(57)【要約】【課題】溝付きケースに入っているウェハを一括して効率的に取り出すことができる治具を提供する。【解決手段】一部が開口する略Ｕ字形断面の半円筒形状の側面と、半円筒形状の軸方向に端面とを有し、ウェハの外周に対し、Ｕ字形断面の開口部の平行に対向する内側端縁部で接触する半導体ウェハの移し替え治具。この治具のＵ字形断面の開口部を下にして、ウェハを複数枚収納して水平に載置された溝付きケースに重ね、両者を上下反転して複数枚のウェハを溝付きケースから前記治具に移し替え、ウェハをＵ字形断面の開口部の平行に対向する内側端縁部で保持した後、前記治具を起こして前記治具内部に保持した複数枚のウェハを隙間無く積層させ、積層した状態のウェハからウェハを１枚ごとあるいは積層状態のままで任意の枚数ごと取り出す。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェハを溝付きケースから移し替える治具であって、一部が開口する略Ｕ字形断面の半円筒形状の側面と、半円筒形状の軸方向に端面とを有し、ウェハの外周に対し、Ｕ字形断面の開口部の平行に対向する内側端縁部で接触することを特徴とする半導体ウェハの移し替え治具。
【請求項２】
前記対向する内側端縁部間の距離は、ウェハの直径よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の半導体ウェハの移し替え治具。
【請求項３】
前記対向する内側端縁部間の距離は、ウェハの直径の９０．０〜９９．８％であることを特徴とする請求項２に記載の半導体ウェハの移し替え治具。
【請求項４】
前記Ｕ字形断面の内底部にウェハのオリエンテーションフラットに対応するフラット面を形成したことを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３に記載の半導体ウェハの移し替え治具。
【請求項５】
溝付きケースの開口部に対して半導体ウェハの移し替え治具の開口部を一致させて重ねる位置決め部を開口部に有することを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３又は請求項４に記載の半導体ウェハの移し替え治具。
【請求項６】
請求項１、請求項２、請求項３、請求項４又は請求項５に記載の半導体ウェハの移し替え治具の使用方法であって、ウェハを複数枚収納して水平に載置された溝付きケースに、前記半導体ウェハの移し替え治具のＵ字形断面の開口部を下にして、半導体ウェハの移し替え治具を溝付きケースに重ね、両者を上下反転して複数枚のウェハを溝付きケースから半導体ウェハの移し替え治具に移し替え、ウェハをＵ字形断面の開口部の平行に対向する内側端縁部で保持した後、半導体ウェハの移し替え治具を起こして前記治具内部に保持した複数枚のウェハを隙間無く積層させ、積層した状態のウェハからウェハを１枚ごとあるいは積層状態のままで任意の枚数ごと取り出すことを特徴とする半導体ウェハの移し替え治具の使用方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェハの各製造過程において、ケースに収納された複数のウェハの一括取り出しと移し替えを行う治具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体ウェハの各製造過程において用いられているウェハの収納ケースの内部には多数の平行な溝があり、各溝ごとにウェハが１枚ずつ収められている（例えば、図１（ｂ）参照）。収納ケースからウェハを取り出し、別の容器に移し替えする際に、従来は１枚ずつバキュームピンセットや金属ピンセットを用いた手作業にてウェハを容器から抜き取っていた。しかし、手作業では、効率が上がらないばかりか、ハンドリング作業によるミス（ウェハ表裏の反転、ウェハの並び順間違え、ウェハの損傷）も発生した。
【０００３】
かかる従来の移し替え作業を効率化するため、特許文献１には、６．３５ｍｍの収納ピッチで運搬ケースに収納された２５枚の半導体ウェハを、半分の３．１７５ｍｍの収納ピッチの容器本体内に移し替え、収納して移送、保管するウェハ容器が開示されている。特許文献１では、まず運搬ケースに収納された２５枚の約半数を３．１７５ｍｍピッチの容器の収納溝に１溝置きに移し替えした後、残る約半数を３．１７５ｍｍピッチの容器の収納溝の空いている溝に移し替えることで、ウェハを運搬ケースから収納ピッチが半分の容器に移し替えて収納している。
【０００４】
しかし、特許文献１の発明では、移し替え作業が２段階となるばかりでなく、移し替え後もウェハは溝に収まるので、ここから１枚ずつ取り出すには、従来と同様の手作業を行う必要があり、収納ピッチが半分になっている分だけ、取り出し作業はより困難となるといった不具合を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−３１８２４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、従来技術の上記不具合を解消し、ウェハを収納する溝付きケースに入っているウェハをハンドリング作業によるミスなく一括して効率的に取り出すことができる治具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】
【０００７】
請求項１の発明は、ウェハを溝付きケースから移し替える治具であって、一部が開口する略Ｕ字形断面の半円筒形状の側面と、半円筒形状の軸方向に端面とを有し、ウェハの外周に対し、Ｕ字形断面の開口部の平行に対向する内側端縁部で接触することを特徴とする半導体ウェハの移し替え治具である。
【０００８】
請求項２の発明は、前記対向する内側端縁部間の距離をウェハの直径よりも小さくした半導体ウェハの移し替え治具である。
【０００９】
請求項３の発明は、前記対向する内側端縁部間の距離をウェハの直径の９０．０〜９９．８％とした半導体ウェハの移し替え治具である。
【００１０】
請求項４の発明は、Ｕ字形断面の内底部にウェハのオリエンテーションフラットに対応するフラット面を形成した半導体ウェハの移し替え治具である。
【００１１】
請求項５の発明は、溝付きケースの開口部に対して半導体ウェハの移し替え治具の開口部を一致させて重ねる位置決め部を開口部に有する半導体ウェハの移し替え治具である。
【００１２】
請求項６の発明は、請求項１、請求項２、請求項３、請求項４又は請求項５に記載の半導体ウェハの移し替え治具の使用方法であって、ウェハを複数枚収納して水平に載置された溝付きケースに、前記半導体ウェハの移し替え治具のＵ字形断面の開口部を下にして、半導体ウェハの移し替え治具を溝付きケースに重ね、両者を上下反転して複数枚のウェハを溝付きケースから半導体ウェハの移し替え治具に移し替え、ウェハをＵ字形断面の開口部の平行に対向する内側端縁部で保持した後、半導体ウェハの移し替え治具を起こして前記治具内部に保持した複数枚のウェハを隙間無く積層させ、積層した状態のウェハからウェハを１枚ごとあるいは積層状態のままで任意の枚数ごと取り出すことを特徴とする半導体ウェハの移し替え治具の使用方法である。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１の発明の半導体ウェハの移し替え治具は、溝を持たず、略円筒を軸方向に２分した形状としたので、軸方向に広い開口を有し、移し替え時のウェハの半径方向移動距離が極めて短く、ウェハへの衝撃が少なく、ウェハの破損を防止できる。移し替え後のウェハは溝に拘束されずに直接積層された状態となるので、ウェハの収納密度が高く、最もコンパクトに収納することができる。また、収納したウェハは任意の枚数で容易に治具の開口部から取り出すことができる。さらに半導体ウェハの移し替え治具の軸方向長さを長く取ることにより、複数の溝付きケースに収容されたウェハを一つの半導体ウェハの移し替え治具で同時に受け取ることができる。
【００１４】
請求項２及び請求項３の発明では、前記移し替え治具のＵ字形断面の開口部の平行に対向する内側端縁部間の距離、すなわち、ウェハの外周と前記移し替え治具との接触点の２点間距離は、ウェハの直径よりも小さく、具体的にはウェハの直径の９０．０〜９９．８％に設定されるので、半導体ウェハの移し替え治具は、ウェハと対向する内側端縁部とによる楔効果によってウェハを適度な力で挟み持つことができる。
【００１５】
請求項４の発明では、前記移し替え治具のＵ字形断面の内底部にウェハのオリエンテーションフラット対応するフラット面を形成したので、フラット面がウェハの回転を妨げてウェハの向きを維持できるとともに、移し替え時に向きの間違っているウェハがあったときには、向きの間違っているウェハが向きの正常なウェハよりも治具の開口部から飛び出すので、向きの間違っているウェハの発見が容易となる。
【００１６】
請求項５の発明では、溝付きケースの開口部に対して半導体ウェハの移し替え治具の開口部を一致させて重ねる位置決め部を設けたので、両者を速やかに移し替え作業可能な一体状態とすることができ、また移し替え作業時に両者の開口部がずれることも防止でき、移し替え作業の効率化を図ることができる。
【００１７】
本発明の半導体ウェハの移し替え治具の使用方法は、溝付きケースと半導体ウェハの移し替え治具の軸が水平な状態で両者を上下反転して移し替えが行われるので、ウェハは半径方向にわずかな距離を転動して移動するため、移動による衝撃が少なくウェハが破損しにくい。その後、半導体ウェハの移し替え治具を起こすことで移し替えられたウェハは半導体ウェハの移し替え治具の軸方向に移動し、隙間無く積層されるので、無駄な動きや衝撃が無く、ウェハの品質を保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】（ａ）本発明の半導体ウェハの移し替え治具の斜視図である。（ｂ）溝付きケースの斜視図である。
【図２】本発明の半導体ウェハの移し替え治具の断面図である。（ａ）当前記治具の側面断面図であり、（ｂ）のＢ−Ｂ矢視断面図である。（ｂ）当前記治具の正面断面図であり、（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図３】本発明による半導体ウェハの移し替え工程を示す側面断面図である。（ａ）溝付きケースに半導体ウェハの移し替え治具を被せた状態を示す。（ｂ）溝付きケースと半導体ウェハの移し替え治具を一体として横転させた状態を示す。（ｃ）溝付きケースと半導体ウェハの移し替え治具を上下逆にし、溝付きケース内のウェハを半導体ウェハの移し替え治具に移し替えた状態を示す。
【図４】本発明の半導体ウェハの移し替え治具を起こす過程を示す正面断面図である。（ａ）半導体ウェハの移し替え治具を水平から４５°起こした状態を示す。（ｂ）半導体ウェハの移し替え治具を水平から８５°起こした状態を示す。
【図５】本発明の他の実施例を示す側面断面図である。
【図６】本発明の他の実施例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
半導体ウェハは単結晶インゴットをワイヤソーなどでスライスした後、研磨工程や焼鈍工程など多くの工程を経て半導体素子となる。スライスされたウェハがこれらの工程間を搬送される場合、多くは前述の溝付きケースに収められた状態で搬送され、各工程に供給されるが、ウェハを溝付きケースから一括して取り出し、積層して供給したほうが好ましい場合もある（例えば、アニール工程）。このような場合に、溝付きケースに収納されたウェハを一括して取り出す方法を検討した結果、得られたのが本発明の半導体ウェハの移し替え治具およびその使用方法である。
【００２０】
本発明の治具を図１及び図２によって具体的に説明する。図１（ａ）は本発明の半導体ウェハの移し替え治具１の斜視図であり、ウェハ２を保持した状態を示している。図１（ｂ）は溝付きケース３の斜視図であり、ウェハ２が溝４に収納された状態を示している。また、図２（ａ）は前記治具１の側面断面を示し、図２（ｂ）は同治具１の正面断面を示す。半導体ウェハの移し替え治具１は、溝付きケース３から受け取った複数のウェハ２を、一時的に立設して保持する。
【００２１】
半導体ウェハの移し替え治具１は、略Ｕ字形断面の半円筒形状の側面１ａと、半円筒形状の軸方向に端面１ｂとを有し、その略Ｕ字形断面の開口部の平行に対向する内側端縁部１ｃでウェハ２の外周２ａと２点Ｐで接するように、対向する内側端縁部１ｃ間の距離（接触点Ｐの２点間距離）をウェハ２の直径より小さめに設定してある。もし、上記の距離がウェハ２の直径より大きい場合、ウェハ２は半導体ウェハの移し替え治具１の内底部に接触してしまい、この場合、図２に示す水平状態では、特にウェハ２の立設状態を維持しづらく、ウェハ２が倒れてしまう。そこで、本発明の開口部の対向する内側端縁部１ｃ間の距離は、ウェハ２をその重心がある直径近くで支え、かつ、特に半導体ウェハの移し替え治具１が水平状態のときは、ウェハ２の自重が接触点Ｐで楔作用を生じ、ウェハ２の配列ピッチを溝を持たないにもかかわらず維持することができる寸法としている。２点Ｐを軸としてウェハが回転しようとすれば、半導体ウェハの移し替え治具１の端面（蓋）１ｂ内側に接触するか、隣接するウェハ２に接触して、回転は抑制される。なお、平行に対向する内側端縁部１ｃ間の距離は、具体的にはウェハの直径の９０．０〜９９．８％である。
【００２２】
図３は本発明による半導体ウェハの移し替え工程を示す側面断面図である。まず、図３（ａ）は、複数のウェハ２を溝４に収納し、水平に置かれた溝付きケース３の開口部に、空の半導体ウェハの移し替え治具１をＵ字形断面の開口部を下向きとして被せ、二つを一体とした状態を示す。この一体化により、両者の内部空間は、ウェハ２の移動を許容する状態となる。図３（ｂ）は、一体とした溝付きケース３と半導体ウェハの移し替え治具１とを右回りに９０°回転させた状態を示す。このとき溝付きケース３から半導体ウェハの移し替え治具１にウェハ２が転動して移動する。図３（ｃ）は、さらに溝付きケース３と半導体ウェハの移し替え治具１を右回りに９０°回転させ、図３（ａ）に示す初期の状態に対し、上下逆となった状態を示す。このときウェハ２は、完全に半導体ウェハの移し替え治具１に自重を移し、空となった溝付きケース３は、取り去られる。この状態で半導体ウェハの移し替え治具１は、図１（ａ）及び図２に示す状態であり、ウェハ２はその外周２ａの２点Ｐにて半導体ウェハの移し替え治具１の略Ｕ字形断面の開口部の平行に対向する内側端縁部１ｃと接し、自重を支持される。この後、半導体ウェハの移し替え治具１は水平状態から起こされ、ウェハ２は積層状態となる。
【００２３】
図４は本発明の半導体ウェハの移し替え治具１を図２に示す状態から起こす過程を示す正面断面図である。図４（ａ）は、半導体ウェハの移し替え治具１を水平から４５°起こした状態を示す。ウェハ２は、半導体ウェハの移し替え治具１が水平状態のときは、溝付きケース３の溝４のピッチで半導体ウェハの移し替え治具１に移され、保持されるが、これを４５°起こした状態では、ウェハ２は重力の作用により、その外周２ａの２点Ｐにて半導体ウェハの移し替え治具１の対向する内側端縁部１ｃと接しながら、下方に移動し、ウェハ間のピッチが狭まる。図４（ｂ）は、さらに半導体ウェハの移し替え治具１を起こし、水平から８５°とした状態を示す。この状態では、ウェハ２はその外周２ａの２点Ｐにて半導体ウェハの移し替え治具１の略Ｕ字形断面の対向する内側端縁部１ｃとなお接しているものの、ウェハ２に働く重力の作用の増大にともなう接触圧力の低下による摩擦力減少で、ウェハ２はさらに下方に移動し、ウェハ間の隙間がなくなり、密着する。そして、複数枚のウェハ２は、移し替え治具１の端面１ｂの内面に積層した状態となる。
【００２４】
半導体ウェハの移し替え治具１が水平の状態では、ウェハ２は一定ピッチを維持して安定して保持されるので、ウェハ間に隙間が多く、ウェハ２を半導体ウェハの移し替え治具１から１枚づつ取り出す作業も、従来技術のごとくウェハ２が溝付きケースの溝に入った状態よりは容易であるものの、十分とはいえない。そこで、半導体ウェハの移し替え治具１を起こすことにより、ウェハ２と半導体ウェハの移し替え治具１との接触点Ｐにおける摩擦力を低減し、ウェハ２をゆるやかに落下させることによって、ウェハ同士を積層することとした。以下に、本発明の一実施例を説明するが、本発明の範囲が実施例によって限定されるものではない。
【実施例１】
【００２５】
本発明の一実施例として、溝付きケース（寸法：奥行１４２ｍｍ、幅９４ｍｍ、高さ８３ｍｍ、溝ピッチ４．８ｍｍ）に収納されたウェハ（寸法：直径７６．２ｍｍ、厚さ０．５ｍｍ）２５枚を本発明の半導体ウェハの移し替え治具１としての半筒状の移し替え治具（外形寸法：奥行１００ｍｍ、幅８７ｍｍ、高さ４５ｍｍ、収納部寸法：奥行９０ｍｍ、幅（対向する内側端縁部１ｃ間の距離）７６ｍｍ、深さ３９ｍｍ、材質：硬質塩化ビニル製）へ移し替えた。
【００２６】
１ケースにつきウェハ２５枚入りの溝付きケース４つからウェハを別のケースへ移し替える作業において、従来のハンドリングにて移し替えを行なう場合は、移し替えに１ケースで３５秒、空のケースを移動し新たなケースの準備に５秒を費やしており、これを４回繰り返すと３５秒＋５秒+３５秒＋５秒＋３５秒+５秒＋３５秒＝１５５秒の作業時間がかかっていた。これを本発明としての半筒状の移し替え治具を用いて行なうと、溝付きケースから半筒状の移し替え治具への移し替えに７秒、空のケースを移動し新たなケース準備に５秒を費やし、これを４回繰り返すと、７秒＋５秒＋７秒+５秒+７秒＋５秒＋７秒＝４３秒となり、従来の方法より１／３以下の時間にて作業を終えることができた。また、半筒状の移し替え治具によるウェハの保持も良好であった。なお、半筒状の移し替え治具の材質は、本実施例で用いたある程度の弾性をもつ樹脂等の他、金属で作製してもよい。以上の結果を表１に示す。
【００２７】
【表１】
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【実施例２】
【００２８】
本発明の別の実施態様として、溝付きケースから本発明の治具へウェハが移動する際、ウェハの移動距離をほぼゼロに近くにすることも可能である。具体的には、図５（ａ）に示すごとく、本発明の治具１の断面形状を扇型とし、ウェハの収納部の深さを浅くしたものを用いる。この扇型状の半導体ウェハの移し替え治具１を用いれば、移し替え治具１を溝付きケース３に被せたときに、溝付きケース３に入っているウェハ２の外周２ａと移し替え治具１の内側端縁部１ｃとを密着寸前の状態とすることができ、移し替え治具１と溝付きケース３とを上下反転した際に、ウェハ２の移動距離をほぼゼロで移し替えが可能である。
【実施例３】
【００２９】
図５（ｂ）は、半導体ウェハの移し替え治具１のＵ字形断面の内底部にウェハ２のオリエンテーションフラット５に対応するフラット板６を設けた例を示している。このように、移し替え治具１の底部にフラット面を形成すれば、フラット面がウェハの回転を妨げてウェハの向きを維持できるとともに、移し替え時に向きの間違っているウェハがあったときには、向きの間違っているウェハが向きの正常なウェハよりも治具の開口部から飛び出すので、向きの間違っているウェハの発見が容易となる。なお、オリエンテーションフラットとは、ウェハの結晶方位を判別するための切欠きである。
【実施例４】
【００３０】
図６（ａ）及び図６（ｂ）に示す例は、溝付きケース３の開口部に対して半導体ウェハの移し替え治具１の開口部を一致させて重ねるための位置決め部７を半導体ウェハの移し替え治具１の開口部に設けるとともに、転がり防止用の平面部８を半導体ウェハの移し替え治具１の側面１ａに設けたものである。位置決め部７を溝付きケース３に形成されている位置決め溝９に嵌め込むことにより、溝付きケース３と前記移し替え治具１とは、ウェハ２が溝付きケース３の溝４から前記移し替え治具１の内部へ移動し得る状態で位置決めされ、一体化される。この例では、半導体ウェハの移し替え治具１の位置決め部７は、溝付きケース３に形成されている位置決め溝９に嵌め込まれるが、一方を位置決めピン、他方を位置決め穴としてもよい。また、半導体ウェハの移し替え治具１又は溝付きケース３の一方を他方にインロー式で嵌め込むものであってもよい。
【００３１】
以上で説明した実施例では、半導体ウェハの移し替え治具１は、略Ｕ字形断面を有しているが、断面形状は、一部が開口し、開口部の対向する内側端縁部によってウェハ２をその重心がある直径近くの２点で挟んで保持しうる形状であればよい。例えば、断面形状を一辺が開口した矩形や台形とし、その開口部の平行に対向する内側端縁部によってウェハ２をその直径近くの２点で挟んで保持するものとしてもよい。
【符号の説明】
【００３２】
１  半導体ウェハの移し替え治具
１ａ  側面
１ｂ  端面
１ｃ  内側端縁部
２  ウェハ
２ａ  外周
３  溝付きケース
４  溝
５  オリエンテーションフラット
６  フラット板
７  位置決め部
８  平面部
９  位置決め溝
【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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