(57)【要約】【課題】  例え基板が薄い場合でも簡単に破損したり、変形して取り出しに支障を来たすのを抑制できる基板収納カセットを提供する。【解決手段】  カセットケース１の側壁２に支持される複数の棚板２０と、各棚板２０の表面に凹み形成される凹み穴３０と、凹み穴３０を被覆して薄片化された半導体ウェーハＷを着脱自在に密着保持する可撓性の保持層４０と、保持層４０に被覆された凹み穴３０内の空気を外部に排気する排気通路５０とを備える。保持層４０の密着力により半導体ウェーハＷを略平坦に密着支持することができるので、半導体ウェーハＷがバックグラインドにより薄片化されていても、簡単に破損してしまうことがない。【選択図】  図１
2007157953.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
棚板上に基板を収納する基板収納カセットであって、棚板を支持する側壁と、棚板の上面に形成される凹部と、この凹部を被覆して基板を着脱自在に密着保持する可撓性の保持層と、この保持層に被覆された凹部内の気体を外部に排気する排気通路とを含むことを特徴とする基板収納カセット。
【請求項２】
棚板の凹部に、保持層を支持する複数の支持突起を間隔をおいて並べ設けた請求項１記載の基板収納カセット。
【請求項３】
排気通路を負圧源に取り外し可能に接続し、この負圧源を駆動して保持層を変形させるようにした請求項１又は２記載の基板収納カセット。
【請求項４】
棚板を挟み持つ一対の側壁を備え、この一対の側壁の上下部間のうち少なくとも下部間を連結板により連結し、棚板を上下方向に所定の間隔で複数並べ設けた請求項１、２、又は３記載の基板収納カセット。
【請求項５】
一対の側壁の前後の開口部のうち後方の開口部を壁により被覆し、この壁には、基板用の観察窓を形成した請求項４記載の基板収納カセット。
【請求項６】
排気通路を、棚板に形成されて凹部に連通する第一の通路と、側壁に形成されて第一の通路に連通する第二の通路とから形成し、この第二の通路の下流部を側壁に開口させた請求項１ないし５いずれかに記載の基板収納カセット。
【請求項７】
棚板、側壁、及び連結板に排気通路を形成してその下流部を連結板に開口させた請求項４、５、又は６記載の基板収納カセット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェーハの保管や搬送等で使用される基板収納カセットに関するものである。特に、バックグラインド工程により薄片化された半導体ウェーハを扱う基板収納カセットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウェーハは、半導体製造の前工程では反らないよう厚いことが好ましいが、そのままの厚さでは薄片化、小型化、軽量化が要求される近年の半導体パッケージには適さないので、バックグラインド工程と呼ばれる工程でグラインダ装置により裏面が削られ、薄くされた後、次工程に移される（特許文献１参照）。
【０００３】
半導体ウェーハＷをバックグラインド工程で薄くして次工程に移す場合には、先ず、７５０μｍ程度の厚さを有する半導体ウェーハＷのパターン形成面に保護シート７０を貼着して好ましい大きさにカット（図７参照）し、半導体ウェーハＷを基板収納カセット８４に収納して図８に示すグラインダ装置８０に搬送する。
【０００４】
基板収納カセット８４をグラインダ装置８０に搬送したら、このグラインダ装置８０のチャックテーブル８１に半導体ウェーハＷをセットし、チャックテーブル８１を回転させて半導体ウェーハＷの裏面に粗研削と仕上げ研削とを回転砥石により順次施し、その後、バックグラインドにより５０μｍ程度に薄片化された半導体ウェーハＷを洗浄装置８２で洗浄する。
【０００５】
そして、薄片化された半導体ウェーハＷをグラインダ装置８０の洗浄装置８２から下流にインラインされたストレスリリーフ装置８３に搬送ラインで搬送し、半導体ウェーハＷの強度が低下した裏面のダメージ層をエッチング液又はポリッシュにより除去して抗折強度を向上させた後、基板収納カセット８４に半導体ウェーハＷを収納すれば、薄片化された半導体ウェーハＷを基板収納カセット８４により次工程に移すことができる（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００５‐２２３３５９号公報
【特許文献２】特開２０００‐１００９２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来における半導体ウェーハＷは、以上のように薄片化されて基板収納カセット８４に単に収納されるが、非常に薄く（例えば、５０μｍ以下の薄さ）、撓みやすく、割れやすいので、作業中に簡単に破損してしまうという大きな問題がある。また、図９に示すように弓なりに反ることが少なくないので、基板収納カセット８４に収納したり、以後の作業でハンドリングすることができないという問題もある。
【０００７】
本発明は上記に鑑みなされたもので、例え基板が薄い場合でも簡単に破損したり、変形して取り出しに支障を来たすのを抑制することのできる基板収納カセットを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明においては上記課題を解決するため、棚板上に基板を収納するものであって、
棚板を支持する側壁と、棚板の上面に形成される凹部と、この凹部を被覆して基板を着脱自在に密着保持する可撓性の保持層と、この保持層に被覆された凹部内の気体を外部に排気する排気通路とを含むことを特徴としている。
なお、棚板の凹部に、保持層を支持する複数の支持突起を間隔をおいて並べ設けることができる。
【０００９】
また、排気通路を負圧源に取り外し可能に接続し、この負圧源を駆動して保持層を変形させることが好ましい。
また、棚板を挟み持つ一対の側壁を備え、この一対の側壁の上下部間のうち少なくとも下部間を連結板により連結し、棚板を上下方向に所定の間隔で複数並べ設けることができる。
【００１０】
また、一対の側壁の前後の開口部のうち後方の開口部を壁により被覆し、この壁には、基板用の観察窓を形成することもできる。
さらに、排気通路を、棚板に形成されて凹部に連通（気体の流れる状態に連なり通す）する第一の通路と、側壁に形成されて第一の通路に連通する第二の通路とから形成し、この第二の通路の下流部を側壁に開口させることも可能である。
さらにまた、棚板、側壁、及び連結板に排気通路を形成してその下流部を連結板に開口させることも可能である。
【００１１】
ここで、特許請求の範囲における基板は、バックグラインドされた厚さ３００μｍ以下の薄い半導体ウェーハ（例えば、口径２００ｍｍや３００ｍｍのシリコンウェーハ等）が主ではあるが、何らこれに限定されるものではない。例えば、厚い半導体ウェーハでも良いし、１ｍｍ以下の薄さが要望されるガラス基板、１００μｍ以下の薄さが要望される可撓性の高密度フレキシブル配線板、液晶セル、あるいはプリント配線板等でも良い。
【００１２】
棚板と側壁とは、一体的に射出成形されるものでも良いし、締結具により組み立てられるものでも良い。これら棚板と側壁とは、透明、不透明、あるいは半透明のいずれでも良い。棚板は、単数でも良いが、例えば５枚〜７枚、１３枚、２５枚、又は２６枚等の複数に増加することもできる。この棚板は、平面視で円形や多角形等に形成することができる。
【００１３】
凹部は、平面視で円形や多角形等に形成することができる。また、保持層は、単数のエラストマーからなるものでも良いし、性質（材質、硬度、弾性等）の異なる積層した複数のエラストマー等とすることもできる。複数の支持突起は、凹部に規則的に配列されるものでも良いし、不規則に配列されるものでも良い。
【００１４】
各支持突起は、円錐台形、角柱形、角錐台形等に形成することができ、保持層に接着していても良いし、そうでなくても良い。排気通路は、基板収納カセットと一体構造でも良いし、別体として取り付けることもできる。さらに、この排気通路と接続する負圧源は、例えば各種の真空ポンプや真空ブロワー等からなり、エジェクタ取り付けの有無を特に問うものではない。この負圧源は、バックグラインド工程からダイシング工程にかけて使用される各種の半導体製造装置やその付属機器に内蔵された構成でも良いし、そうでなくても良い。
【００１５】
本発明によれば、基板収納カセットに基板を収納したい場合には、棚板の保持層に基板を重ね置けば良い。すると、基板は、その肉厚にかかわりなく、保持層が有する密着力により略平坦に密着する。
保持層から基板を取り外したい場合には、棚板に形成された凹部内の気体を排気通路により凹部の外に排気すれば良い。すると、気体の排気に伴い、凹部の底方向に保持層が変形して基板との間に隙間を形成し、保持層と基板との接触部分が減少する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、基板収納カセットに薄い基板を平らに保持する機能を付与するので、基板が厚く強固な場合の他、例え薄く脆い場合でも、安易に破損したり、変形して基板収納カセットからの取り出し等に支障を来たすのを有効に防ぐことができるという効果がある。
特に、基板がバックグラインドされた半導体ウェーハの場合には、薄く割れやすい半導体ウェーハが簡単に損傷するのを抑制することができる。また、半導体ウェーハの全面を支持固定することができるので、半導体ウェーハの反りを矯正してウェーハ割れを防ぐことができる。
【００１７】
また、棚板の凹部に、保持層を支持する複数の支持突起を間隔をおいて並べ設ければ、保持層が過剰に変形するのを防ぎ、基板の位置や姿勢を安定させることができる。
また、排気通路を負圧源に取り外し可能に接続し、この負圧源を駆動して保持層を強制的に変形させるようにすれば、変形した保持層と基板との間に気体が流入するので、保持層に対する基板の非接触部分が増加して取り外しが容易になる。
【００１８】
また、棚板を挟み持つ一対の側壁を備え、この一対の側壁の上下部間のうち少なくとも下部間を連結板により連結し、棚板を上下方向に所定の間隔で複数並べ設ければ、基板収納カセットの強度や剛性を高めることができる。
さらに、一対の側壁の前後の開口部のうち後方の開口部を壁により被覆し、この壁に基板用の観察窓を形成すれば、基板や保持層の状態を視覚的に把握することができ、基板収納カセットを良好な状態で使用することができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施の形態を説明すると、本実施形態における基板収納カセットは、図１ないし図５に示すように、フロントオープンボックスタイプのカセットケース１に内蔵して並べられる複数の棚板２０と、各棚板２０に形成される凹み穴３０と、この凹み穴３０を被覆してバックグラインドにより薄片化された半導体ウェーハＷを着脱自在に密着保持する弾性変形可能な保持層４０と、この保持層４０に被覆された凹み穴３０の空気を排気する複数の排気通路５０とを備え、バックグラインド工程からその後の工程にかけて使用される半導体製造装置やそのオープナ６０に位置決め搭載される。
【００２０】
カセットケース１は、図１ないし図４に示すように、半導体ウェーハＷの収納に十分な隙間をおいて相対向する左右一対の側壁２を備え、この一対の側壁２の下部間には底板３が水平に架設されるとともに、上端部間には天板４が水平に架設され、開口した背面には縦長の背面壁５が装着されており、正面が開口して薄片化された半導体ウェーハＷの出し入れ口６として機能する。
【００２１】
半導体ウェーハＷは、例えば口径３００ｍｍのシリコンウェーハからなり、周縁部に結晶方向の判別や整列を容易にするノッチｎが平面略半楕円形に切り欠かれる。また、カセットケース１の側壁２、底板３、天板４、及び背面壁５は、例えば耐衝撃性、耐熱性、耐水性等に優れる透明のポリカーボネートやポリエーテルエーエルケトン等の樹脂成形材料を使用して別々に成形され、ビスやナット等を介して組み立てられる。
【００２２】
カセットケース１の側壁２は上下方向に伸びる縦長の板に形成され、底板３の裏面における前部両側と後部中央とには、複数の位置決め具７が底面視で三角形を描くよう配設される。各位置決め具７は、平面略トラック形のブロックに形成され、オープナ６０のステージから突出した位置決めピン６１に摺接するＶ溝８が長手方向に切り欠かれており、このＶ溝８がオープナ６０の位置決めピン６１に上方から嵌合することにより、基板収納カセットを高精度に位置決めするよう機能する。
【００２３】
カセットケース１の天板４には、ウェーハ管理システムを構築する非接触ＩＣタグ９が貼着されるとともに、把持用のハンドル１０が着脱自在に装着され、背面壁５には、半導体ウェーハＷの視認を可能とする縦長の観察窓１１が選択的に形成される。
【００２４】
複数の棚板２０は、図１や図２に示すように、カセットケース１の内部上下方向に所定のピッチで配列（図には３段又は４段で示す）され、棚板２０と棚板２０との間には、半導体ウェーハＷの出し入れに支障を来たさない空間が確保される。各棚板２０は、所定の材料を使用して半導体ウェーハＷや保持層４０よりも大きい平面矩形に形成され、カセットケース１の両側壁間にビスやナット等を介し水平に架設される。
【００２５】
棚板２０の材料としては、特に限定されるものではないが、例えばポリエーテルスルフォン、ポリアミドイミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンスルフィド、ポリアリレート等の樹脂成形材料、アルミニウム、マグネシウム、銅、ステンレス、ニッケル等の金属材料、ガラス、セラミックス等があげられる。
【００２６】
凹み穴３０は、図１や図５に示すように、各棚板２０の表面に浅く凹み形成され、半導体ウェーハＷよりも大きい平面矩形を呈する。この凹み穴３０の底面には、保持層４０を下方から支持する複数の支持突起３１が間隔をおき規則的に並設され、各支持突起３１が凹み穴３０の深さと略同じ長さ・高さの円柱形に形成される。
【００２７】
保持層４０は、図１、図２、図５に示すように、可撓性、密着性、弾性の材料を使用して半導体ウェーハＷよりも大きい平面矩形で柔軟な薄膜に成形され、各棚板２０の表面に積層して接着されるとともに、各支持突起３１の表面に接着されており、凹み穴３０を被覆してその底面との間に空気流通用の空間を区画する。この保持層４０の材料としては、特に限定されるものではないが、例えば耐熱性、耐候性、耐水性、剥離性、経時安定性等に優れるシリコーン系、ウレタン系、オレフィン系、フッ素系のエラストマーが使用される。
【００２８】
複数の排気通路５０は、図１ないし図３、図５に示すように、棚板２０や保持層４０の数に応じて基板収納カセットの内部に形成され、この基板収納カセットがオープナ６０に高精度に位置決め搭載されることにより、オープナ６０に内蔵された真空ユニット６２に自動的に接続される。
【００２９】
各排気通路５０は、棚板２０の内部に屈曲形成されて凹み穴３０に下方から上流端部が連通する第一の通路５１と、一方の側壁２の内部上下方向に形成されて第一の通路５１の棚板側面に開口した下流端部に連通する第二の通路５２とを備え、この第二の通路５２の下流端部が側壁２の底面に開口して真空ユニット６２の接続ノズル６３ａにＯリング等を介し着脱自在に接続される。
【００３０】
真空ユニット６２は、図１に示すように、例えばオープナ６０のステージに接続流路６３を起立させてその先端部の接続ノズル６３ａを露出させた真空ポンプ６４やその付属タンク等からなり、半導体ウェーハＷ用のハンドリング装置６５の吸着に応じて駆動し、凹み穴３０の空間の空気（図１、図５の矢印参照）を外部に排気して平坦な保持層４０を凹み穴３０の底面方向に凹凸に変形させ、保持層４０と半導体ウェーハＷとの界面に空気流入用の隙間を形成して密着した半導体ウェーハＷの剥離を容易化する。
【００３１】
半導体ウェーハＷを搬入、搬出するためのハンドリング装置６５は、図２に示すように、半導体ウェーハＷを真空吸着するパッド６６と、このパッド６６の後部から伸長して図示しないロボットに回転可能に支持されるＸＹＺ方向に移動可能なアーム６７とを備え、これらパッド６６とアーム６７とが所定の成形材料を用いて一体成形される。
【００３２】
パッド６６は、半導体ウェーハＷと略同径の円板に形成され、半導体ウェーハＷを真空吸着する吸着面には、複数の吸着溝孔が所定の間隔をおいて穿孔される。また、アーム６７の内部には、複数の吸着溝孔に連通する排出路が長手方向に形成され、この排出路の下流端部がバキューム装置に接続される。
なお、ハンドリング装置６５は、図示しないロボットを介してオープナ６０に設置されても良いし、独立した装置として存在しても良い。その他の部分については、従来例と同様であるので説明を省略する。
【００３３】
上記において、グラインダ装置８０により薄片化された半導体ウェーハＷの被吸着面における全面をハンドリング装置６５が真空吸着して基板収納カセット内に進入し、保持層４０の表面上に半導体ウェーハＷを僅かな力で押圧して重ねると、保持層４０の密着力により半導体ウェーハＷが反ることなく安定した平坦な姿勢で密着するので、半導体ウェーハＷの割れや変形を防止することができる。また、半導体ウェーハＷの固定に際しては、保持層４０を密着させる以外、何らの処理、動力、及びエネルギーを必要としないので、そのまま基板収納カセットとして移動し、保管し、次工程に搬送することができる。
【００３４】
保持層４０に密着した半導体ウェーハＷをピックアップしたい場合には、パッド６６の真空駆動に真空ユニット６２を連動して駆動させれば良い。すなわち、半導体ウェーハＷの被吸着面にパッド６６を上方から重ねて真空吸着させる際のパッド６６への吸着信号にタイミングを合わせ、真空ユニット６２を駆動すれば、凹み穴３０の空気が排気通路５０を経由して凹み穴３０の外部に排気され、保持層４０が複数の支持突起３１に沿い凹凸に撓んで半導体ウェーハＷとの間に隙間を形成するので、保持層４０に密着していた半導体ウェーハＷがハンドリング装置６５により簡単にピックアップされることとなる。
【００３５】
上記構成によれば、弾性を有する保持層４０の密着力により半導体ウェーハＷを隙間なく略平坦に密着支持することができるので、半導体ウェーハＷがバックグラインドにより５０μｍ以下に薄片化され、脆くなっていても、搬送時やハンドリング時等に簡単に破損することがない。また、薄片化された半導体ウェーハＷの反りを矯正しているので、半導体ウェーハＷの周縁部が周囲に干渉するのを防止することができ、基板収納カセットに半導体ウェーハＷを円滑かつ確実に収納したり、以後の作業におけるハンドリング性を著しく向上させたり、工程間のハンドリングの安全性に資することができる。
【００３６】
また、保持層４０の密着力のみにより半導体ウェーハＷを長時間密着支持することができるので、半導体ウェーハＷを平坦に保持するための専用真空装置等を省略することができ、装置の簡素化や大幅なコスト削減を図ることができる。また、凹み穴３０の底面に、保持層４０を接着支持する複数の支持突起３１を配列するので、保持層４０が広範囲に亘って過剰に大きく凹んだり、保持層４０上の半導体ウェーハＷの姿勢が傾斜して崩れたり、位置ずれして脱落するのを確実に防止することが可能になる。
【００３７】
さらに、半導体ウェーハＷの中央部にハンドリング装置６５を単に重ねて真空吸着するのではなく、半導体ウェーハＷの被吸着面の全てにハンドリング装置６５を重ねて真空吸着するので、薄片化された半導体ウェーハＷの周縁部が下方に撓んで割れることがない。さらにまた、カセットケース１に非接触ＩＣタグ９を貼着するので、半導体ウェーハＷや基板収納カセットを非接触で明瞭に識別することができ、しかも、非接触ＩＣタグ９とウェーハ管理システムのリーダ／ライタとの間に障害物が介在してもそれが電波を通すものなら、確実に交信することが可能になる。
【００３８】
なお、上記実施形態ではフロントオープンボックスタイプのカセットケース１を示したが、背面壁５を省略し、前後部をそれぞれ開口させて半導体ウェーハＷの出し入れ口６としても良いし、カセットケース１の正面に、着脱自在の蓋体や開閉可能な扉を設けても良い。また、カセットケース１の両側壁に、作業者が握持するためのハンドルやフランジをそれぞれ装着しても良い。
【００３９】
また、保持層４０に半導体ウェーハＷの保護シート面側を搭載しても良いし、半導体ウェーハＷの裏面側を搭載しても良い。また、凹み穴３０の周面に保持層４０の周縁部を接着支持させ、凹み穴３０の底面と保持層４０との間に空間を区画しても良い。また、半導体ウェーハＷの保持や保持層４０の変形に特に支障を来たさなければ、支持突起３１を省略するとともに、保持層４０を、ある程度の強度を有するメッシュ体とエラストマーとから積層形成し、この保持層４０により凹み穴３０を被覆しても良い。
【００４０】
また図６に示すように、棚板２０の表面に、凹み穴３０の周面に連通する第一の通路５１を略溝形に切り欠くとともに、この第一の通路５１を棚板２０の側面まで伸ばして側壁２に形成された第二の通路５２の上流端部に接続可能とし、第一の通路５１を拡大した保持層４０に被覆させることも可能である。また、排気通路５０を、棚板２０の内部に形成されて凹み穴３０に連通する第一の通路５１と、側壁２と底板３の内部に形成されて第一の通路５１の下流端部に連通する第二の通路５２とから形成し、この第二の通路５２の下流端部を底板３の裏面に開口することも可能である。
【００４１】
また、オープナ６０のステージに対して真空ポンプ６４のシール付きの接続ノズル６３ａをエアシリンダ等のアクチュエータにより昇降させ、位置決めされた基板収納カセットの排気通路５０の下流端部に真空ポンプ６４を接続することも可能である。また、ハンドリング装置６５を透明、不透明、あるいは半透明に形成したり、パッド６６を平面略多角形等に形成することも可能である。また、基板収納カセットをバックグラインド工程におけるバックグラインド作業の直後のみに使用することもできる。
【００４２】
さらに、本発明に係る基板収納カセットは、グラインダ装置８０やストレスリリーフ装置８３用のウェーハ収納装置として用いるだけではなく、ダイシングテープやダイアタッチフィルムの貼付装置、保護シート剥離装置用のウェーハ収納装置として使用することもできる。
【００４３】
このように本発明に係る基板収納カセットは、薄片化された半導体ウェーハＷを安全に取り扱うことができるので、バックグラインド工程の後から半導体ウェーハＷをチップ化するまでの工程用のウェーハ収納装置として使用することもできる。但し、本発明に係る基板収納カセットは、バックグラインド工程前や半導体ウェーハＷ以外の基板用途への使用を妨げるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明に係る基板収納カセットの実施形態を模式的に示す部分断面説明図である。
【図２】本発明に係る基板収納カセットの実施形態における使用状態を模式的に示す一部分解斜視説明図である。
【図３】本発明に係る基板収納カセットの実施形態を模式的に示す底面図である。
【図４】本発明に係る基板収納カセットの実施形態を模式的に示す背面図である。
【図５】本発明に係る基板収納カセットの実施形態における棚板や保持層等を模式的に示す断面説明図である。
【図６】本発明に係る基板収納カセットの他の実施形態における排気通路を模式的に示す断面説明図である。
【図７】半導体ウェーハのパターン形成面に保護シートを密着してカットする状態を示す説明図である。
【図８】グラインダ装置等を示す平面説明図である。
【図９】弓なりに反った半導体ウェーハと基板収納カセットとの関係を示す正面説明図である。
【符号の説明】
【００４５】
１        カセットケース
２        側壁
３        底板（連結板）
４        天板（連結板）
５        背面壁
６        出し入れ口
１１      観察窓
２０      棚板
３０      凹み穴（凹部）
３１      支持突起
４０      保持層
５０      排気通路
５１      第一の通路
５２      第二の通路
６０      オープナ
６２      真空ユニット（負圧源）
６３      接続流路
６３ａ    接続ノズル
６４      真空ポンプ（負圧源）
６５      ハンドリング装置
７０      保護シート
８０      グラインダ装置（半導体製造装置）
８２      洗浄装置
８３      ストレスリリーフ装置
８４      基板収納カセット
Ｗ        半導体ウェーハ（基板）
【図１】
2007157953.tif 000003
【図２】
2007157953.tif 000004
【図３】
2007157953.tif 000005
【図４】
2007157953.tif 000006
【図５】
2007157953.tif 000007
【図６】
2007157953.tif 000008
【図７】
2007157953.tif 000009
【図８】
2007157953.tif 000010
【図９】
2007157953.tif 000011