(57)【要約】【課題】  環境が汚染されていたとしても容器へのパーティクル付着を防止することができ、洗浄後のパーティクルレベルを安定させ、かつウエーハ上へのパーティクル付着が減り安定した品質のウエーハを得ることができるようにしたウエーハ収納容器の製造方法及び製造装置を提供する。【解決手段】  半導体ウエーハを収納するための容器を製造する方法であって、該容器を製造する際、該容器を除電しながら製造するようにした。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウエーハを収納するための容器を製造する方法であって、該容器を製造する際、該容器を除電しながら製造することを特徴するウエーハ収納容器の製造方法。
【請求項２】
半導体ウエーハを収納するための容器を製造する方法であって、該容器の成型工程において、該容器を除電しながら成型することを特徴するウエーハ収納容器の製造方法。
【請求項３】
前記容器の材質が、ポリプロピレン樹脂又はポリカーボネート樹脂であることを特徴とする請求項１又は２記載のウエーハ収納容器の製造方法。
【請求項４】
半導体ウエーハを収納するための容器を成型する装置であって、該容器を除電する除電機構を設けたことを特徴するウエーハ収納容器の製造装置。
【請求項５】
半導体ウエーハを収納するための容器を成型する為の金型と、該容器の原料である原料ペレットを供給する供給部と、該原料ペレットを可塑化し溶融した樹脂を金型に供給する射出ユニット部とを有する射出成型装置であって、該容器を成型する金型付近に除電器を設けたことを特徴とするウエーハ収納容器の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高純度の半導体材料を収納するための容器の製造方法に関し、特に容器の成型装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、メモリーデバイスなどに用いられる半導体基板材料として用いられるシリコンウエーハの製造方法は、一般にチョクラルスキー（Ｃｚｏｃｈｒａｌｓｋｉ；ＣＺ）法や浮遊帯域溶融（Ｆｌｏａｔｉｎｇ  Ｚｏｎｅ；ＦＺ）法等を使用して単結晶インゴットを製造する単結晶成長工程と、この単結晶インゴットをスライスし、少なくとも一主面が鏡面状に加工されるウエーハ製造（加工）工程とからなる。このような工程を経たウエーハがデバイスの製造工程（デバイス会社）に出荷され、ウエーハ上に素子が形成される。
【０００３】
ウエーハ製造（加工）工程は、単結晶インゴットをスライスして薄円板状のウエーハを得るスライス工程と、該スライス工程によって得られたウエーハの割れ、欠けを防止するためにその外周部を面取りする面取り工程と、このウエーハを平坦化するラッピング工程と、面取り及びラッピングされたウエーハに残留する加工歪みを除去するエッチング工程と、そのウエーハ表面を鏡面化する研磨（ポリッシング）工程と、研磨されたウエーハを洗浄して、これに付着した研磨剤や異物を除去する洗浄工程を有している。上記ウエーハ加工工程は、主な工程を示したもので、他に熱処理工程等の工程が加わったり、同じ工程を多段で行ったり、工程順が入れ換えられたりする。鏡面研磨されたウエーハ（ＰＷと言うことがある）は、その後、品質検査等が行われ、ウエーハを２５枚程度の単位でウエーハ収納ボックスに入れ、ラミネート袋等で包装し、ダンボールに入れるなどしてデバイス会社（デバイス工程；通常別会社）に出荷される。
【０００４】
鏡面研磨ウエーハ（ウエーハ加工メーカーの最終製品）は、わずかなゴミの付着等も問題であり、通常、仕上げ洗浄や検査及びウエーハのボックス詰めはクリーンルーム中で扱われる。
【０００５】
ウエーハ収納容器（以下、収納ボックスや単に容器ということがある）としては、例えば図９及び図１０に示すような構造のものが知られている。同図において、ウエーハ収納容器１２は、ウエーハを収納する容器本体１４と該容器本体１４の上部開口部を閉塞する蓋体１６とから構成されている。該容器本体１４内には、図１０に示すごとく複数のウエーハを収納する基板収納用カセット１８が装着される。なお、符号２０は容器本体１４の上部開口部の周縁部に取り付けられる密封性を良くするためのガスケットであり、２２は基板収納用カセット１８の上側に取り付けられウエーハを支持する基板押えである。
【０００６】
なお、上記ウエーハを収納する容器の製造方法は、図１１に示すように一般的に該容器の原料である原料ペレットを原料の供給タンク（原料供給部）に入れる原料投入工程（ステップ１００）と、該容器を可塑化し溶解した原料を金型に供給して容器を成型する成型工程（ステップ１０２）と、該成型された容器の検査組立工程（ステップ１０４）と、該容器を出荷用に包装する包装梱包工程（ステップ１０６）の順で製造されている。上記工程は主なものを示したものである。検査組立工程では、成型の異常(特に「練りこみ」と呼ばれる異物混入)を外観検査(目視と触診)したり、容器自体のパーティクル検査などが行われる。この検査工程は成型速度に対してかなり時間がかかるので、成型工程と検査工程の間に貯蔵工程と呼ばれる一時保管を行う場合などもある。また必要により容器を洗浄する洗浄工程などが付加されることもある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ウエーハを鏡面加工した後の製品ウエーハでは、その表面にパーティクルが存在しないことが重要である。パーティクルはウエーハの取り扱い方や環境によって付着してしまうと考えられる。このようなウエーハを収納する容器は、ウエーハを収納する前に予め洗浄され使用されるが、該容器の成型後のパーティクルレベルによっては、容器にウエーハを詰める前に（使用前に）洗浄を行っても落としきれない場合があり、また、洗浄後の容器内パーティクルレベルも安定しないことがあった。
【０００８】
また、パーティクルの多い成型品が洗浄槽内に入れて洗浄するタイプの洗浄方法・洗浄装置を用い洗浄された場合、洗浄槽内のパーティクルを増加させてしまうので、再付着の問題などが生じる可能性があった。このような容器に付着しているパーティクルが悪さをし、デバイス工程での問題につながることがあった。従って、容器製造時に容器に付着しているパーティクルが極力少ないことが望まれる。
【０００９】
また、成型後のパーティクルレベルを良くするために、クリーン度を良くすることも考えられるが、クリーン度を良くするにはそれなりの設備的な投資が必要であり生産コストが余計にかかることになる。
【００１０】
本発明は、環境が汚染されていたとしても容器へのパーティクル付着を防止することができ、洗浄後のパーティクルレベルを安定させ、かつウエーハ上へのパーティクル付着が減り安定した品質のウエーハを得ることができるようにしたウエーハ収納容器の製造方法及び製造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
従来の半導体ウエーハの収納ボックスは主にポリプロピレン（ＰＰ）やポリカーボネート（ＰＣ）といった熱可塑性の樹脂を主原料として製造されている。このような材質の容器では成型直後には静電気帯電量が非常に大きいことがわかった。つまり容器の製造中に容器が帯電することによって、環境中のパーティクルが容器に付着したりする現象があることがわかった。
【００１２】
そこで、上記問題点を解決する為、本発明のウエーハ収納容器の製造方法の第１の態様は、半導体ウエーハを収納するための容器を製造する方法であって、該容器を除電しながら製造することを特徴する。本発明のウエーハ収納容器の製造方法の第２の態様は、半導体ウエーハを収納するための容器を製造する方法であって、該容器の成型工程において、該容器を除電しながら成型することを特徴する。
【００１３】
特に、クリーンルームのような環境下で容器の成型が行われていれば、容器の帯電等についてはそれほど気にしなくてもある程度のパーティクルの付着は低減される。しかし現状成型工程の室内環境は、それほどクリーン度については管理されていない環境であり、成型直後の容器へのパーティクルの付着は相当な数となっている。特に使用前にボックス自体を洗浄しても完全にはパーティクルが除去されずに残ってしまうことがある。
【００１４】
本発明方法では、容器の成型機に除電機構（除電器）を設置し、成型直後の容器への帯電量を小さく抑える。また静電気を発生させやすい検査工程にも除電器を設置するなど、あらかじめ工程毎に帯電量を測定しておき、静電気の発生しやすい箇所を特定し、適切な位置に除電器を設置し、除電しながら容器を製造する。
【００１５】
この時、半導体ウエーハを収納するための容器の材質が、ポリプロピレン樹脂（ＰＰ）やポリカーボネート樹脂（ＰＣ）であると、その効果が大きい。容器を形成する部品としてはポリオレフィン系のエラストマーやポリエステル系のエラストマーなども用いられるが、ポリプロピレン樹脂やポリカーボネート樹脂は帯電しやすく、また現在大型半導体基板（例えば直径３００ｍｍのシリコンウエーハ）を収納する容器（キャリア、運搬用ボックス、出荷用ボックス、収納ボックスなどと呼ばれることもある）などは、ほとんどがポリカーボネート樹脂製のものでできており、このような容器を製造する上で除電することが重要である。
【００１６】
本発明のウエーハ収納容器の製造装置の第１の態様は、半導体ウエーハを収納するための容器を成型する装置であって、該容器を除電する除電機構を設けたことを特徴する。本発明のウエーハ収納容器の製造装置の第２の態様は、半導体ウエーハを収納するための容器を成型する為の金型と、該容器の原料である原料ペレットを供給する供給部と、該原料ペレットを可塑化し溶融した樹脂を金型に供給する射出ユニット部とを有する射出成型装置であって、該容器を成型する金型付近に除電器を設けたことを特徴とする。
【００１７】
このような装置を用いることで成型段階でのパーティクルの付着を著しく低下できる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、容器を製造する工程において静電気対策（除電）を行いながら樹脂成型及びその検査を行うことにより、ある程度環境が汚染されていたとしても、容器へのパーティクル付着を防止することができる。これによって、使用前の容器の洗浄工程へのパーティクル汚染を最小限に抑えることができ、洗浄後のパーティクルレベルも安定する。もともと容器に付着しているパーティクルの量を低減することができ、この容器に収納したことにより今まで容器からウエーハへと移動することによって生じていたウエーハ上のパーティクル付着も減り安定した品質のウエーハが供給できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明するが、図示例は例示的に示されるもので、本発明の技術思想から逸脱しない限り種々の変形が可能なことはいうまでもない。
【００２０】
本発明のウエーハ収納容器の製造工程について説明する。図１は本発明のウエーハ収納容器の製造方法の工程順の１例を示すフローチャートである。半導体シリコン等を収納する為の収納容器の製造方法は、一般的に該容器の原料である原料ペレットを原料の供給タンクに入れる原料投入工程（ステップ１００）と、該容器を可塑化し溶融した樹脂を金型に供給しかつ除電状態で容器を成型する成型工程（ステップ１０２）と、該容器の検査組立工程（ステップ１０４）と、該容器を出荷用に包装する包装梱包工程（ステップ１０６）の順で製造されている。図１に示した本発明のウエーハ収納容器の製造方法の工程順は除電状態で成型を行う点を除いては図１１に示した従来方法の工程順と同様である。これは容器を形成するための部材毎に、ペレット状の原料を溶融し、部材の形状にあった金型に射出成型することで製造する。
【００２１】
なお、上記原料投入工程から包装梱包工程まで容器の製造工程全体を通して容器を除電しながら製造することが好ましい。但し必ずしも全体を除電する必要はなく、特に静電気が帯電しやすい工程で容器を除電すればよい。例えば成型工程、検査組立工程などで実施すると良い。特に、成型直後の容器に付着するパーティクルの影響が大きく成型工程での実施が効果的である。従って本発明方法では、容器を除電しながら成型（除電状態で容器を成型）する点に特に特徴がある。なお容器を除電しながら成型するには、例えば成型工程において、原料の溶融段階から成型品の取り出しまでの間、連続して射出成型装置全体を除電するなどして実施することも可能であるが、特に本発明では連続して、または装置全体を除電する必要もなく、容器を成型する金型部分付近を除電する除電器を設け、成型された直後の容器、特に金型が開放された瞬間に容器を除電するように製造（成型）することが重要である。
【００２２】
続いて、本発明のウエーハ収納容器の製造方法について説明する。図２は本発明のウエーハ収納容器の製造装置の一つの実施の形態を示す斜視説明図である。図２において、３２は本発明に係るウエーハ収納容器の製造装置である。本発明装置３２は、公知の射出成型装置と同様に、ウエーハ収納容器３４の原料樹脂である原料樹脂ペレット３６を供給する原料供給部（ホッパー）３８、ウエーハ収納容器を成型するための金型４０、及び該原料ペレット３６を可塑化し溶融した樹脂３６ａを該金型４０に供給する射出ユニット部４２を有している。該射出ユニット部４２は原料供給部３８から投入されたペレット状原料３６を溶融するシリンダ部４２ａと溶融された原料ペレットを金型４０に注入するためのスクリュー手段（射出手段）から構成されている（図４〜図８）。
【００２３】
図面上は、該射出ユニット部４２はベース体４３内に配設された例が示されている。該金型４０としては、公知の構成のものはいずれも用いることができるが、図示例では、２枚構成金型の例を示した。即ち、該金型４０は、キャビティ４４を有するキャビティ金型４０ａと該キャビティ４４に対応する突部４６を有し該キャビティ金型４０ａに対して接離自在に配置されるコア金型４０ｂとから構成されている。なお、４８はコア金型４０ｂを支持する金型支持体である。該金型支持体４８には、先端に除電器５０を取りつけた支持ロッド５２が該コア金型４０ｂの部分を包囲するように配設されている。５４は成型した容器３４を取り出すための搬送用ロボットである。このような除電器５０付きの射出成型機、即ち本発明装置３２を用いることで、成型中に容器３４の帯電が防止され、環境中のパーティクルの吸着が低減される。なお、上記例では金型支持体４８に除電器５０を取り付けた例を示したが、除電器５０の配置は上記例に限らず、容器が成型される金型４０（特にコア金型４０ｂ）付近に配置され、成型直後の容器が除電できるような形であればどのような形で取り付けられても良い。
【００２４】
前記除電器５０はどんな原理のものでも構わないが、例えば短時間でかつ対象物からの距離がある程度離れていても除電できるタイプの除電器を用いると良い。例えば、コロナ放電型のいわゆる「イオナイザー」や「電気力線放射式除電器」といわれる除電器を用いれば良い。このような除電器の電極の間隔と容器（対象物）までの距離を一定に決めて設置し除電を行えば良い。
【００２５】
上記した本発明装置３２を用いて容器３４を射出成型する場合を図３〜図８を用いて説明する。図３はウエーハ収納容器の射出成型の手順を示すフローチャートである。図４〜図８は本発明装置を用いて本発明方法を実施する第１〜第５の工程を示す模式図である。
【００２６】
はじめに、原料供給部３８から投入された原料ペレット３６をシリンダ部４２ａにおいて溶融する。この時、スクリュー手段４２ｂは後退させておき、金型４０ａ，４０ｂ付近に溶融した樹脂３６ａがたまるようにする（第１工程、図３のステップ２００、可塑化段階、図４）。次に、スクリュー手段４２ｂを金型４０ａ，４０ｂ方向に移動させ、金型４０ａ，４０ｂ中に樹脂３６ａを供給し、冷却する（第２工程、図３のステップ２０２、射出冷却段階、図５）。冷却後、除電器５０による除電を行いつつ、一方の金型４０ｂを移動させ、金型４０ａ，４０ｂを開放する（第３工程、図３のステップ２０４、型開段階、図６）。最後に、除電状態のまま金型４０ｂから容器３４を完全に剥離し、搬送ロボット５４等で成型品（容器）３４を取り出す（第４工程、図３のステップ２０６、離型取出段階、図７）。ついで、金型４０ａ，４０ｂをもとの位置に戻し、次の成型品（容器）３４を成型する準備を行う（第５工程、図３のステップ２０８、型閉段階、図８）。なお、原料ペレット３６はシリンダ部４２ａ内で溶融され、スクリュー手段４２ｂにより常に煉られた状態となっており、連続して射出できるようになっている。
【実施例】
【００２７】
以下に実施例をあげて本発明をさらに具体的に説明するが、これらの実施例は例示的に示されるもので限定的に解釈されるべきでないことはいうまでもない。
【００２８】
（実施例１及び２）
本実施例では直径２００ｍｍのシリコンウエーハを１ボックスで２５枚収納する為の収納容器の製造について説明する。この容器は、ポリプロピレン樹脂からなる容器本体及びウエーハ収納カセットと、ポリカーボネート樹脂からなる蓋体と、ポリオレフィン系エラストマーからなるガスケットと、ポリエステル系エラストマーからなる基板押えからなる容器である。但し、容器によっては他のパーツがつけられているものや形状自体が異なるものも有り、容器の形態はこれに限るものではない。
【００２９】
容器の製造は成型したい部品によって材料は異なるが、原料となるペレット状の樹脂を溶融し、射出成型することで形成する。例えば、上記容器本体及び蓋体は、ポリプロピレンやポリカーボネート樹脂で形成されたペレット状の樹脂を原料として、成型機に投入し、射出成形することで製造した。
【００３０】
成型工程で用いた成型機は、図２に示すような成型機であり、図９及び図１０に示すような容器を構成する部品の金型がそれぞれ設置されている。
【００３１】
本実施例では、容器本体、蓋体、ウエーハ収納カセットの成型時に除電器として電気力線放射式除電器を用いて除電を行った。収納容器を形成する部材としてはこの他に、上記したようにガスケットや基板押え等があるが、本実施例ではこれらの影響は通常僅かであるので、今回は除電を行わないで製造した。もちろんこのような部材も除電しながら製造することが好ましい。
【００３２】
次に成型後、検査前に一時保管として貯留工程で保管し、次に検査・組立工程で、成型の異常の外観検査と各部品の組立を行い、容器を完成させた。これを包装、梱包して容器の製造が終了する。
【００３３】
このようにして２個の容器（実施例１及び２）を作製し、それらの容器のパーティクルを確認した。パーティクルは液振法により確認した。液振法とは容器などの容器内の清浄度を評価する方法で、一定量の純水等の溶液を評価したい容器に入れ振動させることで容器に付着しているパーティクル等の異物を溶液中に回収し、それを分析するものである。本実施例では上記のような２００ｍｍのウエーハを収納する容器の評価方法として容器内に超純水を３リットル入れ、揺動機で２分間(２方向各１分)揺動させた後、２０分間静置し、その後液中パーティクルカウンターにて純水中のパーティクルを計測した。３回計測しその平均値をパーティクルのデータとしている。
【００３４】
本実施例で作製した２個の容器（実施例１及び２）のパーティクル数は、表１に示すような数であった。
【００３５】
【表１】
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【００３６】
表１の結果から明らかなように、２μｍ以上のパーティクルは２０個程度と大変少なかった。また、さらに微小なパーティクル（０．２μｍ以上）のものも２６００個程度であり、従来に比べ半減した。
【００３７】
なお、成型直後、成型数時間後、検査後、組立後の実施例１の収納容器の各部材の帯電量を測定した。測定は表面電位計によって測定した。その結果を表２に示す。本発明の装置を用いて除電することによって、帯電電位が１ｋＶ以下に抑えられていることがわかる。
【００３８】
【表２】
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【００３９】
（比較例１及び２）
上記工程と同じ工程及び装置を用い、除電器による除電を行わない以外は実施例１及び２と同様に２個の容器を製造した。実施例１及び２と同様に容器のパーティクル数を確認し、その結果を表１に併記した。表１の結果から明らかなように、パーティクル数は２μｍ以上のパーティクルは５０個程度、さらに微小なパーティクル（０．２μｍ以上）も５０００個程度と大変多くのパーティクルが観察された。成型工程でのパーティクルの吸着の影響が大きいことがわかる。
【００４０】
上記のように除電した場合、除電しなかった場合に比べ、容器製造後のパーティクル付着はおよそ５０％減少することがわかった。成型を行う室内環境によってはこの効果も変動すると考えられるが、少なくとも除電することによって成型物のパーティクル付着の確率は減少すると考えられる。
【００４１】
なお、成型直後、成型数時間後、検査後、組立後の比較例１の収納容器の各部材の帯電量を測定した。測定は表面電位計によって測定した。その結果を表３に示す。収納容器の除電を行わない場合には、帯電電位が高いことがわかる。
【００４２】
【表３】
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【００４３】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術範囲に包含される。
【００４４】
例えば、上記実施例は、もっともパーティクルの付着のしやすい成型工程での例を示したが、検査工程などでも容器を取り扱う際に、ハンドリング等による摩擦などにより容器が帯電しパーティクルが付着しやすい傾向にあった。このような工程でも容器を除電しながら製造（検査）することで、最終製品の収納容器に付着しているパーティクル数を減少することができる。
【００４５】
また本実施例では、直径２００ｍｍのウエーハを収納する容器を例に示したが、直径３００ｍｍのウエーハ等で用いられている大型の容器などでも同様に実施できた。特に３００ｍｍではポリカーボネート樹脂が主に用いられており、除電することの効果が大きい。
【００４６】
このように除電した状態で製造された容器はパーティクル付着数が少なく、実際に使用する工程内へのパーティクル持ち込み量は減少し、容器使用前に実施する容器洗浄工程への負荷も軽減することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
容器の製造時もクリーンルームで行ったほうが好ましいが、本発明によるウエーハ収納ボックスの製造方法及び製造装置であれば、成型工程などでも比較的規格の緩いクリーンルーム、またはクリーンルームを必要とせず、パーティクルの少ない容器を製造することができ、生産コストを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明のウエーハ収納容器の製造方法の工程順の１例を示すフローチャートである。
【図２】本発明のウエーハ収納容器の製造装置の一つの実施の形態を示す斜視説明図である。
【図３】本発明のウエーハ収納容器の射出成型の手順の１例を示すフローチャートである。
【図４】本発明のウエーハ収納容器の製造方法の第１の工程を示す模式図である。
【図５】本発明のウエーハ収納容器の製造方法の第２の工程を示す模式図である。
【図６】本発明のウエーハ収納容器の製造方法の第３の工程を示す模式図である。
【図７】本発明のウエーハ収納容器の製造方法の第４の工程を示す模式図である。
【図８】本発明のウエーハ収納容器の製造方法の第５の工程を示す模式図である。
【図９】ウエーハ収納容器の蓋体を上方に開けた状態を示す斜視図である。
【図１０】図９のウエーハ収納容器の分解斜視図である。
【図１１】従来のウエーハ収納容器の製造方法の工程順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４９】
１２：ウエーハ収納容器、１４：容器本体、１６：蓋体、１８：基板収納カセット、２０：ガスケット、２２：基板押え、３２：本発明装置、３４：ウエーハ収納容器、３６：原料ペレット、３６ａ：溶融樹脂、３８：原料供給部、４０：金型、４０ａ：キャビティ金型、４０ｂ：コア金型、４２ａ：シリンダ部、４２ｂ：スクリュー手段、４２：射出ユニット部、４３：ベース体、４４：キャビティ、４６：突部、４８：金型支持体、５０：除電器、５２：支持ロッド、５４：搬送ロボット。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2005028846.tif 000012
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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