の外殻を底部と蓋部とに使い分けるので容器の在庫保有の面で有利であり、合成樹脂の射出成形で容器を成形する場合に金型製作費を削減できる。
また、内側立上り部内のウエハは外側立上り部から隔離するため、両者の間に衝撃吸収用の空間が形成されてウエハを容器に加えられる衝撃から保護することができる。
さらに、外殻の板面に板面を横切って設けたリブは外殻の強度を増大させるため、容器の薄型化が可能となる。
また、蓋部と底部との組合せの位置決めは外殻の線対称位置に設けたボスとボス穴の対の嵌合によるため、位置ずれが生ぜず、蓋部と底部との組合せ位置は自ずから決定され、さらに段積みの際には、上段の容器の底部と、下段容器の蓋部の凸部と凹部とを互いに嵌合させることによって、容器の方向を揃えて安定に積層でき、各容器内に収容するウエハの方向を同じ方向に揃えておくことによって、段積みされた各段の容器内のすべてのウエハの方向を統一して行なうことができる。
なお、ウエハの収納空間の周囲に形成される内側立上り部の高さを部分的に異ならせて内側立上り部の合わせ目をウエハの端縁の位置からずらせるため、外殻に歪が生じても内側立上り部の合わせ目からウエハの端縁がはみ出すことがなく、したがってウエハが、内側立上り部の合わせ目にはさまれて破損するような事態は回避できる。

第１図は、本発明のウエハ容器の斜視図である。
第２図は、本発明のウエハ容器の底部あるいは蓋部となる外殻の斜視図である。
第３図は、外殻を示すもので、第３図（ａ）は外殻を蓋部に用いたときの平面図、第３図（ｂ）は外殻を容器の底部に用いたときの平面図である。
第４図は、位置決め用として外殻に形成されたボスとボス穴との関係を示す容器の断面の展開図である。
第５図は、回り止めとして外殻に形成された突起と切り欠きとの関係を示す容器の断面の展開図である。
第６図は、外殻に形成されたリブ状突状の形状を示す第３図（ｂ）のＡ−Ａ線断面図である。
第７図は、容器を段積みする要領を示す略示図である。
第８図は、対の外殻を組み合わせて容器を構成し、容器内にウエハを収納する要領を示す図である。
第９図は、先行例１のウエハの容器を示す図である。

容器として輸送時に発生するかも知れない衝撃からウエハを保護し、容器を構成する部品相互の位置決めや回り止め構造を簡略化するという目的を外殻の板面に、容器の外側立上り部とは別にその内側にウエハの収納空間を形成する内側立上り部を設け、内側立上り部内にウエハを収容して外側立上り部から隔離し、対の外殻の組合せの際の位置決めは、一方の外殻のボスを他方の外殻のボス穴に差し込むことで実現した。
実施形態１
以下、本発明の実施形態１について説明する。
第１図に本発明によるウエハの容器の実施例を示す。第１図において、本発明によるウエハの容器Ｂは、互いに脱着可能に結合した底部１と蓋部２との組合せからなるものである。底部１と蓋部２とは、１面が開放された同じ形状の対の外殻を用いたものであり、容器Ｂは、底部１として開口を上向きとした一方の外殻と、蓋部２として上下反転して開口を下向きとした他方の外殻とを組み合わせて密閉容器に構成される。以下、外殻の構造を説明するときには外殻３として説明するが、対の外殻が組み合わされて容器を構成するときには、必要により底部１に用いた外殻を３ａ、蓋部２に用いた外殻を３ｂに使い分けて説明する。
第２図に開口を上向きとした一方の外殻３を示している。外殻３は透明合成樹脂製であり、外殻３の１面、対の外殻３を組み合わせたときに容器の内側となる面には、内部にウエハの収納空間を形成する内側立上り部４と、その周囲に外側立上り部５とを有している。内側立上り部４は、その内部にウエハの収納空間を形成する円環状の立上り部分であり、外側立上り部５は容器の外周壁を形成する立上り部分である。
この実施形態においては外殻３の板面の平面形状が四角形であり、その四隅には面取りを施して滑らかな曲縁を形成しており、外側立上り部５は、四角形の板面形状をかたどり、四角形の枠型に立ち上がらせている。
ウエハの収納空間を形成する内側立上り部分４は、外側立上り部５によって容器の外部から隔離される。容器を形成する外殻３の対は、第１図に示すスナップフィット６によって一体に結合されるものであり、スナップフィット６は上下の外殻の外側立上り部５と、板面とに跨って要所に形成された溝７内に嵌め込まれる。
第３図（ａ）に外殻の平面図、第３図（ｂ）に外殻の底面図を示す。外殻３の板面は透明合成樹脂のため、その１面には板面を通して他面に付された形状が透過されるが、図形が複雑になるので図示は省略してある。第３図（ａ）において、対の外殻３を組み合わせたときに容器の内側となる面には、外殻の中心Ｏを通る線、この実施形態においては、外殻３の直角座標の２軸、すなわち外殻３の中心を通る直角座標の横軸のＸ−Ｘ線及び縦軸のＹ−Ｙ線をそれぞれ軸として内側立上り部４と外側立上り部５との間の板面の線対称位置に、第４図に示すようにボス８とボス穴９の対が板面に突出形成されている。
また、第５図において、内側立ち上り部４には、外殻の中心を通る線の線対称位置、この実施形態においては、Ｘ−Ｘ線及びＹ−Ｙ線の２軸の線対称位置に内側立ち上り部４の端縁一部に立ち上がる突起１０とその突起１０を嵌合させる切欠き１１との対が形成されている。
さらに、容器の外面側となる外殻３の他の面には、放射状のリブ状突条１２および同心状のリブ状突条１３を第６図のように板面より立ち上げて形成し、外殻３の四隅には、凸部１４と凹部１５との対を第３図に示すＸ−Ｘ線及びＹ−Ｙ線の２軸の線対称位置に形成している。凸部１４は、第７図に示すように板面の一部を立ち上げた部分であり、凹部１５は、凸部１４を嵌合させる凹所である。凸部１４と凹部１５とは、第７図のように容器Ｂ１、Ｂ２，Ｂ３・・を２段以上段積みしたときに相互に嵌合させるためのものである。なお、凸部１４と凹部１５とは対をなし、その対は四角形の外殻３の板面の対角線上の対称位置に形成されている。
外殻３には、静電気対策を施しておくことが望ましい。外殻３に静電気対策を施すには、導電性フィラーを添加した導電性（帯電防止性）プラスチックス、あるいはポリマーアロイ処理した導電性（帯電防止性）プラスチックス、帯電防止剤を添加したプラスチックスを素材に用いて射出成形によって一体に成形すればよい。ポリピロールやポリアニリンなどの導電性のポリマーで、全面を覆うことが帯電防止性、透明性の点で有利である。
第８図において、容器Ｂの底部に用いる外殻３ａの内側立ち上り部５内に、対のシート１６、１６間に挟んでウエハ１７を収納し、外殻３ｂで施蓋する。外殻３ａと外殻３ｂとは、Ｘ−Ｘ軸又は、Ｙ−Ｙ軸に線対称に組み合わされ、第４図に示すように外殻３ａのボス８が外殻３ｂのボス穴９に嵌合し、外殻３ｂのボス８が外殻３ａのボス穴９に嵌合して底部１と、蓋部２との位置決めがされ、同時に第５図のように外殻３ａの突起１０が外殻３ｂの切欠き１１に嵌合し、外殻３ｂの突起１０が外殻３ａの切欠き１１に嵌合して容器Ｂの底部１と、蓋部２との回り止めとなる。底部１と、蓋部２とは前述のようにスナップフィット６によって一体に結合される。
本発明において、外側立上り部５は、内側立上り部４内のウエハを外部から隔離するバリアとなり、外側立上り部５と内側立上り部４との間に形成される空間は、容器Ｂを誤って落下させた場合や容器Ｂに不測の衝撃が加えられた場合の衝撃吸収空間として機能する。
なお、本発明において、容器Ｂ内に収容するウエハ１７の厚みは０．２ｍｍ程度であり、その上下面をはさむシート１６には、厚さ１．４ｍｍ程度の発泡ポリエチレンが用いられられる。したがって理論上、内側立上り部４の高さは収納厚さの１／２とされ、この場合は１．５ｍｍ程度（発泡ポリエチレンの載置面を基準）とされる。仮にウエハ１７の厚みが０．２ｍｍ程度、シート１６の厚みが１．４ｍｍ程度であるとすれば、外側立上り部５の厚みは自ずから１．５ｍｍ程度に設定される。
なお、対の外殻３を容器Ｂに組み合わせるだけであれば、内側立上り部４の立ち上がり高さは、基本的には外側立上り部５と同じ高さに設定されていれば良いが、本発明においては、特に第５図に示すようになだらかな曲縁にて部分的に高さを異ならせている。しかし、対の外殻３を線対称に組み合わせたときに外殻３ａと３ｂとの組合せによる両内側立上り部４，４の合計高さは一定である。これは、対の外殻３を線対称に組み合わせたときに対の内側立上り部４，４の合わせ目にウエハ１７の端縁が位置しないようにするためである。
内側立上り部４の立上り高さに関しては、外殻３の板面をＸ−Ｘ線、Ｙ−Ｙ線で区画された４つの分割域のうち、例えば２つの分割域の高さを１．０ｍｍとすれば残りの２つの分割域の高さを２．０ｍｍとすることにより理論上底部と、底部と同一形状の蓋部とは隙間無く組合せることができ、両内側立上り部４の合わせ目にウエハ１７の端縁が挟み込まれることがない。
本発明において、容器Ｂの開閉は人手によって行われ、容器Ｂ内にウエハ１７を収納する作業及び容器Ｂ内からウエハ１７を取り出す作業は主として手作業、あるいはロボットを用いて行なわれる。容器Ｂの搬送に際しては、２個以上の容器Ｂを積み重ねて搬送することができる。第７図において、容器を２個以上積み重ねるときには、容器Ｂ１，Ｂ２の関係では、上段容器Ｂ１の下面の凸部１４と下段容器Ｂ２の上面の凹部１５および上段容器Ｂ１の下面の凹部１５と下段容器Ｂ２の上面の凸部１４とを相互に嵌合させることにより上段容器Ｂ１は下段容器Ｂ２上に安定に着座し、容器の積層がずれることはない。
なお、凸部１４と凹部１５との組を外殻３の板面のＸ−Ｘ軸、又はＹ−Ｙ軸のいずれか１軸にのみを選定して線対称位置に設けたときには、下段容器Ｂ２に対する上段容器Ｂ１の嵌合位置は一義的に決定されるが、凸部１４と凹部１５との組をＸ−Ｘ軸およびＹ−Ｙ軸の２軸の対称位置に設けたときには下段容器Ｂ２に対する上段容器Ｂ１の嵌合位置は、正方向と逆方向との２方向の組合せが可能となる。
本発明において、外殻３の形状は四角形に限らず、任意の多角形、円形、楕円形その他の定型の形状に設定するだけでなく、さらには不定形に形成することは可能であるが、板面にボス８とボス穴９および段積みのための凸部１４および凹部１５の形成空間を確保し、しかもできる限り、外殻の外径の小型化を実現するには、四角形は有利である。
例えばウエハのオリエンテーションフラットの位置を各容器の外殻の特定の１辺に合わせて収納しておけば、上下段に積層された各容器内のウエハの方向を統一することができる。
また、外殻の成形材料に透明合成樹脂を用いることは重要である。外殻の成形材料に透明合成樹脂が用いられていると、容器の蓋部または底部を通して容器内のウエハの有無、収納状態、収納位置や収納角度のずれは一目瞭然である。以下に本発明の実施例を示す。

ポリカーボネート樹脂１００重量部に帯電防止剤１５重量部を添加した帯電防止性プラスチックスのペレットを用い、射出成形にて第３図に示す透明な外殻を形成した。その際、板部はほぼ全体に渡って肉厚２ｍｍとし、底部（あるいは蓋部）にゆがみが発生しないように、リブ状突状としてその外側面側の板面に中心近傍を凹状の溝とし中心より放射状に延びた８本の溝と当該溝間にそれぞれ円周方向に曲がった溝を４列形成した。これらの溝の深さはすべて２ｍｍとした。内側面は、前記溝に対応する突条が形成されることになりこの突条にウエハ載置面（実際には、シートに用いる発泡ポリエチレンを載置する面）となる。内側立上り部は、ウエハ載置面を基準として高さ１．５ｍｍとし肉厚２ｍｍで形成し、外側立ち上がり部もウエハ載置面を基準として高さ１．５ｍｍとし肉厚２ｍｍで形成した。以上のようにして成形された対の外殻の対を用いて蓋締めしたときに厚さ１１ｍｍとなる容器を成形した。また、前記底部または蓋部には、４つのコーナー部近傍には段積み用として直径２０ｍｍの突条と溝（立上り高さ（凹部の深さ）２ｍｍ）の組とボスおよびボス穴を形成し、さらに２箇所ずつスナップフィットの嵌込み部を設けた。得られた外殻の２個を容器の底部と蓋部に用い、底部中に、発泡ポリエチレン（１．４ｍｍ厚）、ウエハ（０．２ｍｍ）、発泡ポリエチレン（１．４ｍｍ）を載置して蓋部で施蓋し、嵌込み部にスナップフィットを嵌め込んで固定した。
得られた容器は透明でウエハの収納状況を透視でき、外殻の対の組合せにより垂直方向、水平方向にウエハの収納容器として十分に耐えうる強度を有し、防塵効果があり、長期間の使用後もねじれはほとんど生じなかた。また、容器は２段以上を段積みして安定して積み重ねることができ、取り扱い中に容器の隅に多少の衝撃が加えられた程度では、内部のウエハに損傷を受けることはなかった。

インゴットから切り出された状態のウエハから表面にＬＳＩ、ＩＣなどの回路が形成されたウエハに至るまで工程間にウエハを搬送するウエハ収納用の容器として、あるいは半導体装置の製造工程において、各工程内で、あるいは工程間で保管するウエハの保管用容器として広く用いることができる。

Claims (10)

1. 一対の外殻を底部と蓋部とに使い分けて半導体ウエハを収納する容器を構成する半導体ウエハの容器であって、
   外殻は、板面に内側立上り部と、外側立上り部とを有し、
   内側立上り部は、内部にウエハの収納空間を形成する部分であり、
   外側立上り部は、容器の外側立上り部として外殻に開口を形成し、内側立ち上り部内のウエハを容器の外側立上り部から隔離する容器の外壁であり、
   内側立上り部と、外側立上り部との間の外殻の板面には、外殻の中心を通る線の線対称位置にボスとボス穴の対を有し、
   ボスとボス穴は対の外殻の位置決め用であり、対の外殻の開口を互いに向き合わせた状態で一方の外殻のボスを他方の外殻のボス穴に差し込まれるものであることを特徴とする半導体ウエハの容器。
2. ボスとボス穴との対は、外殻の中心を原点とする直角座標の２軸の線対称位置に設けられているものであることを特徴とする請求の範囲第１項記載の半導体ウエハの容器。
3. 内側立上り部の立上り高さを部分的に互いに異ならせ、対の外殻を線対称に組み合わせたときに両内側立上り部の合計高さは一定であることを特徴とする請求の範囲第１項記載の半導体ウエハの容器。
4. 内側立上り部には線対称位置に突起と切欠きとが付され、
   突起は、内側立上り部の一部を上方に立ち上らせた部分であり、
   切欠きは、内側立上り部の一部を切り欠いて形成された溝の部分であり、
   突起と切欠きとは、対の外殻を容器の底部と蓋部として向き合わせに組み合わせたときに互いに噛み合わされて両外殻の組合せの回り止めとして機能するものであることを特徴とする請求の範囲第１項記載の半導体ウエハの容器。
5. 突起と切欠きとは、外殻の中心を原点とする直角座標の２軸の線対称位置に設けられているものであることを特徴とする請求の範囲第４項記載の半導体ウエハの容器。
6. 容器の外面側となる前記外殻の板面には凸部と凹部とを外殻の中心を通る線の線対称位置に有し、
   凸部と凹部とは、容器を２段以上段積みする場合に、上段容器と、下段容器の凸部と凹部とが互いに嵌合して下段容器上に上段容器を安定に着座させるものであることを特徴とする請求の範囲第１項記載の半導体ウエハの容器。
7. 凸部と凹部とは、外殻の中心を原点とする直角座標の２軸の線対称位置に設けられているものであることを特徴とする請求の範囲第６項記載の半導体ウエハの容器。
8. 容器の外面側となる外殻の板面には、外殻に強度を付与するリブ状突条を立ち上げて形成されていることを特徴とする請求の範囲第１項記載の半導体ウエハの容器。
9. スナップフィットを有し、
   スナップフィットは上下に組み合わされた外殻の外側立上り部と、板面とに跨って要所に形成された溝内に嵌め込み、対の外殻を一体に結合するものであることを特徴とする請求の範囲第１項記載の半導体ウエハの容器。
10. 外殻は、透明合成樹脂材にて一体成形されたものであることを特徴とする請求の範囲第１項記載の半導体ウエハの容器。

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