JP2019147573A

JP2019147573A - ウエハ保護用クッション材

Info

Publication number: JP2019147573A
Application number: JP2018032369A
Authority: JP
Inventors: 正敬西島; Masataka Nishijima
Original assignee: Achilles Corp
Current assignee: Achilles Corp
Priority date: 2018-02-26
Filing date: 2018-02-26
Publication date: 2019-09-05

Abstract

【課題】塵や埃が発泡材のセル内に侵入することを防止するだけでなく、柔軟性により一層富むウエハ保護用クッション材を提供する。【解決手段】発泡シートの両面に樹脂フィルムを積層されているウエハ保護用クッション材において、ＪＩＳ−Ｋ６７６７に準拠して測定された該クッション材の圧縮硬さが、２０Ｎ以下であり、前記発泡シートの連続気泡率が７５％以上である。【選択図】図１

Description

本発明は、ウエハ保護用クッション材に関する。

ウエハが搬送される場合、ウエハはコインスタック式（横置き）搬送容器に収納した状態で搬送される。ウエハとしては、半導体などの集積回路形成用等の用途で使用するための基板材や、集積回路を搭載した半導体ウエハ等が挙げられる。

コインスタック式搬送容器としては、例えば特許文献１に示すように、容器本体内の空間にウエハ保護用クッション材に挟まれるように一枚以上のウエハを配した状態となるようにウエハ保護用クッション材とウエハを収納して、蓋体を被覆したものが知られている。コインスタック式搬送容器において複数枚のウエハが収納される場合には、ウエハは積層体（ウエハ積層体）の状態で収納され、ウエハ積層体の最下面と最上面にウエハ保護用クッション材が配置され、隣り合うウエハの間には、スペーサが配置される。そしてウエハ保護用クッション材には、樹脂製の発泡材を用いたものが用いられる。このような構成により、搬送時の振動や衝撃によってウエハの損傷が生じる虞の低減が図られる。

コインスタック式搬送容器に収納されるウエハには集積回路が形成されるため、ウエハとともに利用されるウエハ保護用クッション材については、清浄度の高いものが要請される。

しかしながら、ウエハ保護用クッション材は、発泡材を用いたものであることから、製造工程上、塵や埃が発泡材のセル内に侵入してしまう虞があった。

そこで、特許文献１には、ウエハ保護用クッション材として発泡材の両表面に所定範囲の表面抵抗を有する樹脂フィルムを設けたものが提案されている。

特開２０１３−１２０７９６号公報

特許文献１のクッション材は、塵や埃が発泡材のセル内に侵入することを防ぐ点で極めて優れている。

しかしながら、コインスタック式搬送容器に収納されるウエハに形成される集積回路がより高集積化しており極めて精密化してきている。このため、塵や埃が発泡材のセル内に侵入することを防止するだけでなく、柔軟性により一層富むものが要請されてきている。

本発明は、塵や埃が発泡材のセル内に侵入することを防止するだけでなく、柔軟性により一層富むウエハ保護用クッション材を提供することを目的とする。

本発明は、（１）発泡シートの両面に樹脂フィルムを積層されているウエハ保護用クッション材であって、
ＪＩＳＫ６７６７に準拠して測定された該クッション材の圧縮硬さが、２０Ｎ以下であり、
前記発泡シートの連続気泡率が７５％以上である、ことを特徴とするウエハ保護用クッション材、
（２）ＪＩＳＫ６７６７に準拠して測定された前記クッション材の圧縮永久歪みが、５％以下である、上記（１）に記載のウエハ保護用クッション材、
を要旨とする。

本発明によれば、塵や埃が発泡材のセル内に侵入することを防止するだけでなく、柔軟性により一層富むウエハ保護用クッション材を得ることができる。

図１は、本発明のウエハ保護用クッション材の実施例の１つを模式的に示すための概略断面模式図である。図２は、本発明のウエハ保護用クッション材の他の実施例の１つを模式的に示すための概略断面模式図である。図３は、本発明のウエハ保護用クッション材を用いて搬送容器にウエハを収容した状態を模式的に示すための概略分解斜視図である。

［ウエハ保護用クッション材］
本発明は、ウエハ保護用クッション材（以下、単にクッション材と呼ぶことがある。）である。クッション材は、使用時には、容器本体と蓋を備えた搬送容器に収容される。このとき、クッション材は、容器本体の上下端にウエハを覆うように配置される。

（クッション材１の上下面）
図１に例示されるように、本発明のクッション材１は、発泡シート２の上下両面に樹脂フィルム３，３を積層されている。したがって、クッション材１の上下面（表裏面）は、樹脂フィルム３，３の面となっている。このように、クッション材１が、発泡シート２の両面に樹脂フィルム３，３を積層していることで、クッション材１がその表面から発泡シート２の発泡セル内部にまで塵や埃が浸入してしまう虞を効率的に防止することができる。

（クッション材１の周端面１ａ）
クッション材１の周端面（側周面）１ａでは、発泡シート２が樹脂シート３で覆われずに外部に露出した構成となっている。これにより、容器本体７と蓋９を備えた搬送容器１０にウエハ５、スペーサ６及びクッション材１を収容した状態において、搬送容器１０の外部の塵や埃が容器本体７とクッション材１との隙間を通ってウエハ５に到達しようとしても、クッション材の周端面１ａから発泡シート２の発泡セル内に塵や埃が取り込まれるとともに連続気泡の奥方へと入り込みやすく、また、取り込まれた後においては、発泡シート２の帯電性により、その塵や埃をとじこめた状態が維持されやすくなる。

（圧縮硬さ）
クッション材１は、ＪＩＳＫ６７６７に準拠して測定されたクッション材１の圧縮硬さが２０Ｎ以下となっている。クッション材１の圧縮硬さの測定は、圧縮試験機等を用いて具体的に実施することができる。圧縮試験機としては、例えば、株式会社エー・アンド・ディ製、型式ＲＴＣ−１３５０Ａなどを採用することができる。

クッション材１の圧縮硬さが２０Ｎ以下であることで、柔軟性に優れたクッション材１を得るという効果が得られる。この効果を得る観点からは、圧縮硬さは、１５Ｎ以下であることが好ましく、７Ｎ以下であることがより好ましい。

（圧縮永久歪み）
クッション材１は、ＪＩＳＫ６７６７に準拠して測定されたクッション材１の圧縮永久歪みが５％以下であることが好ましい。クッション材１の圧縮永久歪みの測定は、圧縮試験機等を用いて具体的に実施することができる。圧縮試験機としては、例えば、株式会社エー・アンド・ディ製、型式ＲＴＣ−１３５０Ａなどを採用することができる。

クッション材１の圧縮永久歪みが５％以下であることで、形状回復性に優れるという効果が得られる。この効果を得る観点からは、圧縮永久歪みは、４％以下であることが好ましく、２％以下であることがより好ましい。

（吸水率）
クッション材１は、その吸水率が低いことが好ましく、具体的には、０．０１ｇ／ｃｍ²以下であることが好ましい。容器本体７と蓋９を備えた搬送容器１０にウエハ５、スペーサ６及びクッション材１を収容した状態において、クッション材１が外部の水分を吸ってしまっていると、クッション材１に含まれた水分によってウエハ５が汚染されてしまう虞がある。

（吸水率の測定）
クッション材１の吸水率（％）は、ＪＩＳＫ６７６７に準拠した測定方法を用いて具体的に測定することができる。

（発泡シート２）
クッション材１を構成する発泡シート２は、その連続気泡率が７５％以上である。発泡シート２の連続気泡率が７５％以上であることで、発泡シート２の柔軟性を向上させることができることから、クッション材１の柔軟性を向上させることができる。

（連続気泡率（％）の特定方法）
発泡シート２の連続気泡率（％）は、次のようにＡＳＴＭＤ２８５６に準拠した方法により特定することができる。所定寸法の試験片をきり出し、試験片の体積を算出し、試験片の重さを測定する。試験片と空気比較式比重計を用いてベックマン測定値を求める。セル膜比重は１．０とする。これらの値に基づき、独立気泡率（％）を特定する。連続気泡率（％）は、１００から独立気泡率（％）を差し引いた値として特定することができる。

（基材樹脂）
発泡シート２の基材樹脂は、特に限定されないが、ポリエチレン系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリスチレン系樹脂などを適宜選択することができる。クッション材の吸水率を０．０１ｇ／ｃｍ²以下とすることをより確実に実現する観点からは、発泡シート２の基材樹脂は、ポリエチレン系樹脂であることが好ましい。

（発泡シート２の厚み）
発泡シート２の厚みは、特に限定されないが、１ｍｍ以上２０ｍｍ以下であることが好ましい。発泡シート２の厚みが１ｍｍ未満であると、クッション材３の緩衝性が不十分になってしまう虞を生じ、発泡シート２の厚みが２０ｍｍを超えると、搬送容器１０にウエハ５を収容するための空間が小さくなってしまう虞を生じる。このような虞をより効果的に抑制する観点からは、発泡シート２の厚みは、３ｍｍ以上１０ｍｍ以下であることがより好ましい。

発泡シート２は、押出し法などで具体的に得ることができる。押出し法により発泡シート２を得る方法としては、例えば、押出機に投入された基材樹脂を溶融させるとともに発泡剤等を圧入して混練した溶融混練物をダイの吐出口から大気圧下に押出発泡させることで具体的に得ることができる。

（樹脂フィルム３）
樹脂フィルム３の材質は、発泡シート２に対して接着可能であれば、特に限定されるものではなく、ポリエチレンフィルムやポリプロピレンフィルム等のポリオレフィン系フィルム、およびポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリビニルアルコールフィルム等を用いることができる。また、これらフィルムは、インフレーション法や押出し法により連続的に成形することができる。

樹脂フィルム３の厚みは特に限定されるものではないが、１０μｍ以上２００μｍ以下であることが好ましく、２０μｍ以上５０μｍ以下であることがより好ましい。樹脂フィルム３の厚みが１０μｍ未満であると、搬送容器１０との接触時など、クッション材１を取り扱う際に破れを生じやすくなってしまう虞がある。樹脂フィルム３の厚みが２００μｍを超えると、クッション材１全体の緩衝性を低下させてしまう虞がある。

樹脂フィルム３については、樹脂フィルム３の帯電によって塵や埃が樹脂フィルム３に引き寄せられてしまう虞を防止するために、樹脂フィルム３の表面抵抗が１０³Ω以上１０¹²Ω以下であることが好ましく、１０⁵Ω以上１０¹⁰Ω以下であることがより好ましい。樹脂フィルム３の表面抵抗を１０³以上１０¹²Ω以下にするための構成は特に限定されず、樹脂フィルム３中に導電性フィラーや帯電防止剤を含有させる構成や、樹脂フィルム３の表面に導電性ポリマーの薄膜を設けることが挙げられる。導電性ポリマーの薄膜としては、ポリピロールやポリアニリン、ポリチオフェンの薄膜を挙げることができる。

（樹脂フィルム３の凹凸加工）
樹脂フィルム３は、格子状又はドット状にエンボス加工を施されてもよい。このようにエンボス加工された樹脂フィルム３は、図２に示すような凹凸が形成されたものとなる。クッション材１において、凹凸の形成された樹脂フィルム３が発泡シート２の両面に積層されていると、クッション材１は、その表裏両面に凹凸面４、４を形成した構成を備えることとなる。

このようにクッション材１の表裏両面に凹凸面４，４が形成されていることで、クッション材１の形状回復をより速やかにすることができる。すなわち、クッション材１は、例えば搬送容器１０に収納される際、或いは搬送容器１０から取り出される際、折れ曲がる場合がある。このとき、クッション材１に大きく深いシワが発生し、クッション材１が折れ曲がった状態から速やかには元の形状に復元しにくくなる場合がある。この点、樹脂フィルム３にエンボス加工することで、表面に微細な凹凸を設けることができ、その結果、大きく深いシワが発生し難くなり、クッション材１が折れ曲がっても速やかに元の形状に復元し易くなる。

［クッション材１の製造］
次に、クッション材１の製造方法について説明する。発泡シート２の両面に樹脂フィルム３を配置させながら一対のロールに通じる。ロールは加熱ロールとなっており、ロール通過時に発泡シート２と樹脂フィルム３が加熱されることで、発泡シート２の表面に樹脂フィルム３がラミネート加工される。こうして、発泡シート２の両面に樹脂フィルム３が積層された積層シートが得られる。なお、得られた積層シートは、円状プレス裁断機で所定寸法に裁断され、クッション材１が得られる。

一対のロールには多数の突起を有するエンボスロールが使用されていてもよい。この場合、積層シートは、発泡シート２の両面にラミネートされた樹脂フィルム３に格子状或いはドット状の凹凸を多数形成したものとなる。このような積層シートを円状プレス裁断機で所定寸法に裁断すれば、クッション材１として表面に凹凸面４を形成したものが得られる。

［クッション材１の使用］
ウエハ保護用クッション材１は、例えば図３に示すような容器本体７と蓋体９とからなる搬送容器１０にウエハ５とスペーサ６とともに収納される。ウエハ５は、電子回路を搭載したシリコン基板などを例示することができる。スペーサ６は、隣り合うウエハ５、５の間に介装されてウエハ５、５どうしの直接接触を防ぐためのものである。図３の例では、ウエハ５とスペーサ６は、上下方向に沿って交互に複数枚重ねられてウエハ積層体１１をなすとともに容器本体７の収容部８に形成される空間内に収納され、ウエハ積層体１１の上下端部それぞれにウエハ保護クッション材１，１が設けられる。したがって、運搬時の振動等により外部から搬送容器１０に与えられる衝撃がクッション材１によって緩衝され、外部からの衝撃によってウエハ５が破損してしまう虞を低減させることができる。なお、上下方向については、図３の例では矢印Ｇで示す。

以下、実施例を用いて本発明をさらに詳細に説明する。

実施例１．
発泡シートとして、基材樹脂としてポリエチレンを用い発泡剤としてブタン系化学発泡剤を用いて押出発泡させたシート（厚さ６ｍｍ）を準備した。

発泡シートの連続気泡率は、ＡＳＴＭＤ２８５６に準じて測定された。具体的には、発泡シートから長さ３０ｍｍ×幅３０ｍｍ×厚み６ｍｍの試験片をきり出し、試験片の体積を算出した。また試験片の重さを測定した。さらに、試験片を用いて空気比較式比重計（東京サイエンス社製、型式：１０００型）により、ベックマン測定値を求めた。これらの値に基づき、独立気泡率（％）を算出した。連続気泡率（％）は、１００から独立気泡率（％）の値を減じることで算出された。結果を表１に示す。

樹脂フィルムとして、低密度ポリエチレン（プライムポリマー社製、ミラソン（商標）１６Ｐ）を基材樹脂とし、高分子型帯電防止剤（三井・デュポンポリケミカル社製、エンティラ（商標）ＳＤ１００）を添加して押出し法にて成形されたフィルム（厚さ２０μｍ）を準備した。このフィルムの表面抵抗値の測定を１０回行い、表面抵抗値の範囲を特定した。表面抵抗値の測定は、ＪＩＳＫ６９１１に準じて実施された。結果を表１に示す。

発泡シートの両面に樹脂フィルムを配置した状態で、発泡シートと樹脂フィルムを一対の加熱ロールに通して発泡シートの両表面に樹脂フィルムをラミネート加工し、積層シートが形成された。

加熱ロールには、多数のドット状の突起を設けたエンボスロールが用いられた。このため、積層シートには、その表面にドット状の突起を多数形成する凹凸加工が施され、積層シートの表面が凹凸面を形成した。

積層シートを、直径３００ｍｍの円形状にプレス裁断機で裁断した。これにより、ウエハ保護用クッション材が得られた。

ウエハ保護用クッション材を用いて、次のように圧縮硬さ、圧縮永久歪みの測定、発塵性試験、ウエハ破損確認試験を行った。結果を表１に示す。

（圧縮硬さ）
クッション材の圧縮硬さは、ＪＩＳＫ６７６７（付属書１の３）に準拠して次のように測定された。

先ず、クッション材から試験片素片（長さ５０ｍｍ×幅５０ｍｍ）を複数枚切り出し、全厚みが２５ｍｍを超えるまで試験片素片を重ね合わせ、これを試験片とした。試験片としては３つ準備された。なお、それぞれの試験片には、目視上、汚れが認められなかった。また、それぞれの試験片は、その側周端面で、発泡シートを露出した構造となっている。

試験片を用いて圧縮試験を行った。圧縮試験は次のように圧縮試験機を用いて実施された。まず、圧縮試験機における互いに平行した状態にて配置される一組の平面板の間に１つの試験片を配置した。このとき、試験片素片の重なり方向と平面板の向き合い方向とが一致する。さらに、２３±３℃環境下で一組の平面板の間隔を１０ｍｍ／分の速度で狭めていき、試験片の厚みが２５％圧縮された時点で一組の平面板の間隔を狭めることを停止した。

上述の圧縮試験の後、平面板の間隔を狭めることを停止した状態で２０秒間静置し、その状態において試験片に負荷された荷重を圧縮試験機で測定した。残り２つの試験片についても同様の方法を実施して試験片に負荷された荷重を圧縮試験機で測定した。得られた荷重の値を算術平均して、クッション材の圧縮硬さの値（Ｎ）とした。なお、圧縮試験機として、株式会社エー・アンド・ディ製、型式ＲＴＣ−１３５０Ａを用いた。

（圧縮永久歪み）
クッション材の圧縮永久歪みは、ＪＩＳＫ６７６７に準拠して次のように測定された。

先ず、上記した圧縮硬さの測定時と同様にして、試験片を３つ準備するとともにまず１つの試験片を用いて圧縮試験を行った。

上述の圧縮試験の後、平面板の間隔を狭めることを停止した状態で２２時間静置した。そして、さらに２３±３℃環境下で２４時間経過した後に試験片の厚みを測定した。このとき測定された厚み（Ｔ１）と圧縮試験前の試験片の厚み（Ｔ０）に基づき圧縮永久歪みを算出した。圧縮永久歪みは、Ｔ１／Ｔ０の値として算出される。残り２つの試験片についても同様の方法を実施して３つの試験片について圧縮永久歪みが算出された。算出された値を算術平均して、クッション材の圧縮永久歪みの値とした。なお、圧縮試験機として、株式会社エー・アンド・ディ製、型式ＲＴＣ−１３５０Ａを用いた。

（発塵性試験）
１枚のクッション材をクリーンルーム内（アメリカ連邦規格（ＦｅｄｅｒａｌＳｔａｎｄａｒｄ）２０９Ｄの基準でクラス１０の清浄度）に１分間静置した後、クッション材の表面に付着する塵や埃の微粒子を１分間吸引するとともに吸引された微粒子の数をカウントした。クッション材の裏面についても表面と同様にして微粒子の数をカウントした。クッション材の表面裏面の両面について、カウントされた微粒子の数の合計を算出し、クッション材１枚あたりの発塵数（個／枚）とした。なお、微粒子は、大きさが直径０．５μｍ以上のものについてカウントされた。また、微粒子のカウントには、側方散乱方式の気中パーティクルカウンタ（リオン株式会社製、ＫＭ−２７型）が用いられた。

（ウエハ破損確認試験）
まず、シリコン製ウエハの搬送容器（アキレス社製、ＮＡ−８Ｍ）を準備した。搬送容器は、容器本体と蓋を備えるものである。まず、容器本体の底面上に確認試験用クッション材を３枚上下方向に重なり合うように設置した。最上位にある確認試験用クッション材の表面上に、得られたクッション材を１枚重ね置き、その表面上にシリコン製ウエハ（厚み：７２５μｍ）を１枚重ね置いた。シリコン製ウエハの表面上に、更に、得られたクッション材を６枚上下方向に重なり合うように設置し、さらに、容器本体に蓋を被せることで、６枚のクッション材のうち最上位にあるクッション材の表面側を覆った。その状態で３０分間静置後、ウエハの破損有無を目視にて確認した。

なお、上述の確認試験用クッション材は、次のように得られたシートである。すなわち、発泡シートとして、ポリエチレンを基材樹脂に用い、ブタン系化学発泡剤を発泡剤に用いて押出発泡させたものを準備した（厚さ１０ｍｍ）。発泡シートの連続気泡率が９２．７％であった。そして、この発泡シートの両面に実施例１と同様の樹脂フィルムを配置した状態で、発泡シートと樹脂フィルムを一対の加熱ロールに通して発泡シートの両表面に樹脂フィルムをラミネート加工し、積層シートを得た。この積層シートを実施例１と同様に裁断し、確認試験用クッション材が得られた。

ウエハの破損有無を目視にて確認した結果は、次のように評価された。

（ウエハ破損確認試験の評価）
○（良好）：ウエハに破損が認められなかった。
×（不良）：ウエハに破損が認められた。

実施例２
加熱ロールとして、突起を設けていないロールを用いて、凹凸加工無しとしたほかは、実施例１と同様にしてウエハ保護用クッション材を得て、圧縮硬さ、圧縮永久歪みの測定、発塵性試験、ウエハ破損確認試験を行った。結果を表１に示す。

参考例１から３
発泡シートとして、基材樹脂としてポリウレタンを用い発泡剤として水を用いて押出発泡させたシート（厚さ６ｍｍ）を準備し、凹凸加工無しとして、さらに発泡シートの両表面に樹脂フィルムをラミネート加工しなかったほかは、実施例１と同様にしてウエハ保護用クッション材を得て、圧縮硬さ、圧縮永久歪みの測定、発塵性試験、ウエハ破損確認試験を行った。結果を表１に示す。なお、参考例１から３のウエハ保護用クッション材の表面抵抗値については、発泡シートの表面についての表面抵抗値を測定した他は実施例１と同様にＪＩＳＫ６９１１に準じて表面抵抗値が測定された。また、参考例１から３で使用されたポリウレタンは、ポリウレタンの原料組成物や発泡剤の使用量を参考例１から３で互いに異ならせて準備されたものである。

比較例１
発泡シートとして、基材樹脂としてポリエチレンを用い発泡剤としてブタン系化学発泡剤を用いて押出発泡させたシート（厚さ６ｍｍ）において連続気泡率が７５％未満であるものを用いた他は、実施例１と同様にしてウエハ保護用クッション材を得て、圧縮硬さ、圧縮永久歪みの測定、発塵性試験、ウエハ破損確認試験を行った。結果を表１に示す。

比較例２
発泡シートとして、基材樹脂としてポリエチレンを用い発泡剤としてブタン系化学発泡剤を用いて押出発泡させたシート（厚さ６ｍｍ）において連続気泡率が７５％未満であるものを用いた他は、実施例２と同様にしてウエハ保護用クッション材を得て、圧縮硬さ、圧縮永久歪みの測定、発塵性試験、ウエハ破損確認試験を行った。結果を表１に示す。

実施例１，２の結果から、比較例１，２に対して柔軟性により一層富むとともに圧縮永久歪みも抑制されており、ウエハ破損をより効果的に抑制することのできるウエハ保護用クッション材が得られていることが確認された。また、実施例１，２の結果は、参考例１から３に対して柔軟性により富むとともに、圧縮永久歪みについても遜色ないウエハ保護用クッション材が得られていることが確認された。しかも実施例１，２では、参考例１から３に対して発塵を抑制できる点で優れており、塵や埃が発泡材のセル内に侵入することを効果的に防止できるウエハ保護用クッション材が得られていることが確認された。

１ウエハ保護用クッション材
２発泡シート
３樹脂フィルム
４凹凸面
５ウエハ
６スペーサ
７容器本体
８収容部
９蓋
１０搬送容器
１１ウエハ積層体

Claims

発泡シートの両面に樹脂フィルムを積層されているウエハ保護用クッション材であって、
ＪＩＳＫ６７６７に準拠して測定された該クッション材の圧縮硬さが、２０Ｎ以下であり、
前記発泡シートの連続気泡率が７５％以上である、ことを特徴とするウエハ保護用クッション材。
ＪＩＳＫ６７６７に準拠して測定された前記クッション材の圧縮永久歪みが、５％以下である、請求項１に記載のウエハ保護用クッション材。