(57)【要約】【課題】１,０００Ｖから５Ｖまでの平均帯電減衰時間が、１〜５秒であり、かつ、使用条件においてガスが発生することが殆ど無く、成形品の帯電減衰時間が測定箇所でばらつきが非常に少ない半導体部材の運搬・保管用容器を提供する。【解決手段】溶融温度が３００℃以上である合成樹脂に炭素フィブリルを配合した樹脂組成物を成形してなり、該成形体の１,０００Ｖから５Ｖまでの平均帯電減衰時間が、１〜５秒であることを特徴とするウエハーを含む半導体部材の運搬・保管用容器。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融温度が３００℃以上である合成樹脂に炭素フィブリルを配合した樹脂組成物を成形してなり、該成形体の１,０００Ｖから５Ｖまでの平均帯電減衰時間が、１〜５秒であることを特徴とするウエハーを含む半導体部材の運搬・保管用容器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、集積回路チップの製造において利用されるシリコンウエハー等を含む半導体部材を運搬・保管するための容器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ウエハーを含む半導体部材（以下ウエハー等という）の処理においては、ウエハー等を運搬・保管する容器とウエハー等を処理するための処理容器とが使用される。後者の容器は一般にウエハー等を処理する液浴に浸される。この液浴は腐食性化学物質を含み、ある場合は１００〜２００℃と高温である。このため処理工程中、シリコンウエハーを含む半導体部材の保持に用いられるウエハー処理用容器は、使用化学物質に対してだけでなく、高い液浴温度に対しても安全である必要がある。
また、製造工程時のウエハーの出し入れや搬送によるウエハーと容器との摩擦や接触により発生した静電気によりウエハー等を損傷させてしまう。
例えば、ポリエーテルケトン樹脂１００重量部に対して、平均繊維径が５〜２０μｍ、平均繊維長が３０〜５００μｍである炭素繊維５〜１００重量部を配合した樹脂組成物を成形した半導体ウエハ加工・処理用キャリアが知られている。（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
〔特許文献１〕特開平１０−７８９８号公報（請求項１、〔０００７〕）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の特許文献１に記載のポリエーテルケトン樹脂組成物は、一般的な炭素繊維を含むものであり、この様な樹脂組成物を半導体ウエハーキャリヤーとして用いると、２００℃程度の高温に晒されると、ガスが発生し、このガスが半導体ウエハーを損傷させ好ましくない。
本発明の課題は、１,０００Ｖから５Ｖまでの平均帯電減衰時間が、１〜５秒であり、かつ、使用条件においてガスが発生することが殆ど無いウエハーを含む半導体部材の運搬・保管用容器を提供することにある。
また本発明の課題は、成形品の帯電減衰時間が測定箇所でばらつきが非常に少ない半導体部材の運搬・保管用容器を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、溶融温度が３００℃以上である合成樹脂に炭素フィブリルを配合した樹脂組成物を成形してなり、該成形体の１,０００Ｖから５Ｖまでの平均帯電減衰時間が、１〜５秒であることを特徴とするウエハーを含む半導体部材の運搬・保管用容器に係る。
【０００６】
本発明によれば、従来の半導体ウエハー加工・処理用キャリアのように、炭素繊維ではなく、炭素フィブリルを溶融温度が３００℃以上である合成樹脂に配合してなる樹脂組成物を成形してなるウエハーを含む半導体部材の運搬・保管用容器は、１,０００Ｖから５Ｖまでの平均帯電減衰時間が、１〜５秒であり、かつ、２００℃程度の高温に晒されるという条件においても、ガスの発生が十分に少なくなることが判明した。
しかも、成形品の帯電減衰時間を測定したところ、測定箇所でのばらつきが非常に少ないことが判明した。
従って、本発明のウエハーを含む半導体部材の運搬・保管用容器は、１,０００Ｖから５Ｖまでの平均帯電減衰時間が、１〜５秒であり、かつ、高温に晒されてもガスの発生が少なく、耐熱性、耐薬品性、成型加工性等に優れ、あらゆる工程において、半導体ウエハーが損傷を受ける可能性を著しく低下させることができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明で使用できる溶融温度が３００℃以上である合成樹脂としては、具体的には、例えば、ポリアリルエーテルケトン、ポリエーテルサルフォン、ポリサルフォン、ポリエーテルイミド、液晶ポリマー、熱可塑性ポリイミド、ポリアリレート、ポリエーテルニトリル、ポリフェニレンサルファイド、ポリフェニレンエーテル、ポリアミドイミド等を挙げることができる。これらの中でも、ポリアリルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリアリレート、ポリサルフォン、液晶ポリマー、熱可塑性ポリイミドが好ましい。これらの合成樹脂は、１種を単独で使用でき又は必要に応じて２種以上を併用してもよい。
【０００８】
本発明で使用できる炭素フィブリルとしては、特に制限なく公知のものをいずれも使用でき、例えば、気相成長法（遷移金属含有粒子をＣＯ、炭化水素等の炭素含有ガスと高温で接触させ、熱分解により生成した炭素を、遷移金属含有粒子を起点として繊維状に成長させる方法）によって製造される極細の中空炭素繊維等を挙げることができる。好ましくは、平均径０.１μｍ（１００ｎｍ）以下及ぴアスペクト比（平均径／平均厚み）５以上、さらに好ましくは平均径３.５〜７５ｎｍ及びアスペクト比５〜１０００の炭素フィブリルが良い。
【０００９】
本発明で使用し得る炭素フィブリルは、例えば、米国特許第４６６３２３０号明細書、特公平３−６４６０６号公報、特公平３−７７２８８号公報、特開平３−２８７８２１号公報、特開平５−１２５６１９号公報、特開平３−５５７０９号公報（特許第３０２９１１５号）、特開平３−７４４６５号公報（特許第２８６２５７８号）、特開平７−１０２１１２号公報、特開平２−２３２２４４号公報、特開平２−２３５９４５号公報、特開平２−２７６８３９号公報等の多数の特許公報に記載されている。
【００１０】
本発明においては、市販の炭素フィブリルを使用することもできる。市販品としては、例えば、ハイピリオン・カタリシス社（米国）製カーボンナノチューブ、カーボンナノテクノロジーズ社（米国）製カーボンナノチューブ等を挙げることができる。
なお、炭素フィブリルは、予めマスターバッチ化して用いても良い。マスターバッチのマトリックスになる合成樹脂としては、上記と同様の合成樹脂でよい。マスターバッチ中の炭素フィブリル含量は、特に制限はないが、通常５〜５０重量％、好ましくは１０〜３０重量％である。マスターバッチの粒径も特に制限はないが、通常０.５〜１０ｍｍ、好ましくは１〜５ｍｍとすればよい。
【００１１】
炭素フィブリルの配合量は、マトリックスである合成樹脂の種類や炭素フィブリルそのものの寸法等に応じて広い範囲から適宜選択すればよいが、１,０００Ｖから５Ｖまでの平均帯電減衰時間が１〜５秒であり、かつ使用条件においてガスが発生することが殆ど無いこと、成型加工性、寸法精度を合わせ持つという観点から、合成樹脂１００重量部に対して１〜１０重量部、好ましくは、３〜８重量部が良い。
【００１２】
本発明のウエハーを含む半導体部材の運搬・保管用容器に用いられる樹脂組成物は、所定量の溶融温度が３００℃以上である合成樹脂と炭素フィブリルとを公知の手段により混合及び／又は混練することにより製造できる。例えば、粉末、ビーズ、フレーク又はペレット状の各成分を、１軸押出機、２軸押出機等の押出機、バンバリーミキサー、加圧ニーダー、２本ロール等の混練機を用いて混合及び／又は混練することにより、ペレットを製造することができる。より具体的には、例えば、合成樹脂を二軸押出機内で溶融させながら、炭素フィブリルをサイドホッパーから投入し、二軸押出機内で樹脂と炭素フィブリルを混練することにより、本発明の半導体ウエハーキャリヤーに用いられる樹脂組成物のペレットを得ることができる。
【００１３】
この樹脂組成物を、射出成形、圧縮成形、押出成形等の公知の樹脂成形法に従って成形することにより、本発明のウエハーを含む半導体部材の運搬・保管用容器を得ることができる。
本発明のウエハーを含む半導体部材の運搬・保管用容器の形状は特に制限されず、一定の間隔を空けて、半導体ウエハーを保護し得る形状のものであれば公知のものをいずれも使用でき、その一例として、バスケット型やオープンカセット型のものを挙げることができる。
【００１４】
【実施例】
以下に実施例、比較例及び試験例を挙げ、本発明を具体的に説明する。なお、本実施例で使用した合成樹脂及び充填材は、具体的には次の通りである。
ポリエーテルイミド〔商品名：ウルテム  ＃１０１０−１０００〕
ポリエーテルエーテルケトン〔商品名：ＶＩＣＴＲＥＸ  １５１Ｇ、ビクトレックス・エムシー（株）製、以下「ＰＥＥＫ−１」と略記する〕
ポリエーテルエーテルケトン〔商品名：ＶｌＣＴＲＥＸ  ４５０Ｇ、ビクトレックス・エムシー（株）製、以下「ＰＥＥＫ−２」と略記する〕
炭素フィブリル〔商品名：グラファイトフィブリル、平均外径１５ｎｍ、平均内径５ｎｍ、長さ０.２〜２０μｍ、ハイピリオン・カタリシス社製、以下「ＨＰ」という〕
炭素繊維〔商品名：ダイヤリードＫ２２３ＮＭ、平均繊維径１０μｍ、平均繊維長６ｍｍ、三菱化学産資（株）製、以下「ＣＦ」という〕
カーボンブラック〔商品名：ケッチェンＥＣ  ６００ＪＤ〕
【００１５】
実施例１
ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ−１）９５重量部を二軸押出機のメインホッパーに投入して溶融混練した後、サイドフィーダーから炭素フィブリル（ＨＰ）５重量部を加え、溶融混練して押出し、ペレットを製造した。
【００１６】
実施例２
ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ−１）９５重量部に代えて、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ−２）９３重量部、炭素フィブリル（ＨＰ）５重量部を７重量部に代えた以外は、実施例１と同様にして、ペレットを製造した。
【００１７】
実施例３
ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ−１）９５重量部に代えて、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）９６重量部、炭素フィブリル（ＨＰ）５重量部を４重量部に代えた以外は、実施例１と同様にして、ペレットを製造した。
【００１８】
比較例１
炭素フィブリル（ＨＰ）に代えて、炭素繊維（ＣＦ）を用いる以外は、実施例１と同様にして、比較用のペレットを製造した。
【００１９】
比較例２
炭素フィブリル（ＨＰ）に代えて、カーボンブラック（ＣＢ）を用いる以外は、実施例１と同様にして、比較用のペレットを製造した。
【００２０】
試験例１
実施例及び比較例のペレットを、ＪＩＳ試験片作成用金型（金型温度１４０℃）を装着した射出成形機〔商品名：Ｊ７５ＳＳII−Ａ、（株）日本製鋼所製、シリンダー温度３５０〜３６０℃〕に投入して射出成形し、各種ＪＩＳ試験片を作成し、以下の試験に供した。結果を表１に示す。
（１）表面抵抗値（Ω）及び体積固有抵抗値（Ωｍ）：ＪｌＳ  Ｋ６９１１に準じて測定した。これらは、導電性の指標となる物性である。
（２）引張強さ（ＭＰａ）及び引張破断伸び（％）：Ｊ１Ｓ  Ｋ７１１３に準じて測定した。
（３）曲げ強さ（ＭＰａ）及び曲げ弾性率（ＧＰａ）：ＪＩＳ  Ｋ７１７１に準じて測定した。
（４）ノッチ付きＩＺＯＤ衝撃値（Ｊ／ｍ）：ＪＩＳ  Ｋ７１１０に準じ、１号試験片で評価した。（２）〜（４）は、機械的強度の指標になる物性である。
【００２１】
【表１】
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【００２２】
試験例２
１．耐摩耗試験Ａ［摩耗量（ｍｇ／ｍｍ２）］：
実施例及び比較例で得られたペレットを成形温度３５０〜３６０℃、射出圧力（１次圧）１２００ｋｇｆ／ｃｍ２、保圧（２次圧）５００ｋｇｆ／ｃｍ２、射出・保圧時間２０秒の条件で射出成形することにより、摩耗試験片（外径２５.６ｍｍ、内径２０ｍｍ、高さ１５ｍｍの中空円筒）を作成し、次の条件で摩耗量（ｍｇ／ｍｍ２）を測定した。鈴木式摩擦摩耗試験機〔オリエンテック（株）製〕、相手材Ｓ４５Ｃ（中炭素鋼）、摩擦面圧１.２ｋｇｆ／ｃｍ２、摩擦速度３０ｃｍ／ｓｅｃ、走行時間１時間。
（２）耐摩耗試験Ｂ［摩耗深さ（μｍ）］：
耐摩耗試験Ａと同様にして、９０×５０×３.２ｍｍの摩耗試験片を作成した。この摩耗試験片を、往復摺動試験機を用い、厚さ１ｍｍのガラス板を摩耗試験片に対し垂直に立て、ガラス板に荷重７１８ｇ／ｃｍ２をかけ、速度３００ｍｍ／秒、距離４ｃｍの条件で５０００往復させた後、摩耗深さ（μｍ）を表面粗さ計〔商品名：サーフコム３００Ｂ、（株）東京精密製〕により測定した。
結果を表２に示す。
【００２３】
【表２】
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【００２４】
表２から、本発明の成形体が、良好な耐摩耗性を有し、特に摩耗深さの点で、比較例の成形体よりも著しく優れていることが判る。
【００２５】
試験例３
実施例１及び比較例１の材料１ｇをヘッドスペースバイアルに取り、セプタム（蓋）で密封した後、オートサンプラーにセットし、ヘッドスペース前処理装置付きガスクロマトグラフィー（Ｔｅｋｍｅｒ  ７０５０／ＧＬ  サイエンスＧＣ３５３／ＳｌＣ  Ｌａｂｃｈａｒｔ  １８０）にて次の条件で分析し、ガス発生量を測定したところ、実施例１が４３,０００ａｒｅａ／ｇであるのに対し、比較例１は８５,０００ａｒｅａ／ｇとほぼ２倍の量に達し、本発明の成形体の高温時におけるガス発生量が少ないことが判る。
試料温度：１８０℃×２０分
カラム：ＴＣ−ＷＡＸ  ０.５３×３００００ｍｍ
カラム温度：４０℃（１０分）→１０℃／分→２００℃（５分）
検出器：ＦｌＤ
検出温度：２４０℃
【００２６】
試験例４
実施例及び比較例で得られたペレットを射出成形機にて成形し、９０×５０×３.２ｍｍの試験片を作成した。得られた試験片の下記図１の▲１▼〜▲９▼の部分の帯電減衰時間を測定器（Ｃｈａｒｇｅｔ  Ｐｌａｔｅ  ｍｏｎｉｔｏｒ）にて測定した。結果を図２に示す。
比較例１,２の測定位置▲７▼〜▲９▼に関しては、電圧が５Ｖまで減圧しなかった。
【００２７】
図２から、本発明の成形体は、１,０００Ｖから５Ｖまでの平均帯電減衰時間が１〜５秒であり、あまり早く減衰するのもウエハーに大きな障害を与えよくないが、測定箇所でのばらつきが非常に少ないことが判る。
【００２８】
試験例５
実施例１及び比較例２で得られたペレットを射出成形機にて成形し、図３に示すウエハーバスケットを作成した。このウエハーバスケットを純水に浸漬させ、超音波洗浄装置にて４０ｋＨｚで８分問洗浄後、洗浄液をパーティクルカウンターを用い洗浄液中のパーティクル数をカウントした。同一成形品を用い、純水を取り替えて同様の試験を８回行い、２回目から８回目までの洗浄液それぞれについて測定したパーティクルの数を積算したものを表３に示す。
【００２９】
【表３】
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【００３０】
表３から、本発明のウエハーを含む半導体部材の運搬・保管用容器は、ウエハーバスケットの洗浄液におけるパーティクルの数が少なく、耐洗浄性においても炭素繊維を含む材料よりも著しく優れている。
【００３１】
【発明の効果】
本発明の、炭素フィブリルを溶融温度が３００℃以上である合成樹脂に配合してなる樹脂組成物を成形してなるウエハーを含む半導体部材の運搬・保管用容器は、１,０００Ｖから５Ｖまでの平均帯電減衰時間が１〜５秒であり、かつ、２００℃程度の高温に晒されるという条件においても、ガスの発生が十分に少ない。しかも、成形品の帯電減衰時間を測定したところ、測定箇所でのばらつきが非常に少ないという特徴を有する。
また本発明のウエハーを含む半導体部材の運搬・保管用容器は、ウエハーバスケットの洗浄液におけるパーティクルの数が少なく、耐洗浄性においても著しく優れている。
【図面の簡単な説明】
【図１】試験片の帯電減衰時間の測定部位を示す上面図である。
【図２】試験片の測定部位と帯電減衰時間の関係を示すグラフである。
【図３】ウエーハバスケットの図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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