なぜウェハーの箱には25枚のウェハーが入っているのですか？

現代技術の洗練された世界では、ウェハーシリコンウェハーとしても知られるこの基板は、半導体産業の中核を成す部品です。マイクロプロセッサ、メモリ、センサーなど、さまざまな電子部品の製造の基盤となり、1枚のウェハーには無数の電子部品を組み込む可能性が秘められています。では、なぜ私たちはよく1箱に25枚ものウェハーが入っているのを目にするのでしょうか？ 実は、これには科学的な考察と工業生産の経済的な理由があるのです。

 

箱の中にウェハーが25枚入っている理由を明かす

まず、ウェハーのサイズを理解しましょう。標準的なウェハーサイズは通常12インチと15インチで、これはさまざまな製造装置やプロセスに対応するためです。12インチウェハー現在最も一般的なタイプは、より多くのチップを搭載でき、製造コストと効率のバランスが比較的取れているためです。

「25個」という数字は偶然ではありません。これは、ウェハーの切断方法とパッケージング効率に基づいています。各ウェハーが製造された後、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インチウェハー数百個、あるいは数千個ものチップを切削できます。しかし、管理や輸送の容易さを考慮して、これらのチップは通常、一定量ずつ包装されます。25個という数量は、大きすぎず小さすぎず、輸送中の安定性を十分に確保できるため、一般的な選択肢となっています。

さらに、25個入りという数量は、生産ラインの自動化と最適化にも有利です。バッチ生産により、1個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、保管や輸送においても、25個入りのウェハーボックスは扱いやすく、破損のリスクを低減します。

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個入りや200個入りといったより多くの個数で包装されるようになる可能性がある点に留意すべきである。しかしながら、ほとんどの一般消費者向け製品や中級製品では、25個入りのウェハーボックスが依然として一般的な標準構成となっている。

要約すると、ウェハーの箱には通常25枚入っていますが、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取った結果です。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、その根底にある基本的な考え方、すなわち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インチウェハー製造工場ではFOUPとFOSBを使用し、8インチ以下（8インチを含む）ではカセット、SMIF POD、ウェハーボートボックスを使用する。つまり、12インチウェハー製造工場ではFOUPとFOSBを使用し、8インチ以下のウェハー製造工場ではカセット、SMIF POD、ウェハーボートボックスを使用する。ウェハーキャリア総称してFOUPと呼ばれ、8インチウェハーキャリアこれらは総称してカセットと呼ばれます。通常、空のFOUPの重量は約4.2kg、25枚のウェハーを充填したFOUPの重量は約7.3kgです。
QYResearchの調査チームの調査と統計によると、世界のウェハボックス市場の売上高は2022年に48億元に達し、2029年には77億元に達すると予想されており、年平均成長率（CAGR）は7.9%です。製品タイプ別に見ると、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。製品用途別に見ると、最大の用途は12インチウェハで、次いで8インチウェハとなっています。

実際、ウェーハ搬送装置には多くの種類があり、例えば、ウェーハ製造工場内でのウェーハ搬送用のFOUP、シリコンウェーハ製造工場とウェーハ製造工場間の輸送用のFOSB、工程間輸送や工程との併用に使用できるCASSETTE搬送装置などがあります。

 

オープンカセット

オープンカセットは、主にウェハ製造における工程間搬送および洗浄工程で使用されます。FOSB、FOUPなどのキャリアと同様に、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、低析出性、リサイクル性を備えた材料が一般的に使用されます。ウェハサイズ、プロセスノード、およびプロセスごとに選択される材料は異なります。一般的な材料としては、PFA、PTFE、PP、PEEK、PES、PC、PBT、PEI、COPなどがあります。本製品は通常、25個の容量で設計されています。

OPEN CASSETTEは、対応するウェハーカセットウェハーの汚染を低減するための、ウェハーの保管および工程間輸送用製品。

OPEN CASSETTEは、カスタマイズされたウェーハポッド（OHT）製品と組み合わせて使用​​され、ウェーハ製造およびチップ製造における工程間の自動搬送、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は直接CASSETTE製品に加工できます。下図に示すような構造を持つウェハー輸送ボックスは、ウェハー製造工場からチップ製造工場へのウェ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、ウェハー工場とチップ工場の様々な工程間における搬送、保管、工場間輸送のニーズを基本的に満たすことができます。

 

前面開閉式ウェハー輸送箱（FOSB）

前面開口式ウェーハ輸送箱（FOSB）は、主にウェーハ製造工場とチップ製造工場間の12インチウェーハの輸送に使用されます。ウェーハのサイズが大きく、清浄度に対する要求が高いため、ウェーハの移動摩擦によって発生する不純物を低減するために、特殊な位置決め部品と耐衝撃設計が採用されています。また、原材料には低ガス性材料を使用しているため、ガス放出によるウェーハ汚染のリスクを低減できます。他の輸送用ウェーハ箱と比較して、FOSBは気密性に優れています。さらに、後工程のパッケージングライン工場では、FOSBは様々な工程間でのウェーハの保管や移送にも使用できます。

FOSBは通常25個の部品で構成されています。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、手動操作も可能です。

前面開閉式一体型ポッド

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、保管に使用されます。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粉塵による汚染を防ぎ、歩留まりへの影響を回避するために、25枚ごとにウェーハが保護されるようにすることです。各FOUPには、ローディングポートに設置され、AMHSによって操作されるように、さまざまな接続プレート、ピン、穴があります。低アウトガス材料と低吸湿材料を使用しているため、有機化合物の放出を大幅に削減し、ウェーハの汚染を防ぐことができます。同時に、優れた密閉性と膨張機能により、ウェーハに低湿度環境を提供できます。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、さまざまな色で設計できます。一般的に、FOUPはファブ工場の生産ラインや機械の違いに応じて、顧客によってカスタマイズされます。

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応じて、パッケージングメーカー向けにSLOT FOUP、297mm FOUPなどの特殊製品にカスタマイズできます。FOUPはリサイクル可能で、寿命は2～4年です。FOUPメーカーは、汚染された製品を再利用するための製品洗浄サービスを提供できます。

 

非接触式水平ウェハーシッパー

非接触水平ウェーハ搬送装置は、主に完成したウェーハの搬送に使用され、下図に示されています。Entegrisの搬送ボックスは、サポートリングを使用して、保管および搬送中にウェーハ同士が接触しないようにし、不純物の混入、摩耗、衝突、傷、脱ガスなどを防ぐための優れた密閉性を備えています。この製品は主に薄型3D、レンズ、またはバンプ付きウェーハに適しており、その応用分野には3D、2.5D、MEMS、LED、およびパワー半導体が含まれます。この製品には26個のサポートリングが装備されており、ウェーハ容量は25個（厚さは異なる）で、ウェーハサイズは150mm、200mm、および300mmです。