なぜウエハースボックスにはウエハースが 25 枚入っているのでしょうか?

現代の洗練されたテクノロジーの世界では、ウエハースシリコンウェーハとも呼ばれるシリコンウエハーは、半導体産業の中核部品です。マイクロプロセッサ、メモリ、センサーなど、様々な電子部品の製造の基盤であり、一枚のウェーハには無数の電子部品の潜在能力が秘められています。では、なぜ箱の中に25枚のウェーハが入っているのをよく見かけるのでしょうか？実は、これには科学的な考察と工業生産の経済性が背景にあるのです。

 

1箱にウエハースが25枚入っている理由を明かす

まず、ウェハのサイズを理解しましょう。標準的なウェハサイズは通常12インチと15インチで、さまざまな製造装置やプロセスに適応します。12インチウエハースより多くのチップを収容でき、製造コストと効率が比較的バランスが取れているため、現在最も一般的なタイプです。

「25個」という数字は偶然ではありません。これはウェハの切断方法とパッケージング効率に基づいています。ウェハを製造した後、複数の独立したチップを形成するために切断する必要があります。一般的に、12インチウエハー数百、あるいは数千個のチップを切断できます。しかし、管理と輸送を容易にするため、これらのチップは通常、一定量ずつ包装されており、25個という数量は、多すぎず多すぎず、輸送中の安定性を確保できるため、一般的に選ばれています。

さらに、25枚入りという数量は、生産ラインの自動化と最適化にも役立ちます。バッチ生産により、1枚あたりの加工コストを削減し、生産効率を向上させることができます。同時に、保管・輸送においても、25枚入りのウェーハボックスは操作が簡単で、破損のリスクを軽減します。

技術の進歩に伴い、一部のハイエンド製品では、生産効率をさらに向上させるために、100個や200個といったより多数のパッケージを採用する場合があることに注意してください。しかし、ほとんどのコンシューマーグレードおよびミッドレンジ製品では、25個入りのウェーハボックスが依然として一般的な標準構成となっています。

まとめると、1箱のウェハには通常25枚入っています。これは、半導体業界が生産効率、コスト管理、物流の利便性のバランスをとった結果です。技術の継続的な発展に伴い、この枚数は調整される可能性がありますが、その背後にある基本的な考え方、つまり生産プロセスの最適化と経済的利益の向上は変わりません。

12インチのウェーハ工場ではFOUPとFOSBが使用され、8インチ以下（8インチを含む）ではカセット、SMIF POD、ウェーハボートボックスが使用されます。つまり、12インチはウェハキャリアFOUPと総称され、8インチウェハキャリア総称してカセットと呼ばれます。通常、空のFOUPは約4.2kg、ウェハ25枚を収納したFOUPは約7.3kgです。
QYResearch調査チームの調査統計によると、世界のウェーハボックス市場の売上高は2022年に48億人民元に達し、2029年には77億人民元に達し、年平均成長率（CAGR）は7.9%になると予想されています。製品タイプ別では、半導体FOUPが市場全体の約73%を占め、最大のシェアを占めています。製品用途別では、12インチウェーハが最も多く、次いで8インチウェーハとなっています。

実際、ウェハキャリアには多くの種類があり、ウェハ製造工場内でウェハを搬送するための FOUP、シリコンウェハ生産工場とウェハ製造工場間の輸送用の FOSB、プロセス間の輸送やプロセスと組み合わせて使用​​される CASSETTE キャリアなどがあります。

 

オープンカセット

オープンカセットは、主にウェーハ製造における工程間搬送および洗浄工程に使用されます。FOSB、FOUPなどのキャリアと同様に、一般的に耐熱性、優れた機械的特性、寸法安定性、耐久性、帯電防止性、低アウトガス性、低沈殿性、リサイクル性に優れた材料が使用されています。ウェーハサイズ、プロセスノード、プロセスごとに選択される材料は異なります。一般的な材料は、PFA、PTFE、PP、PEEK、PES、PC、PBT、PEI、COPなどです。製品は一般的に25枚収容で設計されています。

オープンカセットは対応するウェーハカセットウェーハの汚染を低減するためのウェーハ保管およびプロセス間の輸送用製品。

OPEN CASSETTE は、カスタマイズされた Wafer Pod (OHT) 製品と組み合わせて使用​​され、ウェハ製造とチップ製造のプロセス間の自動伝送、自動アクセス、およびより密閉された保管に適用できます。

もちろん、OPEN CASSETTEはCASSETTE製品に直接加工できます。下図に示すような構造を持つウエハー輸送ボックスは、ウエハー製造工場からチップ製造工場へのウエハー輸送のニーズを満たすことができます。CASSETTEおよびそこから派生した製品は、基本的にウエハー工場とチップ工場の様々な工程間の伝送、保管、工場間輸送のニーズを満たすことができます。

 

フロントオープニングウェーハ輸送箱 FOSB

フロントオープニングウェーハ輸送ボックス（FOSB）は、主にウェーハ製造工場とチップ製造工場間の12インチウェーハ輸送に使用されます。ウェーハは大型で清浄度に対する要求が高いため、特殊な位置決めピースと耐衝撃設計を採用し、ウェーハ移動時の摩擦によって発生する不純物を低減しています。また、低アウトガス材料を採用することで、ウェーハを汚染するアウトガスのリスクを低減しています。他の輸送用ウェーハボックスと比較して、FOSBは優れた気密性を備えています。さらに、バックエンドのパッケージングライン工場では、各工程間のウェーハの保管・搬送にもFOSBが使用されています。

FOSBは通常25個のピース​​に分割されます。自動マテリアルハンドリングシステム（AMHS）による自動保管・取り出しに加え、手動での操作も可能です。

フロントオープニングユニファイドポッド

フロントオープニングユニファイドポッド（FOUP）は、主にファブ工場におけるウェーハの保護、輸送、保管に用いられます。12インチウェーハ工場の自動搬送システムにとって重要な搬送コンテナです。その最も重要な機能は、各生産装置間の搬送中に外部環境の塵埃による汚染を防ぎ、歩留まりへの影響を防ぐため、25枚ごとのウェーハを確実に保護することです。各FOUPには、様々な接続プレート、ピン、穴が設けられており、FOUPはロードポートに配置され、AMHSによって操作されます。低アウトガス材料と低吸湿材料を使用することで、有機化合物の放出を大幅に低減し、ウェーハの汚染を防止します。同時に、優れたシーリング機能とインフレーション機能により、ウェーハに低湿度環境を提供します。さらに、FOUPは、プロセス要件を満たし、異なるプロセスや工程を区別するために、赤、オレンジ、黒、透明などの異なる色で設計できます。一般的に、FOUPはファブ工場の生産ラインや装置の違いに合わせて顧客がカスタマイズします。

さらに、POUPは、チップバックエンドパッケージングにおけるTSVやFAN OUTなどの様々なプロセスに合わせて、SLOT FOUP、297mm FOUPなど、パッケージメーカー向けの特殊製品にカスタマイズ可能です。FOUPはリサイクル可能で、その寿命は2～4年です。FOUPメーカーは、汚染された製品を再び使用できるように、製品洗浄サービスを提供できます。

 

非接触型水平ウェーハシッパー

非接触型水平ウェーハシッパーは、主に完成したウェーハの輸送に使用されます（下図参照）。インテグリスの輸送ボックスは、サポートリングを採用し、保管・輸送中にウェーハが接触しないようにしています。また、良好な密閉性により、不純物汚染、摩耗、衝突、傷、脱ガスなどを防ぎます。本製品は主に薄型3D、レンズ、バンプ付きウェーハに適しており、3D、2.5D、MEMS、LED、パワー半導体などの用途に使用されています。本製品には26個のサポートリングが装備されており、ウェーハ収容枚数は25枚（厚さが異なる）、ウェーハサイズは150mm、200mm、300mmです。