KR20150093372A - 웨이퍼 수납 용기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 웨이퍼 수납 용기에 관한 것으로서, 주재료로 폴리카보네이트 또는 폴리에테르에테르케톤(PEEK)을 사용하며, 상기 주재료에 카본나노튜브를 첨가하여 제조되는 것을 특징으로 한다.
이에 의해, 파티클 억제 및 정전기를 완벽하게 차단할 수 있는 웨이퍼 수납 용기가 제공된다.

Description

웨이퍼 수납 용기{Wafer container}
본 발명은 웨이퍼 수납 용기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 파티클 억제 및 정전기를 완벽하게 차단하여 웨이퍼의 손상을 완벽하게 방지할 수 있 웨이퍼 수납 용기에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 제조 공정 등에서 사용하는 웨이퍼나 글래스 및 마스크(이하 "웨이퍼"로 통칭 함) 등을 해당 제조 공정이나 검사 공정 및 프로빙 공정 등으로 이동할 때 사용되는 FOSB(Front Opening Shipping Box), FOUP(Front Opening Unified Pod), 마스크팩 등과 같은 용기(이하 "웨이퍼 수납 용기"로 통칭 함)는 공통적으로 일 측이 개구된 웨이퍼 수용 공간을 가지면서 그 내부 양측 벽에 웨이퍼 슬롯이 형성된 용기본체와, 용기본체의 개구를 개폐하는 도어를 구비한 형태를 가지고 있다.
이와 같은 웨이퍼 수납 용기는 웨이퍼 및 반도체가 형성된 웨이퍼를 이동시키는 과정에서 웨이퍼나 반도체의 손상이나 파손 및 오염이 발생하지 않도록 각별한 주의가 필요하다.
특히, 웨이퍼 수납 용기 내에서 발생할 수 있는 파티클 및 정전기는 웨이퍼나 웨이퍼 상에 형성된 반도체에 치명적인 요인이다.
이에 따라 웨이퍼 수납 용기 제조 기술은 파티클 방지 및 정전기 소산 성능 향상을 위해 지속적으로 발전하고 있지만, 파티클과 정전기를 동시에 완벽하게 방지할 수 있는 웨이퍼 수납 용기를 제조하는 것은 매우 어려운 실정이다.
일예로 종래 웨이퍼 수납 용기는 통상적으로 주 재료인 폴리카보네이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트 등에 카본블랙 또는 카본섬유를 첨가하여 정전기 소산을 위한 도전성을 갖도록 하고 있다.
그러나 카본블랙의 경우, 극단적인 카본 이탈이 발생하기 때문에, 반도체 제조분야에서는 카본블랙이 포함된 웨이퍼 수납 용기는 사실상 사용될 수 없다.
한편, 카본섬유의 경우, 웨이퍼 수납 용기의 도전성 유지를 위해서는 웨이퍼 수납 용기를 형성하는 재질 중 10% 중량 이상의 과도한 함유량이 요구되는 문제점이 있다.
웨이퍼 수납 용기의 주재료로서 폴리카보네이트 등의 재료는 비교적 마찰 특성이 높은 재질로서 웨이퍼와의 접촉 시 웨이퍼가 원활하게 미끄러지지 못하는 마찰력이 발생하게 된다. 이는 웨이퍼 표면 손상 및 파티클 발생의 원인으로서 카본섬유를 함유하게 되면 폴리카보네이트 등의 마찰특성은 비교적 낮게 변화한다.
그러나 카본섬유는 그 표면거칠기가 미크론단위로서 표면거칠기를 갖기 때문에, 웨이퍼 슬롯에 웨이퍼가 접촉되는 과정에서 웨이퍼 손상 및 미세 파티클 발생의 문제점으로 대두된다.
즉, 종래 웨이퍼 수납 용기에서 사용되는 재료들로서는 완벽한 파티클 방지 및 정전기 소산 성능을 갖는 것이 불가능한 것이다.
따라서 본 발명의 목적은 파티클 억제 및 정전기를 완벽하게 차단하여 웨이퍼의 손상을 완벽하게 방지할 수 있 웨이퍼 수납 용기를 제공하는 것이다.
상기 목적은 본 발명에 따라 웨이퍼 수납 용기에 있어서, 주재료로 폴리카보네이트 또는 폴리에테르에테르케톤(PEEK)을 사용하며, 상기 주재료에 카본나노튜브를 첨가하여 제조되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 수납 용기에 의해 달성된다.
한편, 상기 목적은 본 발명의 다른 형태에 따라 웨이퍼 수납 용기의 제조방법에 있어서, 주재료로 폴리카보네이트 또는 폴리에테르에테르케톤(PEEK)을 사용하며, 상기 주재료에 카본나노튜브를 첨가하여 제조되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 수납 용기의 제조방법에 의해서도 달성된다.
여기서, 상기 카본나노튜브의 비율이 전체 중량 중 2 내지 5% 중량인 것이 바람직하다.
이때, 상기 카본나노튜브는 표면저항률 1x104 내지 109Ωcm을 실현할 수 있는 양으로 포함되는 것이 효과적이다.
한편, 상기 웨이퍼 수납 용기는 FOSB(Front Opening Shipping Box, 공정 외 웨이퍼 수납 용기) 또는 FOUP(Front Opening Unified Pod, 공정 내 웨이퍼 수납 용기)인 것이 보다 바람직하다.
여기서, 상기 웨이퍼 수납 용기는 적어도 일 측 개구된 웨이퍼 수납 공간을 형성하며, 적어도 상호 대향하는 양측 내벽면에 복수의 웨이퍼 슬롯이 형성되어 있는 용기본체와, 상기 용기본체의 일 측 개구를 개폐하는 도어를 갖는다.
그리고 상기 웨이퍼 슬롯은 상기 양측 내부 벽면으로부터 상호 슬롯 형성 간격을 두고 도출된 형태로 마련되는 슬롯형성리브들에 의해 형성되는 것이 바람직하다.
이때, 상기 양측 내벽면과 상기 슬롯형성리브들은 일체로 형성되는 것이 효과적이다.
또한, 상기 용기본체의 적어도 일 측벽에는 내부 확인창이 마련되며, 상기 내부 확인창은 104 내지 109Ωcm 의 저항값을 갖는 정전기 방지재를 포함하는 것이 보다 바람직하다.
본 발명에 따르면, 파티클 억제 및 정전기를 완벽하게 차단하여 웨이퍼의 손상을 완벽하게 방지할 수 있 웨이퍼 수납 용기가 제공된다.
도 1은 본 발명에 따른 웨이퍼 수납 용기를 도시한 사시도,
도 2는 도 1의 웨이퍼 수납 용기의 도어 분리 상태 사시도.
도 3은 종래 웨이퍼 수납 용기와 본 발명의 일실시예에 따른 웨이퍼 수납 용기의 표면저항률 데이터를 비교한 실험결과표.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 웨이퍼 수납 용기(1)는 폴리카보네이트 또는 폴리에테르에테르케톤(PEEK)에 카본나노튜브를 첨가하여 제조되는 FOSB(Front Opening Shipping Box, 공정 외 웨이퍼 수납 용기) 또는 FOUP(Front Opening Unified Pod, 공정 내 웨이퍼 수납 용기) 또는 마스크팩 등으로서, 웨이퍼(W)를 수납하는 용기본체(10)와, 용기본체(10)를 개폐하는 도어(20)를 포함한다.
용기본체(10)는 거의 입방체로 형성되는 것이 바람직하며, 일 측에 웨이퍼(W) 출입을 위한 출입개구(11)가 형성되어 있고, 그 내부에 웨이퍼 수납공간이 형성되어 있는 구조를 가지고 있다. 이하에서는 설명의 편의상 출입개구(11)가 용기본체(10)의 전면에 형성되어 있는 것을 바람직한 예로 설명한다.
또한, 용기본체(10)의 일 측벽에는 그 내부를 확인하기 위한 내부 확인창(13)이 마련될 수 있다. 이 내부 확인창(13)의 투명도는 용기본체(10)의 내부를 확인할 수 있는 정도이면 어떤 투명도이더라도 관계없다. 경우에 따라서 확인창(13)은 도어(20)에 마련될 수 있음은 물론이다.
혹은, 별도의 내부 확인창(13)을 마련하기 않고도 용기본체(10)와 도어(20) 모두 또는 용기본체(10)와 도어(20) 중 적어도 어느 하나를 투명도를 갖도록 할 수도 있다.
이러한 용기본체(10)의 내부에는 적어도 상호 대향하는 양측 내부 벽면에 웨이퍼(W)를 지지하기 위한 웨이퍼 슬롯(15)이 형성된다.
웨이퍼 슬롯(15)은 용기본체(10)의 양 내벽면으로부터 상호 슬롯 형성 간격을 두고 도출된 다수의 슬롯형성리브(17)들의 간격에 의해 형성되는 것으로서, 이 슬롯형성리브(17)들은 용기본체(10)의 양측 내벽면과 일체로 성형되는 것이 바람직하다.
물론, 슬롯형성리브(17)들은 용기본체(10)와 별개의 부품으로 마련되어 상호 결합될 수 있다. 이 슬롯형성리브(17)의 형상은 웨이퍼(W)의 손상 및 파티클 발생을 최소화할 수 있는 범위에서 다양한 형성으로 형성될 수 있다.
웨이퍼(W)는 각 웨이퍼 슬롯(15)에 삽입된 상태에서 도어(20) 개폐에 따라 슬롯형성리브(17)에 지지되거나 슬롯형성리브(17)로부터 상향 이격되어 웨이퍼 슬롯(15) 내에 위치할 수 있다.
도어(20)는 용기본체(10)의 출입개구(11)에 대응하는 형태를 가지고 있으며, 도어(20)의 폐쇄상태를 잠금 및 잠금 해제하는 잠금수단(21) 및 웨이퍼(W)를 탄성적으로 지지하기 위한 리테이너(미도시) 등을 포함할 수 있다. 일반적인 웨이퍼 수납 용기에서 도어(20)에 마련된 잠금수단(21)은 래치(23)를 이용할 수 있으며 이에 대응하여 용기본체(10)에 래치홈(19)이 형성될 수 있다. 이러한 도어(20)는 일반적인 웨이퍼 수납 용기와 마찬가지의 잠금수단(21) 및 리테이너(미도시), 그리고 기밀 구조 및 구성을 가질 수 있는 것으로서, 본 발명에서는 도어(20)의 구체적인 설명을 생략한다.
이러한 구성을 갖는 본 발명에 따른 웨이퍼 수납 용기(1)는 용기본체(10) 내에 수납된 웨이퍼(W)에 치명적인 파티클 및 정전기를 완벽하게 차단하기 위해서 전술한 바와 같이, 주재료로서 폴리카보네이트 또는 폴리에테르에테르케톤(PEEK)을 사용하며, 주재료에 카본나노튜브를 첨가하여 성형 제조된다.
이때, 전술한 용기본체(10)와 도어(20)를 포함하여 일반적인 웨이퍼 수납 용기에 마련되는 도어 잠금수단(21)과 리테이너(미도시) 등과 같은 웨이퍼 완충수단 및 기타 부품들 모두가 폴리카보네이트 또는 폴리에테르에테르케톤(PEEK)의 주재료에 카본나노튜브를 첨가하여 성형 제조될 수 있다.
여기서, 카본나노튜브의 비율이 전체 중량 중 2 내지 5% 중량인 것이 바람직한데, 이는 웨이퍼 수납 용기(1)의 표면저항률 1x104 내지 109Ωcm을 실현할 수 있는 양으로서 실리콘 웨이퍼(W)의 도전도를 108Ωcm로 최적화하기 위한 범위이다.
일반적으로 웨이퍼(W) 상에 제조되는 반도체는 패턴화된 상태에서 전기적 회로가 형성된다. 도전성이 없는 일반적인 수납 용기에 웨이퍼(W)를 수납할 경우 용기로부터의 방전에 의해 전기적 회로에 쇼트가 발생하는 치명적인 손상을 입게 된다. 쇼트를 방지하기 위해서는 일반적으로 1011Ωcm이하이어야 한다. 하지만 도전성이 약 104Ωcm에 가깝거나 그 이하로 너무 좋을 경우 오히려 쇼트 발생의 우려가 있고, 1012Ωcm 이상일 경우 플라스틱 재질에서 대전(帶電)이 발생하여 그 전위(電位)가 웨이퍼(W)로 이동하게 되어 웨이퍼(W) 손상을 초래한다.
따라서 실리콘 웨이퍼(W)의 도전도를 108Ωcm로 최적화하기 위해서는 웨이퍼 수납 용기(1)의 표면저항률 범위를 1x104 내지 109Ωcm의 범위에서 특히 바람직하게 108Ωcm로 설정하는 것이 바람직하다. 이러한 표면저항률 범위를 1x104 내지 109Ωcm의 범위를 만족시키기 위한 전술한 주재료(폴리카보네이트 또는 폴리에테르에테르케톤(PEEK))에 카본나노튜브를 2 내지 5% 중량 첨가한다.
카본나노튜브의 비율이 전체 중량에서 2%이하일 경유 도전성은 안정되지 않으며, 5%이상일 경우 수지의 수축에 악영향을 미쳐 고품질의 웨이퍼 수납 용기(1)를 성형하는 것이 어렵게 된다.
통상적으로 카본나노튜브는 카본섬유에 비해 그 두께가 50 내지 100배 이하로 작다. 이에 따라 카본나노튜브를 포함하는 본 발명에 따른 웨이퍼 수납 용기(1)의 성형 시 카본섬유를 포함하는 종래의 웨이퍼 수납 용기 성형 과정과 비교할 때 재료의 수축률이 적은 것이 사실이다. 이에 의해 본 발명에 따른 웨이퍼 수납 용기(1)의 성형 과정에서 재료의 수축률 변화는 매우 적게 이루어지면서 도전성은 그 연결이 단절되지 않고 안정적으로 유지될 수 있다. 카본섬유의 경우 수축률이 카본나노튜브에 비해 매우 높은 것으로서 웨이퍼 수납 용기(1)의 성형 제조 과정에서 카본섬유의 수축에 의한 도전성 연결이 단절될 우려가 크다.
따라서 카본나노튜브의 안정적인 도전성 연결은 실리콘 웨이퍼(W)의 도전도의 최적화를 안정적으로 유지시킬 수 있는 것으로서, 정전기 발생으로부터 웨이퍼(W)를 완벽하게 보호할 수 있다. 더욱이 카본나노튜브는 전기 세기가 클수록 더 수축하는 성질을 가지고 있는 것으로서, 완성된 웨이퍼 수납 용기(1)에 과도한 정전기가 발생할 경우 카본나노튜브의 수축에 의해 도전성 연결은 단절되지 않는다. 이에 의해, 웨이퍼 수납 용기(1)에서 발생할 수 있는 정전기를 완벽하게 소산시킬 수 있다.
한편, 용기본체(10)에 마련될 수 있는 내부 확인창(13)의 경우, 도전성을 104 내지 109Ωcm의 저항값을 갖는 정전기 방지제를 포함하여 웨이퍼 수납 용기(1) 전체에 도전성을 갖도록 한다. 여기서 정전기 방지제는 고분자제를 포함하고 있는 것이나, 친수성의 재료를 포함하는 것, 정전기 방지 코팅 등 다양한 형태의 것으로 포함될 수 있다. 이에 의해 내부 확인창(13)에서 파티클 발생 및 정전기 발생을 원천적으로 방지하여 웨이퍼(W)를 보호할 수 있다.
한편, 일반적으로 카본나노튜브에서 탄소원자 하나는 주위의 다른 탄소원자 3개와 sp2 결합을 하여 육각형 벌집무늬를 형성하며, 이 튜브의 직경이 대략 수 나노미터(nanometer, nm) 정도로 초미세하다. 따라서 카본나노튜브를 포함하는 본 발명에 따른 웨이퍼 수납 용기(1)에서 웨이퍼(W)가 접촉하는 슬롯형성리브(17)의 표면조도는 매우 매끄럽고 부드러워 마찰저항은 종래 카본섬유를 사용하는 웨이퍼 수납 용기에 비해 현격하게 낮은 것이 사실이다. 이에 의해 웨이퍼(W)의 손상 및 웨이퍼(W)와 슬롯형성리브(17)의 마찰 저항에 의한 파티클 발생을 원천적으로 방지할 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 카본나노튜브를 포함하는 웨이퍼 수납 용기와 종래 카본섬유를 포함한 웨이퍼 수납 용기의 도전성을 비교한 실험결과표가 도 3에 도시되어 있다. 이때, 본 발명에 따른 웨이퍼 수납 용기의 카본나노튜브 비율은 전체 중량의 4%가 포함된 예로 하고, 종래 웨이퍼 수압 용기의 카본섬유 비율은 전체 중량의 10%가 포함된 것을 예로 하여 실험하였다.
실험결과표에서 확인할 수 있듯이 4%의 카본나노튜브가 포함된 본 발명에 따른 웨이퍼 수납 용기는 전 시료에서 안적정인 표면저항률을 나타내고 있으며, 카본섬유 10%가 포함된 종래 웨이퍼 수납 용기는 대부분의 시료에서 비교적 쇼트가 발생하지 않는 표면저항률을 보이긴 하지만 쇼트를 방지할 수 없는 1011의 값이 나타나는 시료도 발견되었다. 즉 종래 웨이퍼 수납 용기의 경우 10% 중량 이상의 과도한 카본섬유의 함유량에도 불구하고 쇼트를 방지할 수 없는 경우가 발생하는 것이다.
하지만, 본 발명에 따른 4%의 카본나노튜브가 포함된 웨이퍼 수납 용기의 경우 전 시료에서 쇼트가 발생하지 않는 안정적인 표면저항률을 보임으로써, 정전기를 완벽하게 차단할 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 웨이퍼 수납 용기는 파티클 억제 및 정전기를 완벽하게 차단할 수 있는 웨이퍼 수납 용기가 제공된다.
10 : 용기본체 11 : 출입개구
13 : 내부 확인창` 15 : 웨이퍼 슬롯
17 : 슬롯형성리브 20 : 도어

Claims (11)

  1. 웨이퍼 수납 용기에 있어서,
    주재료로 폴리카보네이트 또는 폴리에테르에테르케톤(PEEK)을 사용하며, 상기 주재료에 카본나노튜브를 첨가하여 제조되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 수납 용기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 카본나노튜브의 비율이 전체 중량 중 2 내지 5% 중량인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 수납 용기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 카본나노튜브는 표면저항률 1x104 내지 109Ωcm을 실현할 수 있는 양으로 포함되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 수납 용기.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 웨이퍼 수납 용기는 FOSB(Front Opening Shipping Box, 공정 외 웨이퍼 수납 용기) 또는 FOUP(Front Opening Unified Pod, 공정 내 웨이퍼 수납 용기)인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 수납 용기.
  5. 제1항에 있어서,
    적어도 일 측 개구된 웨이퍼 수납 공간을 형성하며, 적어도 상호 대향하는 양측 내벽면에 복수의 웨이퍼 슬롯이 형성되어 있는 용기본체;
    상기 용기본체의 일 측 개구를 개폐하는 도어를 갖는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 수납 용기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 웨이퍼 슬롯은 상기 양측 내부 벽면으로부터 상호 슬롯 형성 간격을 두고 도출된 형태로 마련되는 슬롯형성리브들에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 수납 용기.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 양측 내벽면과 상기 슬롯형성리브들은 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 수납 용기.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 용기본체의 적어도 일 측벽에는 내부 확인창이 마련되며, 상기 내부 확인창은 104 내지 109Ωcm의 저항값을 갖는 정전기 방지재를 포함하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 수납 용기.
  9. 웨이퍼 수납 용기의 제조방법에 있어서,
    주재료로 폴리카보네이트 또는 폴리에테르에테르케톤(PEEK)을 사용하며, 상기 주재료에 카본나노튜브를 첨가하여 제조되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 수납 용기의 제조방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 카본나노튜브의 비율이 전체 중량 중 2 내지 5% 중량인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 수납 용기의 제조방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 카본나노튜브는 표면저항률 1x104 내지 109Ωcm을 실현할 수 있는 양으로 포함되는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 수납 용기의 제조방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20210119257A (ko) * 2020-03-23 2021-10-05 구뎅 프리시젼 인더스트리얼 코포레이션 리미티드 레티클 포드 및 내마모성 부품

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