JP6944563B2 - 半導体ウエハのキャリア及び収納容器 - Google Patents

Description

本開示は、半導体ウエハの運搬、保管に使用する半導体ウエハのキャリア及び収納容器に関する。

半導体装置の製造工程では、例えばステルスダイシング（登録商標）技術によって、ダイボンドテープを貼合した半導体ウエハ（ 以下、単に「ウエハ」という場合がある。）にレーザ光を照射し、ウエハの内部に多光子吸収による改質領域を切断予定溝として形成しているウエハをキャリアに載置し、ウエハを載置しているキャリアを収納容器へ順次に積載収納することが行われていることが既に知られている。複数のウエハを積載保管している収納容器を次の切断工程等へ運搬して処理する。

図１を参照すると、キャリア１１は、収納容器１２に積載収納される扁平状のキャリア本体１１０を有し、キャリア本体１１０は枚葉状のウエハ１００を水平状に載置する載置面１１１を有する。キャリア本体１１０は、キャリア１１を収納容器１２に向かって搬入するように前進したり収納容器１２から搬出するように後退したりする方向である移動方向Ｘの前側縁と移動方向Ｘに対して対向する左右側縁とにおいて突縁１１３、１１２、１１２をそれぞれキャリア本体１１０から直立して突き出すように設けている。図１のキャリア１１によれば、キャリア１１を収納容器１２に搬入搬出する間、載置されているウエハ１００が安定して載置面１１１に載置収容されることができる。

このキャリア１１ではウエハ１００を容易に収容できるようにするために、突縁１１３、１１２、１１２とウエハ１００との間に隙間Ｇがあるように載置面１１１の面積がウエハ１００よりも大であるように形成することがある。このため、キャリア１１の移動に伴ってウエハ１００が載置面１１１内を移動して載置面１１１と擦れあうと共に突縁１１３、１１２、１１２に突き当たって擦れることからウエハ１００が損傷する問題点がある。

上記のような問題点を解決するためにウエハを載置面に対して安定して保持するための定位構造を有する収納容器がすでに提案されている（例えば特許文献１参照）。

特開２０１３−８９８４５号公報

従来の収納容器では、周環状の段差構造によって、ウエハが飛び出さないよう保持することが可能であるが、ウエハ１００の周縁部の損傷を避けることができない問題点がある。

本開示は、上記問題点に鑑みてなされたもので、半導体ウエハを安定して保持して載置することができる半導体ウエハのキャリア及び収納容器を提供することを目的とする。

本開示は、上記目的をすべく、一の観点によれば、半導体ウエハを搬入出して収納可能にされる収納容器であって、前記半導体ウエハを載置するためのキャリア本体を有し、２つの溝部がそれぞれ、前記キャリアが前記収納容器に対して搬入出するよう移動する移動方向に沿って前記キャリア本体に載置されている前記半導体ウエハの中心を通る中心水平直線を、前記中心を通る軸方向と交差する径方向に挟む両側の前記キャリア本体の周縁から前記径方向沿いに延伸すると共に前記垂直方向に貫通するように形成されている、キャリアと、前記キャリアが前記収納容器に対して搬入出して収納可能にされている格納空間を形成しており、前記キャリアが前記格納空間に対して出入りするための表開口が開けられているいる容器本体と、前記格納空間内で前記ウエハを位置決めすることができるように、前記溝部に対応して、２つの留め部材がそれぞれ、前記キャリアが前記格納空間に搬入されたときに２つの前記溝部に容置されると共に前記キャリア本体に対して直立状になるように設けられている固定手段とを備え、前記２つの溝部のそれぞれから前記径方向に延伸して前記半導体ウエハの中心を通る直線をそれぞれ第１の水平直線、第２の水平直線とすると、前記２つの溝部は、前記第１の水平直線と前記第２の水平直線とが所定の角間隔である夾角を挟んで前記中心水平直線に対して対称になるように配置されており、前記第１の水平直線及び前記第２の水平直線間の前記夾角が２０°以上で且つ１８０°以下である、ことを特徴とする収納容器を提供する。

また、本開示は、他の観点によれば、半導体ウエハを載置するための、格納空間を形成している収納容器に搬入出して収納可能にされるキャリアであって、前記半導体ウエハを載置する載置面を有し、２つの溝部がそれぞれ、前記収納容器に対して搬入出するよう移動する移動方向に沿って前記キャリア本体に載置される前記半導体ウエハの中心を通る中心水平直線を、前記中心を通る軸方向と交差する径方向に挟む両側の前記キャリア本体の周縁から切り込んで前記径方向沿いに延伸するように形成されているキャリア本体と、それぞれ前記半導体ウエハが当接可能にされるように前記移動方向と前記移動方向に対して水平に交差する水平方向とに対して垂直に交差する垂直方向（Ｚ）に沿って２つの前記載置面に対して突き出すと共に２つの前記溝部に容置されるように設けられている２つの留め部材を有する、固定手段とを備え、前記２つの溝部のそれぞれから前記径方向に延伸して前記半導体ウエハの中心を通る直線をそれぞれ第１の水平直線、第２の水平直線とすると、前記２つの溝部は、前記第１の水平直線と前記第２の水平直線とが所定の角間隔である夾角を挟んで前記中心水平直線に対して対称になるように配置されており、前記第１の水平直線及び前記第２の水平直線間の前記夾角が２０°以上で且つ１８０°以下である、ことを特徴とするキャリアをも提供する。

本開示によれば、半導体ウエハを安定して載置することができる半導体ウエハのキャリア及び収納容器が提供される。
本開示の他の特徴および利点は、添付の図面を参照する以下の実施形態の詳細な説明において明白になるであろう。

従来例のキャリア及び収納容器の構造を示す斜視図である。 本開示による１例に係るキャリア及び収納容器を示す斜視図である。 他例の収納容器を断面してキャリアと共に示す上面図である。 図３に類似して他例の収納装置を示す上面図である。

以下、本開示の1例について図面を参照して説明する。図２は、本開示に係るキャリア及び収納容器を備えている収納装置を示す斜視図である。図中、符号１は収納装置、２は収納容器、３はウエハ１００（以下、単に「ウエハ」という場合がある。）を載置するキャリアであり、収納容器２には例えば手動又はロボットアームによって複数のキャリア３を収納容器２に向けて搬入出して積載収納するようになっている。

図中、ウエハ１００の中心を通る方向を軸方向Ｏと、軸方向Ｏと交差する方向を径方向と、ウエハの周縁に沿った方向を周方向とそれぞれ定義すると、キャリア３が収納容器２に対して搬入出するよう移動する方向を移動方向Ｘと、移動方向Ｘに対して水平に交差する方向を水平方向Ｙと、移動方向Ｘと水平方向Ｙに対して垂直に交差する方向を垂直方向Ｚと、移動方向Ｘに平行で且つ中心を通る直線を中心水平直線Ｌとそれぞれする。

[キャリア]
キャリア３は、図２に示されているように、ほぼ平板状になっているキャリア本体３１を有し、キャリア本体３１はウエハ１００を載置する載置面３１０を有し、載置されるウエハ１００よりもサイズが大きく、且つ収容容器２に入れる横幅を有する。この例では、キャリア３は収納容器２に対応する形状を有し、例えば収納容器２に対しての移動方向Ｘ沿いの前側部３１３が移動方向Ｘと平行せずに中心水平直線Ｌを挟んで対向する２つの傾斜部３１２、３１２と水平方向Ｙと平行する連結部３１６とによって上面視で台形状になっており、後側部３１４が収納容器２の表側部分の形状に対応して上面視でほぼ方形状になっているが、収納容器２に収容積載することが可能であれば、これに限らないことは言うまでもない。

キャリア本体３１には、突縁３２、３２が収納容器２に収容される高さを有するように、移動方向Ｘに対して平行に対向する左右側部３１１、３１１から水平方向Ｙに対して直立して設けられている。突縁３２、３２としては、個別の構成部材を用いて設けられてもよいが、左右側部３１１、３１１をそれぞれ垂直方向Ｚに向けて折り曲げることによって配置してもよい。これによって、載置面３１０に載置されたウエハ１００が左右から落ちることを避けることができる。

キャリア本体３１には、溝部３３、３３が、中心水平直線Ｌを径方向に挟む両側のキャリア本体３１の周縁、好ましくは傾斜部３１２、３１２の周縁から切り込んで径方向に沿って延伸するように形成されている。より具体的には、溝部３３、３３は傾斜部３１２の周縁に垂直方向Ｚに向かって貫通すると共に径方向に沿って延伸するように設けられているが、貫通せずに設けられてもよい。ここで、溝部３３、３３から径方向に延伸して載置されるウエハ１００の中心を通る直線をそれぞれ第１の水平直線Ｌ１、第２の水平直線Ｌ２と定義する。なお、ここでいうウエハ１００の中心とは、キャリア本体３１に載せられて下記の固定手段４によって挟まれた状態でのウエハ１００の中心をいう。

本開示において、固定手段４は、キャリア３に載置されているウエハ１００が載置面３１０において移動しないように挟まれて保持されるために配置されているものであり、１例としては、キャリア本体３１の突縁３２に近い縁側を除く前側部３１３における溝部３３に配置されればよい。

この例では、固定手段４としては、ウエハ１００が突き当たって載置面３１０に収容可能にされるように設けられており、溝部３３、３３に対応して設けられている留め部材４１、４２を有する。留め部材４１、４２は、１例としては、キャリア本体３１に設けられており、中心水平直線Ｌを挟む対称の両側の前側部３１３に対して立ち上がるように溝部３３，３３から突き出して設けられている。

より具体的には、留め部材４１、４２としてはそれぞれの載置面３１０に対する立ち上がり角θ１が９０〜１１０°であることが好ましい。特に、留め部材４１、４２をそれぞれが載置面３１０に対して９０〜１１０°の勾配を有するように配置することによって、ウエハがキャリア３の載置面３１０に案内可能にされるようにすることができると共に留め部材４１、４２に強く突き当たっても突き当たった衝撃を緩和することができる。

キャリア本体３１にはまた、キャリア３の軽量化を図るために、例えば載置面３１０に垂直方向Ｚに貫通すると共に径方向に延在するように複数の通孔３１５、３１５、・・・が設けられている。

突縁３２、留め部材４１、４２は、キャリア本体３１とは別の部材を用いて配置されてもよく、キャリア本体３１自身を折り曲げて配置されてもよい。また、通孔３１５、溝部３３、留め部材４１、４２の数量としては、キャリア３全体の重さが偏ることがないように、例えば適宜に中心水平直線Ｌを挟んで対称に配置されることが好ましい。また、２つ又はそれ以上（この例では２つのみ図示されている）の留め部材及び溝部としては、第１の水平直線Ｌ１、第２の水平直線Ｌ２がそれぞれ中心水平直線Ｌに対して対称に配置されることが好ましい。

この例では、第１の水平直線Ｌ１、第２の水平直線Ｌ２の間の夾角θ２としては、０°より大きく１８０°以下であればよく、より好ましくは２０°以上１８０°以下である。また、溝部３３は、スロット状になるようにキャリア本体３１の傾斜部３１２の周縁から切り込むことによって、キャリア本体３１の軽量化を図ることもできる。

[収納容器]
収納容器２は、ウエハ１００を載置するキャリア３を積載収容するものであり、図２に示されているように、ウエハ１００を収納する格納空間２１を形成している筐体２２を有する。筐体２２は、通常自身の中心に対して両側が対称の形状になっているもので、キャリア３が格納空間２１に対して出入りするための表開口２２１が開けられており、移動方向Ｘに対して対向する２つの側壁２２３、２２３と、２つの側壁２２３、２２３に掛け渡されて覆うように設けられた上壁２２４とを設けている。

なお、収納容器２は、構造強度を上げるためにキャリア３に対応して多角形状のものを用いており、例えば筐体２２の表開口２２１側の表側部分が上面視で方形状になり、移動方向Ｘに沿って表側部分に対向する裏側部分が移動方向Ｘに対して対向する２つの傾斜部と２つの傾斜部を繋ぐ連結部とにより上面視で台形状になっているものであるが、この形状に限らないことは言うまでもない。また、筐体２２の裏側部分には、容器の軽量化を図るための裏開孔２２２が設けられている。

２つの側壁２２３、２２３には、複数本のスペーサー２３、２３、・・・がそれぞれ、移動方向Ｘに沿って延在すると共にキャリア３の高さに対応する間隔をもって離間するように垂直方向Ｚに沿って並列するように、各側壁２２３から格納空間２１に向かって突き出して設けられ、垂直方向Ｚに隣接するスペーサー２３間にガイド溝２３０が移動方向Ｘに沿って延在するように形成されている。これによって、キャリア３をガイド溝２３０に容置できるようになり、上下隣接する２本のスペーサー２３、２３によってキャリア３を支えることができる。

筐体２２の表開口２２１を囲む周部における上壁２２４の表側部又は上壁２２４の表開口２２１側に設けられた上部フレームには、ガイドレール２２５が、上壁２２４の表側部を切り欠いて垂直方向Ｚに沿って延在するように設けられている。

収納容器２には、ブロックカバー２４が、垂直方向Ｚに沿って上下移動可能にされるようにガイドレール２２５に設けられている。ブロックカバー２４の上部には、上壁２２４によって係止されるための係止部材２４１が筐体２２の裏側に向けて突き出るように設けられている。係止部材２４１は例えば水平方向Ｙに沿って延伸されるリブ状に設けられているが、ブロックカバー２４が上壁２２４に対して表開口２２１を遮蔽しながら係止部材２４１によって上壁２２４に係止可能にされれば、この形状に限らない。

ブロックカバー２４が表開口２２１に対して上方に移動した時、表開口２２１を介してキャリア３が格納空間２１に入りながら両側の対応するガイド溝２３０に挿入容置され、対応する両側のスペーサー２３によって支持定位される。また、ブロックカバー２４が表開口２２１に対して下方に移動した時、格納空間２１に収納されているキャリア３が表開口２２１から収納容器２の外に移動することなく遮蔽される。このように、ブロックカバー２４は、キャリア３を収納容器２に安定して積載収納することができる機能を有するものであって、ガイドレール２２５に対して随時所定の高さ位置に定位可能に動かされる材料でつくればよいが、例えば従来の固定手段又はロボットアームによって一時的に所定の高さ位置に保持してもよい。

また、固定手段４は更に、キャリア３がガイド溝２３０に挿入容置される際に、キャリア３の溝部３３、３３に入り込んで容置されるとキャリア３を挟んで位置決めすることができるように、キャリア３の載置面３１０に対して直立状になるように収納容器２に設けられている留め部材４３、４４を有する。例えば図３に示す例では、留め部材４３、４４は、収納容器２の上壁２２４に垂直方向Ｚ沿いに上下延伸するように上面視で円形状になっている柱部材として形成されている。これによって、キャリア３がガイド溝２３０に収容されている時、留め部材４３、４４がキャリア３に設けられた溝部３３、３３に入り込むことによって、キャリア３が挟まれ、ウエハ１００が載置されているキャリア３が収納容器２内に位置決めされて定位されることができる。

また、上壁２２４には、格納空間２１と外部とを空間的に連通する貫通孔２２６が１つ又は複数設けられている。貫通孔２２６を設けていることによって外部のロボットアーム（図示せず）が貫通孔２２６を介して格納空間２１に進入してウエハ１００を移動させて位置決めすることができる。貫通孔２２６の配置によって容器の軽量化を図ることもできる。なお、場合によって側壁２２３に容器の軽量化を図るための孔部を適宜設けてもよい。

なお、上記においては、固定手段４はキャリア３又は収納容器２に設けられているが、他例としては、図４のようにキャリア３及び収納容器２に設けられてもよい。

なお、溝部３３は、図２〜図４に示すように、キャリア本体３１を貫通して開放口３３１を有するように設けられているが、図２の例においては、キャリア本体３１を貫通せずに溝底面を有するように載置面３１０から窪んで設けられてもよい。

以上のように構成されたキャリア３では、固定手段４の留め部材４１、４２がそれぞれ中心水平直線Ｌに対して鋭角の角間隔を離間した位置で上壁２２４から移動方向Ｘに対して立ち上がって設けられているので、ウエハ１００を載置しているキャリア３が収納容器２に向かって移動した際、ウエハ１００が留め部材４１、４２に突き当たって挟まれて載置面３１０に対置して位置決めされて載置されることができる。また、留め部材４１、４２の構成配置により、キャリアにおけるウエハを定位するための部材とウエハとの当接面積を従来技術におけるそれと比べて最小限に抑えながらも、ウエハを安定して挟んで載置面３１０に保持させることができるので、ウエハ１００の固定手段４への衝撃による破損を避けることが可能である。

また、以上のように構成された収納容器２では、ブロックカバー２４によって格納空間２１に収納されているキャリア３が表開口２２１から収納容器２の外に移動することなく遮蔽することができる。

なお、留め部材４１、４２がキャリア本体３１とは別の部材を用いて配置される場合には、留め部材４１、４２の周縁と、キャリア本体３１の溝部３３における留め部材４１、４２の周縁との当接縁とは互いに補完的な形状に形成されればよい。例えば、留め部材４１、４２の周縁形状が方形状である場合には、溝部３３の留め部材４１、４２との当接縁も方形状に形成され、例えば留め部材４１、４２として円柱体のものを用いた場合、溝部３３の留め部材４１、４２との当接縁も内側に窪んだ円弧状に形成される。同様に、 また、留め部材４１、４２として円柱体のものを用いた場合、ウエハ１００との当接面積を更に減らすことができ、固定手段４によるウエハ１００の周縁磨耗を抑えることができる。また、ウエハ１００が固定手段４へ突き当たる際の衝撃を最小限に抑えることができ、衝撃による破損を大幅に抑制することができる。

以上、本開示については幾つかの実施例を挙げて説明したが、本開示はこれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

本開示に係るキャリア及び収納容器は、半導体製造プロセスにおけるウエハの運搬・保管に有用である。

１００ 半導体ウエハ
２ 収納容器
２１ 格納空間
２２ 筐体
２２１ 表開口
２２２ 裏開孔
２２３ 側壁
２２４ 上壁
２２５ ガイドレール
２２６ 貫通孔
２３０ ガイド溝
２４ ブロックカバー
２４１ 係止部材
３ キャリア
３１ キャリア本体
３１０ 載置面
３１１ 側部
３１２ 傾斜部
３１３ 前側部
３１４ 後側部
３１５ 通孔
３１６ 連結部
３２ 突縁
３３ 溝部
４ 固定手段
４１、４２、４３、４４ 留め部材
Ｌ 中心水平直線
Ｌ１ 第１の水平直線
Ｌ２ 第２の水平直線
Ｏ 軸方向
Ｘ 移動方向
Ｙ 水平方向
Ｚ 垂直方向
θ１ 立ち上がり角
θ２ 夾角

Claims (12)

1. 半導体ウエハを搬入出して収納可能にされる収納容器であって、
   前記半導体ウエハを載置するためのキャリア本体を有し、２つの溝部がそれぞれ、前記キャリア本体が前記収納容器に対して搬入出するよう移動する移動方向に沿って前記キャリア本体に載置されている前記半導体ウエハの中心を通る中心水平直線を、前記中心を通る軸方向と交差する径方向に挟む両側の前記キャリア本体の周縁から前記径方向沿いに延伸すると共に前記移動方向と前記移動方向に対して水平に交差する水平方向とに対して垂直に交差する垂直方向に貫通するように形成されている、キャリアと、
   前記キャリアが前記収納容器に対して搬入出して収納可能にされている格納空間を形成しており、前記キャリアが前記格納空間に対して出入りするための表開口が開けられているいる容器本体と、
   前記格納空間内で前記ウエハを位置決めすることができるように、前記溝部に対応して、２つの留め部材がそれぞれ、前記キャリアが前記格納空間に搬入されたときに２つの前記溝部に容置されると共に前記キャリア本体に対して直立状になるように設けられている固定手段とを備え、
   前記２つの溝部のそれぞれから前記径方向に延伸して前記半導体ウエハの中心を通る直線をそれぞれ第１の水平直線、第２の水平直線とすると、前記２つの溝部は、前記第１の水平直線と前記第２の水平直線とが所定の角間隔である夾角を挟んで前記中心水平直線に対して対称になるように配置されており、
   前記第１の水平直線及び前記第２の水平直線間の前記夾角が２０°以上で且つ１８０°以下である、
   ことを特徴とする収納容器。
2. 前記容器本体は、前記格納空間を形成するように前記移動方向に対して対向する２つの側壁と、２つの前記側壁に掛け渡されるように設けられた上壁とを有し、前記２つの留め部材が前記２つの溝部に対して係入して突き出すように前記上壁に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の収納容器。
3. 前記留め部材それぞれが前記溝部に対して突き出すと共に前記溝部に容置されるように前記キャリア本体に設けられており、
   前記留め部材のそれぞれの前記キャリア本体に対する立ち上がり角が９０〜１１０°である、ことを特徴とする請求項１に記載の収納容器。
4. 前記収納容器には、ブロックカバーが、前記格納空間に収容されている前記キャリアが脱離しないように前記表開口を遮蔽するために、前記垂直方向に沿って上下移動可能にされるように設けられていることを特徴とする請求項２に記載の収納容器。
5. 前記収納容器の前記表開口を囲む周部における前記上壁の表側部には、ガイドレールが、前記上壁の表側部を切り欠いて前記垂直方向に沿って延在するように設けられ、
   前記ブロックカバーは、前記ガイドレールに容置されて設けられている、ことを特徴とする請求項４に記載の収納容器。
6. 前記ブロックカバーの上部には、前記上壁によって係止されるための係止部材が前記上壁に向けて突き出るように設けられている、ことを特徴とする請求項５に記載の収納容器。
7. 前記留め部材の周縁と、前記キャリア本体の前記溝部における前記留め部材との当接縁とが互いに補完的な形状に形成されている、ことを特徴とする請求項１〜６の何れかの１項に記載の収納容器。
8. 前記上壁には、前記格納空間と外部とを空間的に連通する貫通孔が設けられている、ことを特徴とする請求項２に記載の収納容器。
9. 半導体ウエハを載置するための、格納空間を形成している収納容器に搬入出して収納可能にされるキャリアであって、キャリア本体と、固定手段とを備え、
   前記キャリア本体は、前記半導体ウエハを載置する載置面を有し、２つの溝部がそれぞれ、前記収納容器に対して搬入出するよう移動する移動方向に沿って前記キャリア本体に載置される前記半導体ウエハの中心を通る中心水平直線を、前記中心を通る軸方向と交差する径方向に挟む両側の前記キャリア本体の周縁から切り込んで前記径方向沿いに延伸するように形成されていて、
   前記固定手段は、それぞれ前記半導体ウエハが当接可能にされるように前記移動方向と前記移動方向に対して水平に交差する水平方向とに対して垂直に交差する垂直方向に沿って２つの前記載置面に対して突き出すと共に２つの前記溝部に容置されるように設けられている２つの留め部材を有し、
   前記２つの溝部のそれぞれから前記径方向に延伸して前記半導体ウエハの中心を通る直線をそれぞれ第１の水平直線、第２の水平直線とすると、前記２つの溝部は、前記第１の水平直線と前記第２の水平直線とが所定の角間隔である夾角を挟んで前記中心水平直線に対して対称になるように配置されており、
   前記第１の水平直線及び前記第２の水平直線間の前記夾角が２０°以上で且つ１８０°以下である、
   ことを特徴とするキャリア。
10. 前記留め部材の周縁と、前記キャリア本体の前記溝部における前記留め部材の周縁との当接縁が互いに補完的な形状に形成されている、ことを特徴とする請求項９に記載のキャリア。
11. 前記キャリア本体における前記収納容器に対しての前記移動方向沿いの前側部は、前記移動方向と平行せずに前記中心水平直線を挟んで対向する２つの傾斜部と、２つの前記傾斜部の間を連結する連結部とによって台形状になっており、
    前記溝部は前記載置面から前記垂直方向に貫通するように前記傾斜部の周縁から切り込んで前記径方向に沿って延伸するように形成されている、ことを特徴とする請求項９又は１０に記載のキャリア。
12. 前記留め部材は、前記溝部に容置されるように前記キャリア本体に設けられており、前記溝部から突き出るように前記載置面から立ち上がって設けられており、
    前記留め部材のそれぞれの前記載置面に対する立ち上がり角が９０〜１１０°である、ことを特徴とする請求項９〜１１の何れかの１項に記載のキャリア。

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