(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下方向に収縮自在で内部に空気室を有すると共に、対向する一対の蛇腹状の側壁と、両側壁の対向する節部間に設けられ半導体ウェハを着脱自在に収納する収納部と、両側壁の上端同士を接続する蓋部と、両側壁の下端同士を接続する底部とを備えた半導体ウェハの保持装置において、蛇腹状の側壁の内側に板状部材を装着したことを特徴とする半導体ウェハの保持装置。
【請求項２】
上記蛇腹状の側壁が内側に折り畳まれるようにした請求項１に記載の半導体ウェハの保持装置。
【請求項３】
上記蛇腹状の側壁が外側に折り畳まれるようにした請求項１に記載の半導体ウェハの保持装置
【請求項４】
上記蓋部が上記空気室に連通する蓋側空気室を有し、各空気室内に気体を封入、排出するための栓が上記蓋部に設けられ、上記底部が中実である請求項１から３のいずれかに記載の半導体ウェハの保持装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウェハの保持装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
化合物半導体等の半導体ウェハ基板（以下「ウェハ」という。）の製造メーカーと、ウェハを用いた素子の製造メーカーとが異なる場合若しくは同一製造メーカーであってもウェハを製造する工場（クリーンルーム）とウェハを用いた素子を製造する工場とが異なる場合に、ウェハを輸送、収納する必要が生じる。
【０００３】
そこで、本発明者らはウェハを輸送、収納する際に用いられる保持装置を出願した（特願平１１−１６５０７８号）。
【０００４】
図４（ａ）は半導体ウェハの保持装置の従来例を示す正面図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）に示した保持装置の収縮後の正面図、図４（ｄ）は図４（ａ）に示した保持装置に収納される収納部の平面図である。
【０００５】
この保持装置は、上下方向に収縮自在で内部に空気室１ａ、１ｂを有すると共に、対向する一対の蛇腹状の側壁２ａ、２ｂと、両側壁２ａ、２ｂの対向する節部３ａ、３ｂ間に設けられウェハ４を着脱自在に収納する収納部５と、両側壁２ａ、２ｂの上端同士を接続する蓋部６と、両側壁２ａ、２ｂの下端同士を接続する底部７とで構成されている。蓋部６及び底部７はそれぞれ空気室１ａ、１ｂに連通する空気室６ａ、７ａを有する。各収納部５と側壁２ａ、２ｂとは接着により絞り込まれ、絞込み部８が形成されている。
【０００６】
蛇腹状の側壁２ａ、２ｂは有機材料で形成されている。収納部５は略長方形の薬包紙を二つ折りし、両側を接着し、上側の薬包紙に長穴５ａが形成されたものである。長穴５ａは真空吸着によりウェハを収納したり、取り出したりするための穴である。なお、９は空気室１ａ、１ｂ、６ａ、７ａ内の空気を排気、吸入するための栓である。
【０００７】
この保持装置は、ウェハ４の収納部５の周囲の空気室１ａ、１ｂ、６ａ、７ａを空気で膨張させてウェハ４を保持するようになっており、ウェハ４を収納した後で収納部５の周囲の空気を排気することでコンパクトに折り畳むことができ、輸送時に場所をとることがない。また、保持装置からウェハ４を取り出すときは、ウェハ４の周囲の空気室１ａ、１ｂ、６ａ、７ａ内に空気を供給することで、従来のウェハ収納用のウェハカセット（図示せず。）と同様にウェハ４を一定間隔で保持できるようになり、そのまま自動機械にセットすることができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した半導体ウェハ収納容器を用いてウェハを自動機械にセットする際に以下の問題が発生した。
【０００９】
(a) ウェハ保持の精度が従来のウェハカセットに比べると若干悪い。
【００１０】
従来のウェハカセットを利用していた工程に上述した半導体ウェハ収納容器に置き換えようとすると、自動機械の動作の再調整、特にウェハを保持するアームがウェハの装着に失敗した後の再試行における移動量が大きくなる。このため、タクトタイムが延びる傾向が現れ、工程の能力が低下する。
【００１１】
２０枚のウェハを装着した半導体ウェハ収納容器と、２０枚のウェハを装着したウェハカセットとを比較すると、半導体ウェハ収納容器のタクトタイムは約１．５倍に増加してしまう。このタクトタイムの増加はコスト増につながる重要な問題であり、避ける必要がある。
【００１２】
(b) ウェハが割れるおそれがある。
【００１３】
ウェハを自動機械で処理するために、図示しないエアーカセットの空気室に空気を供給して封入し、ウェハ間の間隔を所定の値にしようとする際に、ウェハ枚数に対して平均０．３％の割合でウェハが割れる場合がある。今後、前述の半導体ウェハ収納容器を多用するためためには、この数値（ウェハの割れる割合）を限りなく０に近付ける必要がある。
【００１４】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、半導体ウェハの割れが少なく、高い保持精度を有する半導体ウェハの保持装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の半導体ウェハの保持装置は、上下方向に収縮自在で内部に空気室を有すると共に、対向する一対の蛇腹状の側壁と、両側壁の対向する節部間に設けられ半導体ウェハを着脱自在に収納する収納部と、両側壁の上端同士を接続する蓋部と、両側壁の下端同士を接続する底部とを備えた半導体ウェハの保持装置において、蛇腹状の側壁の内側に板状部材を装着したものである。
【００１６】
上記構成に加え本発明の半導体ウェハの保持装置は、蛇腹状の側壁が内側に折り畳まれるようにしてもよい。
【００１７】
上記構成に加え本発明の半導体ウェハの保持装置は、蛇腹状の側壁が外側に折り畳まれるようにしてもよい。
【００１８】
上記構成に加え本発明の半導体ウェハの保持装置は、蓋部が空気室に連通する蓋側空気室を有し、各空気室内に気体を封入、排出するための栓が蓋部に設けられ、底部が中実であるのが好ましい。
【００１９】
本発明によれば、蛇腹の側壁の内側に板状部材が装着されているので、側壁を折り畳んでも板状部材と半導体ウェハとが略平行に接触する。このため、応力は接触部の両側に均等に掛り、半導体ウェハの周囲全体でみると、大きなモーメントを発生させず、原理的に割れが生じない。
【００２０】
蛇腹状の側壁が内側に折り畳まれるようにした場合には、筐体を折り畳んだ時に輸送による振動でウェハ同士が接触して傷ついたり、破損したりするのが防止される。
【００２１】
蛇腹状の側壁が外側に折り畳まれるようにした場合には、筐体を折り畳んだ時に蛇腹状の側壁が衝撃緩衝材として機能する。
【００２２】
空気室内へ気体を封入、排出するための栓を筐体の蓋部に設け、底部を中実にすることにより、高いウェハ保持精度を得ることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００２４】
図１（ａ）は本発明の半導体ウェハの保持装置の一実施の形態を示す正面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）に示した保持装置の収縮途中の正面図、図１（ｃ）は図１（ａ）に示した保持装置の収縮後の正面図、図１（ｄ）は図１（ａ）に示した保持装置に収納される収納部の平面図である。
【００２５】
本保持装置は、上下方向に収縮自在で内部に空気室１０ａ、１０ｂを有すると共に、対向する一対の蛇腹状の側壁１１ａ、１１ｂと、両側壁１１ａ、１１ｂの対向する節部１２ａ、１２ｂ間に設けられウェハ１３を着脱自在に収納する収納部１４と、両側壁１１ａ、１１ｂの上端同士を接続する蓋部１５と、両側壁１１ａ、１１ｂの下端同士を接続する底部１６と、側壁１１ａ、１１ｂの内側に装着された板状部材１７ａ、１７ｂとを備え、側壁１１ａ、１１ｂが内側に折り畳まれるようにすると共に、蓋部１５が空気室１０ａ、１０ｂに連通する蓋側空気室１５ａを有し、各空気室１０ａ、１０ｂ、１５ａ内に気体を封入、排出するための栓１８が蓋部１５に設けられ、底部１６を中実にしたものである。
【００２６】
尚、蛇腹状の側壁１１ａ、１１ｂは有機材料で形成されている。収納部１４は前述した収納部５と同様に略長方形の薬包紙を二つ折りし、両側を接着し、上側の薬包紙に長穴１４ａが形成されたものである。長穴１４ａはウェハ４を真空吸着して装着したり、取出したりするための穴である。
【００２７】
この保持装置における、ウェハ１３の梱包、取出しの手順について説明する。
【００２８】
各空気室１０ａ、１０ｂ、１５ａにポンプで気体を十分供給した後で栓１８を閉じる。この場合の気体は通常の空気の他、作業前後でのウェハ１３の汚染や酸化を防止するため、窒素やアルゴンを用いる。空気室１０ａ、１０ｂ、１５ａは膨張することにより、収納部１４を保持し、このまま化合物単導体ウェハ搬送装置（図示せず。）によりウェハ１３を収納することが可能となる。ウェハ１３の収納後、保持装置を輸送、保管する際に栓１８を開けて空気室１０ａ、１０ｂ、１５ａ内の空気を排気し、図１（ｂ）の状態を経て、図１（ｃ）のように折り畳む。このとき、蛇腹状の側壁１１ａ、１１ｂが内側に折り畳まれるので、専用の治具と装置とを用意すればこの折り畳み作業についても自動化ができる。この状態で梱包材・衝撃吸収材を周囲に詰め、梱包・保管を行う。
【００２９】
本保持装置は蛇腹状の側壁１１ａ、１１ｂを内側に折り畳むことで、輸送による振動でウェハ１３同士が接触して傷ついたり、破損したりすることが防止されるようになっている。
【００３０】
ここで、図１（ｃ）の状態からウェハ１３を取り出すには前述した手順と逆の手順で行えばよい。すなわち、栓１８を開けてポンプで空気室１０ａ、１０ｂ、１５ａ内に空気を供給することで、図１（ａ）の状態に膨張させてからウェハ１３を取り出す。空気室１０ａ、１０ｂ、１５ａが一定の圧力になるまで、空気を供給することでウェハ１３は所定の位置にセットされる。このような状態の保持装置をウェハ１３を取り出す装置（図示せず。）にセットする。
【００３１】
ここで、従来例では空気封入の際にウェハ４（図４参照）の接触部にある空気室の絞り込み部が尖塔形状になっており、応力が集中してかかる。これらの応力は不均一なために全体としてウェハ４をひねるモーメントを形成するため、空気封入の際に、空気室１ａ、１ｂ、６ａ、７ａの片側が何らかの原因で先に膨張したり、ウェハ４にクラックがあるとウェハ４の割れを誘発する原因となる。
【００３２】
これに対して、本発明の保持装置は、図４（ａ）に示したような空気室１ａ、１ｂの絞込み部８を無くしてある。本発明の保持装置には、この絞込み部８が無いことにより、ウェハ接触部が空気室の平面に接するので、応力は接触部の両側に均等に広がり、ウェハ４の周囲全体でみると、大きなモーメントを発生させず、原理的に割れが生じないようになっている。
【００３３】
図１に戻り、空気室１０ａ、１０ｂ、１５ａの気体封入が終了した後、収納部１４に形成された吸着用の穴１４ａの側から吸着用のチャック（図示せず。）を入れて、ウェハ１３を吸着し、取り出す。
【００３４】
このウェハ１３の取出しの際、従来の保持装置では、ウェハ４を強制的に所定の位置に保持する手段として、空気室１ａ、１ｂの絞込み部８における尖塔形状での応力集中を利用していた。すなわち、上下からウェハ４を押すことで、所定の位置にウェハ４を誘導しようとしていた。ところが、実際には、空気室１ａ、１ｂに絞込み部８を設けることで、分断されていた各空気室１ａ、１ｂ内に圧力差が生じ、この圧力差が保持に利用する応力のばらつきの原因となり、ウェハ４の保持精度を下げていた。
【００３５】
そこで、本発明では従来の空気室１ａ、１ｂの絞込み部８を無くし、絞込み部８の代わりに蛇腹状の側壁１１ａ、１１ｂの内側に板状部材１７ａ、１７ｂを装着したのである。この板状部材１７ａ、１７ｂの材質にはプラスチックを用いた。空気室１０ａ、１０ｂを膨張させる際にはこの板状部材１７ａ、１７ｂが下から順に積み上がる状態となり、高いウェハ保持精度が得られる。また、高いウェハ保持精度を得るために底部１６には空気室を無くして中実とし、空気封入口としての栓１８を蓋部１５に設けたのである。
【００３６】
以上において本発明の半導体ウェハの保持装置は、ウェハ保持精度を±１．５ｍｍ以内とすることができた。また、ウェハ１３の割れにおいては、ウェハの枚数に対して０．０１％の発生率を実現した。
【００３７】
図２（ａ）は本発明の半導体ウェハの保持装置の一実施の形態を示す正面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）に示した保持装置の収縮途中の正面図、図２（ｃ）は図２（ａ）に示した保持装置の収縮後の正面図である。尚、図１（ａ）〜（ｄ）に示した実施の形態と同様の部材には共通の符号を用いた。
【００３８】
図１（ａ）〜（ｄ）に示した実施の形態との相違点は、蛇腹状の側壁が外側に折り畳まれるようにした点である。
【００３９】
すなわち本保持装置は、上下方向に収縮自在で内部に空気室２０ａ、２０ｂを有すると共に、対向する一対の蛇腹状の側壁２１ａ、２１ｂと、両側壁２１ａ、２１ｂの対向する節部２２ａ、２２ｂ間に設けられウェハ１３を着脱自在に収納する収納部１４と、両側壁２１ａ、２１ｂの上端同士を接続する蓋部１５と、両側壁２１ａ、２１ｂの下端同士を接続する底部１６とを備え、側壁２１ａ、２１ｂの内側に板状部材１７ａ、１７ｂを装着すると共に、両側壁２１ａ、２１ｂが外側に折り畳まれるようにし、蓋部１５が空気室１５ａ、２０ａ、２０ｂに連通する蓋側空気室１５ａを有し、各空気室１５ａ、２０ａ、２０ｂ内に気体を封入、排出するための栓１８を蓋部１５に設け、底部１６を中実にしたものである。
【００４０】
この保持装置は、空気を空気室１５ａ、２０ａ、２０ｂに封入して組み立てた際（図２（ａ））の精度が図１（ａ）〜（ｄ）に示した保持装置に比べると若干低いが、梱包の際に外側に折った蛇腹状の側壁２１ａ、２１ｂが衝撃緩衝材として機能し、梱包の際に入れる衝撃吸収材の使用量を節約できる。尚、ウェハ１３の梱包、取出しのときの操作は図１（ａ）〜（ｄ）に示した実施の形態と同様である。
【００４１】
次に最適条件について述べる。
【００４２】
空気室１０ａ、１０ｂ、（２０ａ、２０ｂ）、１５ａ内に空気を封入した後に、高いウェハ保持精度を得るためには空気室１０ａ、１０ｂ、（２０ａ、２０ｂ）１５ａの厚さを可能な限り薄くして、かつ封入する気体の圧力を高くすればよい。しかし、空気室１０ａ、１０ｂ、（２０ａ、２０ｂ）、１５ａの厚さを薄くしすぎると、気体封入の際に、ウェハ１３に不均一な応力に起因するモーメントが発生して、ウェハ１３が割れやすくなる。
【００４３】
また、ウェハ１３の割れを防ぐには、ウェハ１３の収納部１４と蛇腹状の側壁１１ａ、１１ｂ、２１ａ、２１ｂとの接触部にかかる応力を均一にして発生するモーメントを小さくすればよい。このためには、空気室１０ａ、１０ｂ、（２０ａ、２０ｂ）１５ａの厚さを大きくすればよい。しかし、あまり空気室１０ａ、１０ｂ、（２０ａ、２０ｂ）１５ａの厚さを厚くしすぎると空気室１０ａ、１０ｂ、（２０ａ、２０ｂ）１５ａの変形の影響が無視できなくなり、ウェハ保持精度が低下する。
【００４４】
以上の理由により、空気室の厚さには一定の最適範囲が存在し、この最適範囲が最適条件となる。
【００４５】
図３は空気室の厚さと割れ・精度との関係を示す図であり、横軸が空気室の厚さＤを示し、縦軸がウェハの位置精度を示している。尚、半導体ウェハとして４インチ（１０．１６ｃｍ）のＧａＡｓウェハを用いた。同図は、５枚から３０枚のウェハ、４インチから６インチ（１５．２４ｃｍ）のＧａＡｓウェハを装着した複数の種類のウェハ収納容器について、空気室の厚さと割れ・精度との関係を示している。
【００４６】
同図より、ウェハの枚数によって、範囲は変化するが、割れの発生がなく、高い保持精度を実現する空気室の厚さは装着するウェハの枚数、すなわち重量によって変化するが５ｍｍから４０ｍｍの間が最適であることが分かり、この数値範囲が最適条件である。
【００４７】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、次のような優れた効果を発揮する。
【００４８】
半導体ウェハの割れが少なく、高い保持精度を有する半導体ウェハの保持装置の提供を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の半導体ウェハの保持装置の一実施の形態を示す正面図であり、（ｂ）は（ａ）に示した保持装置の収縮途中の正面図、（ｃ）は（ａ）に示した保持装置の収縮後の正面図、（ｄ）は（ａ）に示した保持装置に収納される収納部の平面図である。
【図２】（ａ）は本発明の半導体ウェハの保持装置の一実施の形態を示す正面図であり、（ｂ）は（ａ）に示した保持装置の収縮途中の正面図、（ｃ）は（ａ）に示した保持装置の収縮後の正面図である。
【図３】空気室の厚さと割れ・精度との関係を示す図である。
【図４】（ａ）は半導体ウェハの保持装置の従来例を示す正面図であり、（ｂ）は（ａ）に示した保持装置の収縮後の正面図、（ｄ）は（ａ）に示した保持装置に収納される収納部の平面図である。
【符号の説明】
１０ａ、１０ｂ、１５ａ  空気室
１１ａ、１１ｂ  側壁
１３  半導体ウェハ（ウェハ）
１５  蓋部
１６  底部
１７ａ、１７ｂ  板状部材
１８  栓
【図１】
0003972540.tif 000002
【図２】
0003972540.tif 000003
【図３】
0003972540.tif 000004
【図４】
0003972540.tif 000005