(57)【要約】【課題】手動にて、ウェハをウェハキャリアに収納する場合もしくはウェハキャリアから取り出す場合において、ウェハ同士の接触を防ぎ、疵やチッピングの発生を防止する。【解決手段】ウェハキャリア用の治具であって、ウェハキャリア１１が備える複数のスロット１２の数に対応し、スロット１２の並び間隔と等しい間隔で平行な状態で固定されたウェハ保護プレート群２０からなり、各ウェハ保護プレート２１は、スロット１２内に収納されるウェハ１０の直径以下の幅を有しスロット１２に差し込まれる挿入部２２と、挿入部２２の幅方向に延びてスロット１２の開口面１５に接する一対のストッパー部２３とを有し、挿入部２２が隣り合うウェハ１０同士の接触を防ぎ、疵やチッピングの発生を防止することを特徴とするウェハキャリア用治具１。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェハキャリア用の治具であって、
ウェハキャリアが備える複数のスロットの数に対応し、前記スロットの並び間隔と等しい間隔で平行な状態で固定されたウェハ保護プレート群からなり、
前記各ウェハ保護プレートは、前記スロット内に収納されるウェハの直径以下の幅を有し前記スロットに差し込まれる挿入部と、前記挿入部の幅方向に延びて前記スロットの開口面に接する一対のストッパー部とを有し、
手動にて、ウェハをウェハキャリアに収納する場合もしくはウェハキャリアから取り出す場合において、前記挿入部が隣り合うウェハ同士の接触を防ぎ、疵やチッピングの発生を防止することを特徴とするウェハキャリア用治具。
【請求項２】
前記各ウェハ保護プレートが、ウェハをウェハキャリアに収納する、もしくはウェハキャリアから取り出すための真空ピンセットの先端が挿入できるように、前記スロットの開口面側に開口する切欠きによる逃げ部分を前記挿入部の反対側に持つことを特徴とする請求項１に記載のウェハキャリア用治具。
【請求項３】
前記各ウェハ保護プレートの材質がエポキシグラスであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のウェハキャリア用治具。
【請求項４】
前記各ウェハ保護プレートのストッパー部を連結板により連結することにより前記各ウェハ保護プレートを前記スロットの並び間隔と等しい間隔で平行な状態で固定したことを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３に記載のウェハキャリア用治具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウェハの製造工程で用いられる治具に関し、特に、ウェハを運搬するために用いられるウェハキャリアに人手にてウェハを収納する際もしくはウェハキャリアから人手にてウェハを取り出す際に用いられる治具に関する。
【０００２】
ここで、ウェハとは、シリコンやガリウム砒素、ガリウム燐等の半導体単結晶ウェハや、サファイア、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、ＧＧＧ（ガドリニウム・ガリウム・ガーネット）等の酸化物単結晶ウェハ、アルミやガラス製のハードディスク用のディスク等の電子材料ウェハを指す。ウェハは概ね円盤状で、本発明でいうウェハも全て円盤状のものを指す。また、本発明で取り扱うウェハは、主として直径２〜６インチの範囲にあるが、例外として直径１０インチを越えるシリコンウェハもある。
【背景技術】
【０００３】
ウェハの多くは薄く、割れやすく、疵付きやすい。このような性質をもつウェハを破損することなくハンドリングするために、一般に、ウェハを２５枚単位で平行に並べて収納する専用のウェハキャリアを用いる場合が多い。ウェハキャリアの材質には、ポリプロピレンやＰＦＡ（フッ素樹脂）等、運搬時のウェハへの衝撃が小さい樹脂が選ばれる。ウェハキャリアは、例えば、インテグリス社製のもの（特許文献１）が有名である。
【０００４】
ウェハキャリアは、等間隔で平行な溝状のスロットを所定の数、例えば２５条有しており、各スロットごとにウェハを１枚ずつ挿入して収納する仕組みであるため、収納状態の２５枚のウェハは、所定の間隔で整列した状態で位置決めされ、互いに接触しないようになっている。このため、ウェハキャリアは、ウェハ製造工程の各工程で用いられる加工装置によるバッチ処理に都合がよい。例えば、ウェハの外周を面取り加工するべべリング工程では、ベベリング装置の定位置にウェハを収納したウェハキャリアをセットすれば、べべリング装置に対するウェハの位置も自然と決まるので、ベベリング装置の搬送ロボットは容易にウェハの位置を認識でき、ウェハの取り出し、加工、もとのスロットへの収納まで、ウェハのハンドリングを自動で行うことができる。
【０００５】
また、ウェハキャリアはウェハの出荷の際にも用いられる。この場合、ウェハキャリアは新品もしくは、洗浄済みのものが用いられるが、やはり２５枚単位で収納する場合が多い。一般に、加工工程等で繰り返し、ある程度ラフに扱われるウェハキャリアは頑丈で安価なポリプロピレン製を用い、出荷には、発塵や帯電の少ないＰＦＡ製が選ばれる傾向にある。ウェハキャリアには蓋が無いため、出荷に用いる場合、ウェハをウェハキャリアごと収納し、かつウェハを押えて固定し、密閉するケースを用いる。さらに、ウェハキャリアを密閉したケースは、真空もしくは不活性ガスパージ等を併用し、アルミやビニールによる外装パッキングが施される場合が多い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特公平０７−０１９８３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ウェハをウェハキャリアに収納する場合もしくは、ウェハキャリアから取り出す場合において、背景技術で一例として挙げたべべリング装置のような自動のハンドリングは実は少なく、オペレータが手動でハンドリングを行う場合のほうが圧倒的に多い。例えば、ウェハの汚れや疵を検査する品質検査では、オペレータが人手でウェハを１枚づつウェハキャリアから取り出し、検査し、ウェハキャリアへ収納する動作を繰り返している。
【０００８】
また、ウェハの平坦度や直径などを全数ではなく、抜き取りで、代表のウェハを検査する場合もある。ウェハをウェハキャリアに収納する場合もしくはウェハから取り出す場合、ウェハキャリアのスロット間隔は数ｍｍしかないため、指で摘み出すのは難しい。そこで、真空ピンセットが用いられる場合が多い。
【０００９】
真空ピンセットとは、先端に、厚みが１〜２ｍｍ程度の真空チャックを備えた細いロッド状の道具である。ウェハキャリアのスロット間に真空チャックを挿入し、真空チャックでウェハ表面を吸着することにより、ウェハを容易にハンドリングすることができる。しかしながら、オペレータが手動でウェハをウェハキャリアに出し入れする場合、真空ピンセットに吸着してハンドリング中のウェハを隣接するウェハに接触させてしまう問題がある。
【００１０】
図１に示すとおり、ウェハキャリア１１のスロット１２は、円盤状のウェハ１０の直径とほぼ等しい間隔で対向しスロット奥で間隔が縮小するように設けられる一対の溝１４であり、収納状態のウェハ１０は、その外周縁の赤道部分の両側を溝１４によって支えられている。しかし、ウェハ１０を溝１４に出し入れする途中のウェハ１０の外周縁が溝１４に嵌まっていない状態では、ウェハ１０は何ら支えが無いため、真空ピンセット３３を持つオペレータの手元がふらつくと、真空ピンセット３３に吸着されたウェハ１０は隣接するウェハ１０に意図せずすぐに接触する。接触は疵やチッピングの発生につながるため、歩留まりを低下させる。強くあたった場合、ウェハが割れることもある。当然ながら、直径が大きいほど難易度は上がり、例えば直径６インチのウェハを、隣接するウェハに接触させずに引き抜くには、相応の習熟度、力量が要求される。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１の発明は、ウェハキャリアが備える複数のスロットの数に対応し、前記スロットの並び間隔と等しい間隔で平行な状態で固定されたウェハ保護プレート群からなり、前記各ウェハ保護プレートは、前記スロット内に収納されるウェハの直径以下の幅を有し前記スロットに差し込まれる挿入部と、前記挿入部の幅方向に延びて前記スロットの開口面に接する一対のストッパー部とを有し、手動にて、ウェハをウェハキャリアに収納する場合もしくはウェハキャリアから取り出す場合において、前記挿入部が隣り合うウェハ同士の接触を防ぎ、疵やチッピングの発生を防止するウェハキャリア用治具である。
【００１２】
請求項２の発明は、前記各ウェハ保護プレートが、ウェハをウェハキャリアに収納する、もしくはウェハキャリアから取り出すための真空ピンセットの先端が挿入できるように、前記スロットの開口面側に開口する切欠きによる逃げ部分を前記挿入部の反対側に持つことを特徴とするウェハキャリア用治具である。
【００１３】
請求項３の発明は、前記各ウェハ保護プレートの材質がエポキシグラスであることを特徴とするウェハキャリア用治具である。
【００１４】
請求項４の発明は、前記各ウェハ保護プレートのストッパー部を連結板により連結することにより前記各ウェハ保護プレートを前記スロットの並び間隔と等しい間隔で平行な状態で固定したウェハキャリア用治具である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係るウェハキャリア用治具を用いれば、ウェハキャリアの隣り合うスロットの間にウェハ保護プレートによる隔壁を設けることとなり、手動にて、ウェハをウェハキャリアのスロットに収納する場合もしくは、スロットから取り出す場合において、隣り合うウェハ同士の接触を防止でき、ウェハに疵やチッピングを発生することが無い。オペレータの習熟度、力量を問わず、効果は不変である。
【００１６】
請求項２の発明では、前記各ウェハ保護プレートにスロットの開口面側に開口する切欠きによる逃げ部分を設け、逃げ部分から無理なく真空ピンセットの先端をウェハキャリア内に挿入できるようにした。
【００１７】
請求項３の発明では、前記各ウェハ保護プレートの材質をウェハに対し比較的に柔らかいエポキシグラスとしたので、ハンドリング時にウェハとウェハ保護プレートとが接触しても、ウェハに疵やチッピングが生じにくい。
【００１８】
請求項４の発明では、前記各ウェハ保護プレートのストッパー部を連結板により連結する構造としたので、一体成形でウェハキャリア用治具を製作した場合と比較して、連結するウェハ保護プレートの枚数を容易に変更でき、収納枚数の異なるウェハキャリアに柔軟に対応できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】（ａ）ウェハキャリアの平面図である。（ｂ）ウェハキャリアの側面図である。
【図２】本発明のウェハキャリア用治具の斜視図である。
【図３】（ａ）本発明のウェハキャリア用治具の運用形態を示す平面図及び（ｂ）側面図である。
【図４】本発明のウェハキャリア用治具の運用形態を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図を用い、発明を実施するための最良の形態を説明する。図１はウェハ１０とウェハキャリア１１の一例を説明する図であり、ウェハ１０がウェハキャリア１１に収納された状態を示している。本発明のウェハキャリア用治具１は、ウェハキャリア１１に適用される。
【００２１】
図示の例では、ウェハキャリア１１は、上面開口型のほぼ直方体の箱であり、短辺の一方の側面１６は上部と下部に切欠き１７ａ，１７ｂを有するほぼＨ字形状をしており、他方の側面１８は全面が閉塞している。ウェハキャリア１１は、上方からウェハ１０が挿入されるスロット１２を２５列備えており、スロット１２は、ウェハキャリア１１の長辺の対向する側面１９の内側面に等間隔で平行に多数形成された溝１４によって構成されている。対向する一対の溝１４はスロット１２を一つ構成している。一対の溝１４は、円盤状のウェハ１０の直径とほぼ等しい間隔で対向し、下方（スロット奥）で間隔が縮小している。
【００２２】
ウェハ１０は、各スロット１２に１枚ずつ収納されている。収納状態のウェハ１０は、その赤道部分（水平な直径）から下の外周部分の両側が対向する一対の溝１４に嵌まっており、かつ、一対の溝１４の間隔の縮小部分によって自重を支えられている。このため、収納状態の２５枚のウェハ１０は、スロット１２の並び間隔と同じ間隔で整列した状態で位置決めされ、互いに接触しないようになっている。
【００２３】
ウェハキャリア１１のスロット１２の一対の開口面１５には、その長手方向両端にウェハ移し替え固定ピン１２Ａ，１２Ｂ、ウェハ移し替え固定穴１３Ａ，１３Ｂが設けられている。これらは、ウェハキャリア１１から他のウェハキャリア１１へウェハ１０を移し替えるために両ウェハキャリア１１の開口面１５を互いに合わせる際、両ウェハキャリア１１のスロット１２を揃えるための位置決めに用いる。
【００２４】
図２は、本発明に係るウェハキャリア用治具１の一例を示している。ウェハキャリア用治具１は、複数枚のほぼＵ字形のウェハ保護プレート２１を有しており、こらら複数の各ウェハ保護プレート２１は、ウェハ保護プレート群２０を形成している。ウェハ保護プレート群２０は、ウェハキャリア１１が備える複数のスロット１２の数に対応したウェハ保護プレート２１により構成されており、図示の例では、ウェハ保護プレート群２０は２５枚のウェハ保護プレート２１により構成されている。なお、一番外側の一方のウェハ保護プレート２１の外面には、ウェハキャリア１１の移し替え固定ピン１２Ａに嵌まる位置決め用の位置決め片２７が設けられている。
【００２５】
個々のウェハ保護プレート２１は、厚みが１ｍｍ程度のエポキシグラス板で製作されており、隣り合うウェハ保護プレート２１の間隔は、ウェハキャリア１１のスロット１２の並び間隔と合わせてある。各ウェハ保護プレート２１は、スロット１２に差し込まれる挿入部２２と、挿入部２２の幅方向に延びてスロット１２の開口面１５に接する一対のストッパー部２３とを有している。挿入部２２は、スロット１２内に収納されるウェハ１０の直径以下の幅を有し、挿入方向の先端は半円状に加工されている。一対のストッパー部２３は、ウェハキャリア１１の一対の開口面１５の間を差し渡すように形成されている。
【００２６】
ストッパー部２３の端部は、ウェハ保護プレート連結板２５，２６にて側面から固定されており、複数のウェハ保護プレート２１は、ウェハキャリア１１のスロット１２の並び間隔と等しい間隔で平行な状態で固定されている。
【００２７】
また、各ウェハ保護プレート２１には、挿入部２２の反対側の部分に切欠きによる逃げ部分３５が形成されている。図３に示すとおり、ウェハキャリア用治具１をウェハキャリアに装着し、ウェハ保護プレート２１がスロット１２内に挿入された状態では、逃げ部分３５は、スロット１２の開口面側に開口しており、この逃げ部分３５からウェハ１０をウェハキャリア１１に収納する、もしくはウェハキャリア１１から取り出すための真空ピンセット３３の先端をウェハキャリア１１内に挿入することができるようになっている。
【００２８】
図３は、本発明に係るウェハキャリア用治具１の運用形態を表す図である。ウェハキャリア用治具１は、ストッパー部２３をウェハキャリア１１の開口面１５につき当てた状態でウェハキャリア１１に装着されており、ウェハ保護プレート群２０の挿入部２２は、ウェハキャリア１１のスロット１２に挿入されている。また、ウェハキャリア用治具１の一番外側の一方のウェハ保護プレート２１をウェハ移し替え固定ピン１２Ｂにつき当て、他方のウェハ保護プレート２１に設けられた位置決め片２７をウェハキャリア１１のウェハ移し替え固定ピン１２Ａに嵌め込んで位置決めすることにより、各ウェハ保護プレート２１の位置がウェハキャリア１１の各スロット１２の位置と合致している。図示の例では、ウェハキャリア用治具１は、上記の位置決めにより、ウェハ保護プレート群２０がスロット１２の溝１４の山の部分に位置するように設計されている。なお、ウェハキャリア用治具１の長手方向の寸法をウェハ移し替え固定ピン１２Ａ、１２Ｂの間隔とほぼ等しく設計し、ウェハ移し替え固定ピン１２Ａ、１２Ｂによりウェハキャリア用治具１の両外側のウェハ保護プレート２１を挟み込んで位置決めするようにしてもよい。
【００２９】
ウェハキャリア用治具１をウェハキャリア１１に装着すれば、ウェハキャリア１１内にウェハ保護プレート２１とウェハ１０とが交互に並んだ状態となり、真空ピンセット３３にて手動でウェハ１０をウェハキャリア１１に収納する場合もしくはウェハキャリア１１から取り出す場合、ウェハ保護プレート群２０がウェハ１０をスロット１２の位置へ導くガイドとなり、かつ、隣接するウェハ１０との接触を妨げる隔壁の役割を果たす。よって、ウェハ１０同士は接触しようが無いから、ウェハ１０に疵やチッピングを発生することが無い。そして、オペレータの習熟度、力量を問わず、この効果は不変である。
【００３０】
ウェハ１０は、ウェハキャリア１１に収められている場合及び出し入れに際して、ウェハ保護プレート群２０とは接触するから、ウェハ保護プレート群２０はウェハ１０に対し比較的に柔らかい材質であることが望ましい。本例ではエポキシグラスを用いているが、ウェハ１０によっては、更に柔らかい材質への変更が考えられる。
【００３１】
また、ウェハキャリア用治具１をウェハキャリア１１に装着した場合、ウェハキャリア１１内にウェハ保護プレート２１とウェハ１０とが交互に並んで存在するため、前述した逃げ部分３５を設けないとすると、ウェハキャリア用治具１をウェハキャリア１１に装着しない場合と比較して、ウェハキャリア１１内のスペースが少なくなり、スロット１２へ真空ピンセット３３の先端を挿入することが困難となる。本発明では、前述したとおり、ウェハ保護プレート２１に逃げ部分３５を設けて真空ピンセット３３を挿入するスペースを確保し、逃げ部分３５から真空ピンセット３３の先端をウェハキャリア１１内に挿入することができるようにした。したがって、逃げ部分３５は、本発明に係るウェハキャリア用治具１にはほぼ必須のデザインであるといえる。
【００３２】
なお、図示のウェハキャリア傾斜治具３０のように、ウェハキャリアを傾ける治具を併用すれば、ハンドリングは更に容易となり、望ましい。
【００３３】
また、図３のウェハキャリア用治具１は、ウェハ保護プレート群２０がスロット１２の溝１４の山の部分に位置するように設計されているが、図４に示すとおり、位置決め片２７を設けたり、ウェハキャリア用治具１の長手方向寸法を調整等することにより、ウェハ保護プレート２０群がスロット１２の溝１４の谷の部分に位置するように設計されていてもよい。この場合、スロット１２の溝１４内にウェハ保護プレート２１とウェハ１０とが存在することとなるが、スロット１２の溝１４の幅に比べてウェハ１０の厚さははるかに薄いので、特に問題はない。
【実施例１】
【００３４】
直径６インチ、厚みが０．２５ｍｍのタンタル酸リチウムウェハ１００枚（２５枚収納ウェハキャリア×４）について、本発明のウェハキャリア用治具を用いて検査作業を行った場合と、用いずに検査作業を行った場合との歩留りの比較を表１に示す。オペレータがウェハを１枚づつ、ウェハキャリアから取り出し、検査し、収納する作業を繰り返した。本発明のウェハキャリア用治具を用いて検査作業を行った場合、ウェハの接触による疵、チッピングの発生は皆無であったのに対し、治具を用いずに検査作業を行った場合、ウェハの接触による疵、チッピングの発生は３枚で歩留まりは９７％であった。
【００３５】
【表１】
2012231045.tif 000003
【実施例２】
【００３６】
直径４インチ、厚みが０．２０ｍｍのタンタル酸リチウムウェハを５００枚（２５枚収納ウェハキャリア×２０）について、本発明のウェハキャリア用治具を用いて検査作業を行った場合と、用いずに検査作業を行った場合との歩留りの比較を表２に示す。オペレータがウェハを１枚づつ、ウェハキャリアから取り出し、検査し、収納する作業を繰り返した。本発明のウェハキャリア用治具を用いて検査作業を行った場合、ウェハの接触による疵、チッピングの発生は皆無であったのに対し、治具を用いずに検査作業を行った場合、ウェハの接触による疵、チッピングの発生は１３枚で歩留まりは９７．４％であった。
【００３７】
【表２】
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【実施例３】
【００３８】
直径４インチ、厚みが０．１５ｍｍのタンタル酸リチウムウェハを２００枚（２５枚収納ウェハキャリア×８）について、本発明のウェハキャリア用治具を用いて検査作業を行った場合と、用いずに検査作業を行った場合との歩留りの比較を表３に示す。オペレータがウェハを１枚づつ、ウェハキャリアから取り出し、検査し、収納する作業を繰り返した。本発明のウェハキャリア用治具を用いて検査作業を行った場合、ウェハの接触による疵、チッピングの発生は皆無であったのに対し、治具を用いずに検査作業を行った場合、ウェハの接触による疵、チッピングの発生は２１枚で歩留まりは９４．５％であった。
【００３９】
【表３】
2012231045.tif 000005
【００４０】
以上のとおり、本発明に係るウェハキャリア用治具１を用いれば、手動にて、ウェハ１０をウェハキャリア１１に収納する場合もしくは、ウェハキャリア１１から取り出す場合において、ウェハ保護プレート群２０からなる治具１が、ウェハキャリア１に挿入されていることにより、ウェハ保護プレート群２０がガイド及び隔壁として機能し、ウェハ１０同士の接触を防ぎ、疵やチッピングが発生することが無い。なお、各実施例において検査作業を行ったオペレータのウェハ検査経験は１年であるが、作業の歩留りは、オペレータの習熟度、力量の差により上下するものであり、各実施例の治具未使用の場合の歩留りもオペレータが変われば上下するため、上記実施例から歩留まりの向上度合いを一定に評価することは必ずしもできないが、本発明に係るウェハキャリア用治具を用いれば、そもそもの、ウェハの接触による疵、チッピングの発生が皆無になるわけであるから、本発明の効果は揺るぎなく、不変である。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
電子材料と同等な品質を求めるウェハ状の物体であれば、本発明の適用意義はあり、電子材料ウェハに限定するものではない。
【符号の説明】
【００４２】
１  ウェハキャリア用治具
１０  ウェハ
１１  ウェハキャリア
１２  スロット
１２Ａ，１２Ｂ  ウェハ移し替え固定ピン
１３Ａ，１３Ｂ  ウェハ移し替え固定穴
１４  溝
１５  開口面
１６  側面
１７ａ，１７ｂ  切欠き
１８  側面
１９  側面
２０  ウェハ保護プレート群
２１  ウェハ保護プレート
２２  挿入部
２３  ストッパー部
２５，２６  連結板
２７  位置決め片
３０  ウェハキャリア傾斜治具
３３  真空ピンセット
３５  逃げ部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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