JP2000021796A - 半導体ウェ―ハボ―ト - Google Patents

半導体ウェ―ハボ―ト

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JP2000021796A
JP2000021796A JP11162254A JP16225499A JP2000021796A JP 2000021796 A JP2000021796 A JP 2000021796A JP 11162254 A JP11162254 A JP 11162254A JP 16225499 A JP16225499 A JP 16225499A JP 2000021796 A JP2000021796 A JP 2000021796A
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semiconductor wafer
wafer
wafer boat
ring
hemispherical
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Chikun Ko
智勳 洪
Kikin Nan
基欽 南
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Samsung Electronics Co Ltd
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Samsung Electronics Co Ltd
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    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/68Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for positioning, orientation or alignment
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B31/00Diffusion or doping processes for single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure; Apparatus therefor
    • C30B31/06Diffusion or doping processes for single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure; Apparatus therefor by contacting with diffusion material in the gaseous state
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B25/00Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ウェーハとの接触面積を減らした半導体ウェ
ーハボートを提供する。 【解決手段】 半導体ウェーハボートは、多数個のウェ
ーハ1が積載されるように上側部材、下側部材及び前記
上側部材と下側部材とを連結する指示部材14を備え、
前記各支持部材14の内側にウェーハ1の一部分を収容
可能な多数個のスロット15が形成された垂直型半導体
ウェーハボートにおいて、前記スロット15内に前記ウ
ェーハ1の底面と接触する半球型突起16が形成された
ことを特徴とする。 従って、微細スクラッチの誘発を
防止してウェーハ1のスリップ現象を最小化し、半導体
素子の生産性及び収率を向上させることができる効果を
有する。

Description

【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ーハボー
トに関するもので、より詳しくは、ウェーハとの接触面
積を減らした半導体ウェーハボートに関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】一般的に、半導体製造工程中にはいくつ
かの工程が反復的に遂行され、このような工程が遂行さ
れる設備としていくつかの種類の主設備及び補助設備が
使用されている。
【0003】このような設備に設置されて多数個のウェ
ーハを積載し、前記設備にローディング及びアンローデ
ィングするためのウェーハ容器の一種として半導体ウェ
ーハボートがある。
【0004】このような半導体ウェーハボートは、厳し
い工程条件、特に高温の環境でウェーハに酸化膜を成長
させるか、電気的な特性を有するためにホウ素や燐等の
不純物を活性化及び安定化させる拡散工程(Diffu
sion Process)等に耐える石英系列の材質
で製作される。
【0005】図1は従来の一般的な半導体ウェーハボー
トを示したものである。前記図面に示されるように、従
来の垂直型(Vertical Type)半導体ウェ
ーハボートは、多数個のウェーハ1が積載されるように
上側部材2、下側部材3、及び前記上側部材2と下側部
材3とを連結する3つの支持部材4を備え、前記各支持
部材4の内側にウェーハ1の縁の一部分を挿入収容可能
な多数個のスロット5が形成されている構成である。こ
の際、前記スロット5に安着された前記ウェーハ1は、
図2に示されるように、前記スロット5によって半月形
状の接触面6を有する。
【0006】一方、従来の他の形態の半導体ウェーハボ
ートは、図3に示されるように、多数個のウェーハ1が
積載されるように上側部材7、下側部材8、及び前記上
側部材7と下側部材8とを連結する支持部材9を備え、
前記各支持部材9の内側の間にウェーハ1を安着可能な
多数個のリング形安着板10が形成されたものである。
この際、前記安着板10に安着される前記ウェーハ1
は、図4に示されるように、前記安着板10によって所
定の幅のリング形状からなる接触面11を有する。
【0007】しかし、前述したような従来の半導体ウェ
ーハボートは図2及び図4に示される接触面6、11に
よってスリップ(Slip)現象(一般的に接触面でよ
く始まり、ウェーハ表面に発生する微細なスクラッチに
よってウェーハの結晶構造が立て続けに壊れながらひび
が入る現象)が頻繁に発生する問題点があった。
【0008】即ち、このようなスリップ現象は、前記ウ
ェーハの熱膨張係数が前記スロットまたは前記安着板の
接触面の熱膨張係数と互いに相異でこれらの間に形成さ
れた接触摩擦が発生し、このような摩擦によってウェー
ハの表面に微細スクラッチが生じ、微細スクラッチを始
発にウェーハの結晶構造が格子線に沿ってねじれながら
ひびが入る現象である。
【0009】このようなスリップ現象が発生する要因は
高温(約摂氏900度以上)の工程条件でウェーハ加工
が行われ、工程が行われるチャンバーの加熱速度が速い
からで、前記ウェーハボートのスロット間隔または前記
安着板の間隔が非常に狭い場合、または前記工程を終え
た半導体ウェーハボートが前記チャンバー内にローディ
ング及びアンローディングされる時、前記半導体ウェー
ハボートの乗降速度が速い場合にもスリップ現象が発生
することがある。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】従って、スリップ現象
を防止するために従来には前述したような前記4つの要
因等を考慮してウェーハを生産することで半導体素子の
生産性が落ちる問題点があった。
【0011】また、このような要因以外にも、まだ明ら
かになっていない要因によって前記接触面が広いほど微
細スクラッチが多発して前記スリップ現象が頻繁に発生
することでウェーハに致命的な損傷を誘発させるか、ウ
ェーハの可溶面積が減るという等の問題点があった。
【0012】本発明の目的は、微細なスクラッチを防止
してウェーハスリップ現象を防止し、半導体素子の生産
性及び収率を向上させるようにした半導体ウェーハボー
トを提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】このような、前記の目的
を達成するために本発明による半導体ウェーハボート
は、多数個のウェーハが積載されるように上側部材、下
側部材、及び前記上側部材と下側部材とを連結する支持
部材を備え、前記各支持部材の内側にウェーハの縁の一
部分を挿入収容可能な多数個のスロットが形成された垂
直型半導体ウェーハボートにおいて、前記スロット内に
前記ウェーハの底面と接触する半球型突起が形成される
ことを特徴とする。
【0014】また、本発明による半導体ウェーハボート
は、多数個のウェーハが積載されるように上側部材、下
側部材、及び前記上側部材と下側部材とを連結する支持
部材を備え、前記各支持部材の内側の間にウェーハを安
着可能な多数個のリング型安着板が一定間隔をおいて積
層配置された垂直型半導体ウェーハボートにおいて、前
記安着板上に前記ウェーハの底面と接触する球型表面を
有し、その断面形状が半円型であるリング型突起が形成
されることを特徴とする。
【0015】また、本発明による半導体ウェーハボート
は、多数個のウェーハが積載されるように上側部材、下
側部材、及び前記上側部材と下側部材とを連結する支持
部材を備え、前記各支持部材の内側の間にウェーハを安
着可能な多数個のリング型安着板が一定の間隔をおいて
積層配置された垂直型半導体ウェーハボートにおいて、
前記安着板上に前記ウェーハの底面と接触する多数個の
半球型突起が形成されることを特徴とする。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、本発明の具体的な実施例を
添付された図面を参照して詳しく説明する。図5及び図
6を参照して説明すると、本発明の好ましい一実施例に
よる半導体ウェーハボートは、多数個のウェーハ1が積
載されるように上側部材12、下側部材13、及び前記
上側部材12と下側部材13とを連結する3つの支持部
材14(通常3つまたは4つ設置される。)を備え、前
記各支持部材14の内側にウェーハ1の縁の一部分を挿
入収容可能な多数個のスロット15が形成された垂直型
半導体ウェーハボートで、前記スロット15内に前記ウ
ェーハ1の底面と接触する半球型突起16が形成された
構成をしている。
【0017】即ち、前記半球型突起16は、前記ウェー
ハ1の底面と点接触する球型表面が形成されたもので、
このような半球型突起16に接触するウェーハ1は、接
触する部分が図8に示されるように3つの接触点17で
表れる。
【0018】ここで、図6に示される前記半球型突起1
6の球型表面の曲率半径が非常に小さい場合には、前記
ウェーハ1の表面にスクラッチを誘発することができる
反面、非常に大きい場合には前記半球型突起16と前記
ウェーハ1の接触点17付近で熱気流の流れが円滑では
なくなる。このような前記球型表面の曲率半径はウェー
ハ1の重さ、強度、硬度等を考慮して最適化される。
【0019】従って、図7に示されるように、高温の工
程チャンバーで形成された熱気流が前記半球型突起16
の周辺間隙を通じて前記ウェーハ1の上面及び底面に均
一に循環され、特にスロット15の付近でウェーハ1の
熱気流の循環が容易に行われるようになることである。
【0020】従って、急激な熱変化によって前記ウェー
ハ1の上面及び底面で発生される熱ストレスを減少さ
せ、熱膨張係数が相異である前記支持部材14との接触
面積を縮小させることでスリップ現象を防止することが
できる。
【0021】このような前記半球型突起16は前記支持
部材14にスロット15を形成する時、切削加工によっ
て形成することが可能で、射出成形やプレス加工によっ
て製作することもでき、または前記支持部材14と同種
の材質で製作して前記支持部材14のスロットに溶接し
た後、アニーリング(Annealing)処理するこ
とで熱膨張による破損を防止することができる。
【0022】この際、前記支持部材14と前記半球型突
起16の密着性を向上させるためには、前記スロット1
5の底面に前記半球型突起16の底面とかみ合う形状の
溶接用溝を形成することが好ましい。
【0023】このような本発明の一実施例による半導体
ウェーハボートの半球型突起16の概念は他の形態の半
導体ウェーハボートにも適用することができ、これは当
業者において、修正及び変更が可能である。
【0024】一方、本発明の他の実施例による半導体ウ
ェーハボートは図9及び図10に示されるように、多数
個のウェーハ1が積載されるように上側部材18、下側
部材19、及び前記上側部材18と下側部材19とを連
結する3つの支持部材20(通常3つまたは4つが設置
される)を備え、前記各支持部材20の内側の間にウェ
ーハ1を安着可能な多数個のリング型安着板21が一定
の間隔をおいて積層配置された垂直型半導体ウェーハボ
ートで、前記安着板21上に前記ウェーハ1の底面と接
触する球型表面を有し、その断面形状が半円形であるリ
ング型突起22が形成された構成をしている。
【0025】このような前記安着板21は、高温で前記
ウェーハ1の垂れ下がることを防止するために考案され
たもので、本発明は前記安着板21にリング型突起22
を形成して前記ウェーハ1の表面と接触面積を減らすこ
とができるようにしたものである。
【0026】即ち、前記リング型突起22は前記ウェー
ハ1の底面と線接触するドーナッツ型表面が形成された
もので、このようなリング型突起22に接触するウェー
ハ1は接触する部分が図12に図示されたようにリング
型接触線23で表れる。
【0027】前記接触線23はウェーハ1の底面にウェ
ーハの中心から一定な半径を維持しながら形成される
し、高温の環境でウェーハ1の垂れ下がりを防止するこ
とができるように支持する。
【0028】即ち、前記リング形状の接触線23の位置
がウェーハ1の中心を基準に、ウェーハ1の外枠から始
まってその半径が小さくなるほどウェーハ1の中央部の
垂れ下がる現象を減らすことができる反面、所定の半径
以下にさらに小さくなった場合にはウェーハ1の縁部の
垂れ下がる現象が発生するので、前記リング型突起22
の半径はウェーハ1の垂れ下がり現象を考慮して最適化
することができる。
【0029】また、前記リング型突起22の断面は半減
形で、前記半円の曲率半径が非常に小さい場合には、前
記ウェーハ1の表面にスクラッチを誘発することができ
るし、非常に大きい場合には前記リング型突起22と前
記ウェーハ1の接触線23の付近で熱気流の流れが円滑
ではなくなる。従って、前記リング型突起22の前述し
たような要因を全て考慮して設計するべきである。
【0030】一方、図11で図示されたように、高温の
工程チャンバーで形成された熱気流が前記ウェーハ1の
上面及び底面にそれぞれ到達されるし、特に安着板21
の周辺の前記ウェーハ1の表面に熱気流が円滑に到達す
ることができる。
【0031】従って、急激な熱変化によって前記ウェー
ハ1の上面及び底面で発生される熱ストレスを減少さ
せ、熱膨張係数が相異である前記安着板21との接触面
積を縮小させることでスリップ現象を防止することがで
きる。
【0032】このような前記リング型突起22は前記安
着板21を製作する時、切削加工によって形成すること
が可能で、射出成形やプレス加工によって製作すること
もでき、または前記安着板21と同種の材質で制作して
前記支持部材20の安着板21に溶接した後、アニーリ
ング処理することで熱膨張による破損を防止することが
できる。
【0033】この際、前記安着板21と前記リング型突
起22の密着性を向上させるためには溶接作業の前に前
記安着板21上に前記リング型突起22の底面とかみ合
わされる形状である溶接用リング溝を形成することが好
ましい。
【0034】このような本発明の他の実施例による半導
体ウェーハボートのリング型突起22の概念は他の形態
の半導体ウェーハボートにも適用することができ、これ
は当業者において修正及び変更が可能なものである。
【0035】一方、図13及び図14に示されるよう
に、本発明の他の実施例による半導体ウェーハボートは
多数個のウェーハ1が積載されるように上側部材24、
下側部材25、及び前記上側部材24と下側部材25と
を連結する3つの支持部材26(通常3つまたは4つが
設置される)を備え、前記各支持部材26の内側の間に
ウェーハ1を安着可能な多数個のリング型安着板27が
一定の間隔をおいて積層配置された垂直型半導体ウェー
ハボートで、前記安着板27に前記ウェーハの底面と接
触する6つの半球型突起28が形成された構成をしてい
る。
【0036】このような前記安着板27は高温で前記ウ
ェーハ1の垂れ下がりをある程度防止するために発明さ
れたもので、前記安着板27に半球型突起28を形成し
て前記ウェーハ1の表面と接触面積を減らすことができ
るようになされたものである。
【0037】即ち、前記半球型突起28は前記ウェーハ
1の底面と線接触する球型表面が形成されたもので、こ
のような半球型突起28に接触するウェーハ1は接触す
る部分が図16に示されるように6つの接触点29で表
れる。前記各接触点29はウェーハ1の底面の周りに沿
って等間隔で形成されるし、前記半球型突起28は高温
の環境でウェーハの垂れ下がりを防止可能に支持する。
【0038】即ち、前記各接触点29を連結する円の位
置がウェーハ1の中心を基準にウェーハ1の外枠から始
まって、その半径が小さくなるほどウェーハ1の中央部
の垂れ下がり現象を減らすことができる反面、所定の半
径以下にさらに小さくなった場合にはウェーハ1の縁部
の下がる現象が発生するようになる。
【0039】また、前記接触点29の間隔が広いほど
(前記半球型突起の形成個数が減るほど)ウェーハの部
分的な垂れ下がり現象が増加し、その間隔が狭いほど
(形成の個数が増えるほど)製作費が増加し、熱気流の
循環効果は低下される。
【0040】また、前記半球型突起28の曲率半径が非
常に小さい場合には、前記ウェーハ1の表面にスクラッ
チを誘発することができるし、非常に大きい場合には前
記半球型突起28と前記ウェーハ1の各接触点29の付
近で熱気流の流れが円滑ではなくなる。
【0041】従って、前記半球型突起28の形成個数、
配置半径及び曲率半径等はウェーハ1の重さ、強度、硬
度、下がり現象、熱気流の循環効果等を考慮して最適化
することができる。
【0042】一方、図15に図示されたように、高温の
工程チャンバーで形成された熱気流が前記ウェーハ1の
上面及び底面に均一に循環され、特に安着板27の周辺
での熱気流の循環を円滑にすることができる。
【0043】従って、急激な熱変化によって前記ウェー
ハ1の上面及び底面で発生される熱ストレスを現象さ
せ、熱膨張係数が相異である前記安着板27との接触面
積を縮小させることでスリップ現象を防止することがで
きる。
【0044】このような前記半球型突起28は前記安着
板27を製作する時、切削加工によって形成されること
もでき、射出形成やプレス加工によって製作することも
できるし、また、前記安着板27と同種の材質で制作し
て前記安着板27に溶接された後、アニーリング処理す
ることで熱膨張による破損を防止することができる。
【0045】この際、前記安着板27と前記半球型突起
28の密着性を向上させるためには前記安着板27上に
前記半球型突起28の底面形状とかみ合う溶接用溝を形
成することが好ましい。また、前記半球型突起28は1
個の前記安着板27上に等間隔で3個乃至12個程度形
成することが好ましい。
【0046】このような本発明の他の実施例による半導
体ウェーハボートの半球型突起28の概念は他の形態の
半導体ウェーハボートにも適用することができ、これは
当業者において修正及び変更が可能なものである。
【0047】従って、本発明の各実施例による半導体ウ
ェーハボートによると、ウェーハに対する従来の面接触
支持状態を点接触または線接触支持状態に転換すること
で前記ウェーハに発生する微細スクラッチを減少させて
スリップ現象を最小化することができる利点がある。
【0048】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体ウ
ェーハボートによると、スリップ現象を防止してより高
温での加工が自由になり、工程チャンバーの加熱速度を
向上させることができるし、ウェーハボートのスロット
間隔をより狭くしてウェーハを大量積載することができ
るだけではなく、ウェーハボートのローディング及びア
ンローディングを迅速にすることができるので半導体素
子の生産性を大きく向上させることができる。
【0049】以上、本発明は記載された具体例に対して
のみ詳しく説明されたが、本発明の技術思想範囲内で多
様な変形及び修正が可能であることは当業者にとって明
白なことであり、このような変形及び修正が添付された
特許請求の範囲に属することは当然なことである。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の半導体ウェーハボートを示した斜視図で
ある。
【図2】図1に積載されたウェーハの接触面を示した底
面図である。
【図3】従来の他の半導体ウェーハボートを示した斜視
図である。
【図4】図3に積載されたウェーハの接触面を示した底
面図である。
【図5】本発明の一実施例による半導体ウェーハボート
を示す斜視図である。
【図6】図5の半球型突起を示した部分拡大図である。
【図7】図5のA−A線断面図である。
【図8】図5に積載されたウェーハの接触点を示した底
面図である。
【図9】本発明の他の実施例による半導体ウェーハボー
トを示した斜視図である。
【図10】図9のリング型突起を示した部分拡大図であ
る。
【図11】図9のB−B線断面図である。
【図12】図9に積載されたウェーハの接触線を示した
底面図である。
【図13】本発明の他の実施例による半導体ウェーハボ
ートを示した斜視図である。
【図14】図13の半球型突起を示した部分拡大図であ
る。
【図15】図13のC−C線断面図である。
【図16】図13に積載されたウェーハの接触点を示し
た底面図である。
【符号の説明】
1 ウェーハ 2、7、12、18、24 上側部材 3、8、13、19、25 下側部材 4、9、14、20、26 支持部材 5、15 スロット 6、11 接触面 10、21、27 安着板 16、28 半球型突起 17、29 接触点 22 リング型突起 23 接触線

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 多数個のウェーハが積載されるように上
    側部材、下側部材、及び前記上側部材と下側部材とを連
    結する支持部材を備え、前記各支持部材の内側にウェー
    ハのふち部分の一部分を挿入収容可能な多数個のスロッ
    トが形成された垂直型半導体ウェーハボートにおいて、 前記スロット内に前記ウェーハの底面と接触する半球型
    突起が形成されたことを特徴とする半導体ウェーハボー
    ト。
  2. 【請求項2】 前記半球型突起は前記支持部材と同種の
    材質から構成されたことを特徴とする請求項1に記載の
    前記半導体ウェーハボート。
  3. 【請求項3】 前記半球型突起は前記支持部材のスロッ
    トに溶接して形成されることを特徴とする請求項1に記
    載の前記半導体ウェーハボート。
  4. 【請求項4】 多数個のウェーハが積載されるように上
    側部材、下側部材、及び前記上側部材と下側部材とを連
    結する支持部材を備え、前記各支持部材の内側の間にウ
    ェーハを安着可能な多数個のリング型安着板が一定間隔
    をおいて積層配置された垂直型半導体ウェーハボートに
    おいて、 前記安着板上に前記ウェーハの底面と接触する球型表面
    を有し、その断面形状が半円形であるリング型突起が形
    成されたことを特徴とする半導体ウェーハボート。
  5. 【請求項5】 前記リング型突起は、前記安着板と同種
    の材質で構成されたことを特徴とする請求項4に記載の
    前記半導体ウェーハボート。
  6. 【請求項6】 前記リング型突起は、前記安着板上に溶
    接して形成されることを特徴とする請求項4に記載の前
    記半導体ウェーハボート。
  7. 【請求項7】 多数個のウェーハが積載されるように上
    側部材、下側部材、及び前記上側部材と下側部材とを連
    結する支持部材を備え、前記各支持部材の内側の間にウ
    ェーハを安着可能な多数個のリング型安着板が一定の間
    隔をおいて積層配置された垂直型半導体ウェーハボート
    において、 前記安着板上に前記ウェーハの底面と接触する多数個の
    半球型突起が形成されたことを特徴とする半導体ウェー
    ハボート。
  8. 【請求項8】 前記半球型突起は、前記安着板と同種の
    材質で構成されたことを特徴とする請求項7に記載の前
    記半導体ウェーハボート。
  9. 【請求項9】 前記半球型突起は、前記安着板上に溶接
    して形成されることを特徴とする請求項7に記載の前記
    半導体ウェーハボート。
  10. 【請求項10】 前記半球型突起は、前記安着板上で等
    間隔を維持しながら、3個乃至12個の個数で形成され
    ることを特徴とする請求項7に記載の前記半導体ウェー
    ハボート。
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