JP2007324219A - 縦型ウエハボート - Google Patents

Abstract

【課題】熱膨張による亀裂が生じ難く、また支持柱を天板及び底板に確実に固定できる縦型ウエハボートを提供する。
【解決手段】本発明にかかる縦型ウエハボート１は、半導体ウエハＷを搭載するウエハ支持部を有する複数本の支持柱２と、前記支持柱２の上下端部に取付けられる天板４及び底板３とを具備する縦型ウエハボート１において、前記支持柱２の下端部には、支持柱の横断面積より大きな底面積を有する足部２ｂが形成され、前記足部２ｂがボルト５，６で底板３に固定されると共に、前記天板４には径方向に延設された複数個の貫通部４ｂが形成され、前記支持柱２の上端部２ｆが前記貫通部４ｂの内周側側壁と隙間Ｓを形成して、天板４に係止されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体ウエハを熱処理する際に、半導体ウエハ搭載するための縦型ウエハボートに関する。

半導体ウエハは、その表面に酸化膜等を形成するために熱処理が施される。この熱処理を施す際には、多数の半導体ウエハを所定の間隔をおいて保持するための縦型ウエハボートが用いられている。この縦型ウエハボートについては種々の提案がなされているが、特許文献１に示された縦型ウエハボートを例にとって、従来の縦型ウエハボートについて説明する。

特許文献１に示された縦型ウエハボート５０は、図１４に示すように、半導体ウエハを支持する複数本の支持柱５１と、前記支持柱５１に取付けられる天板５２および底板５３とを具備している。
前記支持柱５１は、シリコンまたは炭化珪素あるいはアルミナによって形成されており、支持柱５１の上下端部間には所定の間隔をおいて内方に突出して設けられたウエハ支持部５１ａと、支持柱５１の両端にそれぞれ設けられた鉤部５１ｂとによって構成されている。

また、前記支持柱５１を所定の位置に取付けるための天板５２および底板５３は、支持柱５１と同様に、シリコンまたは炭化珪素によって形成されている。また、天板５２および底板５３のそれぞれの外周縁側には、支持柱５１の両端にそれぞれ設けられた鉤部５１ｂを嵌合するための係止穴５２ａおよび５３ａが設けられている。尚、前記係止穴５２ａおよび５３ａと連続して、前記係止穴５２ａおよび５３ａの外側に段部（図示せず）が形成されている。

また、天板５２および底板５３には、係止穴５２ａおよび５３ａの内側に軸穴５２ｂおよび５３ｂが設けられている。この軸穴５２ｂおよび５３ｂには、それぞれストッパー片５４の片面から突出して形成された円柱状のボス部５４ａが回動可能に嵌合される。
なお、ストッパー片５４およびボス部５４ａも、前記支持柱５１等と同様に、シリコンまたは炭化珪素によって一体に形成されている。

このように構成された、天板５２、底板５３、支持柱５１の組立てについて説明する。
前記支持柱５１の組み付けに際しては、先ず底板５３に対して３本の支持柱５１の下端部をそれぞれ対応する係止穴５３ａに嵌合して起立状態にし、起立状態の支持柱５１の上端に天板５２を載せ、それぞれ対応する係止穴５２ａに支持柱５１の上端部を嵌合する。

このように支持柱５１の上端部および下端部を天板５２および底板５３の係止穴５２ａおよび５３ａに嵌合した状態で、各支持柱５１の上下端部を外側方向に僅かに移動させると、支持柱５１の上端および下端に設けられた鉤部５１ｂが天板５２および底板５３に形成された段部と係合する。
その後、各ストッパー片５４を回動して、それぞれの先端係合部５４ｂを支持柱５１に係合せしめる。この結果、支持柱５１は内側方向への移動が規制されて、上記鉤部５１ｂと段部と係合が安定した状態に維持され、支持柱５１と天板５２及び底板５３に固定される。これにより、縦型ウエハボートの組み立てが完了する。

特開２０００−１０６３４９号公報

ところで、上記した縦型ウエハボートは半導体ウエハを搭載し、熱処理炉内に投入される。その際、縦型ウエハボートは、室温（例えば２０℃）から炉内温度（例えば、１２００℃）に昇温するため、天板及び底板は径方向に大きく膨張し、また支持柱はその軸線方向に大きく膨張する。そのため、前記熱膨張により、支持柱と天板の連結部近傍、また支持柱と底板との連結部近傍に亀裂が発生することがあり、特に、熱処理炉内に投入する際、最初に進入する天板が、熱処理炉外の底板よりも大きく熱膨張するため、支持柱と天板の連結部近傍に亀裂が発生しやすいという技術的課題があった。

また、上記縦型ウエハボートは、使用後、フッ素系ガスまたはフッ酸溶液等のフッ素系洗浄流体を用いて洗浄がなされる。この洗浄において、縦型ウエハボートは、フッ素系洗浄流体によって浸食され、特に、材質がシリコンの場合には、その浸食が大きい。そのため、ストッパー片が浸食されると、支持柱を天板及び底板に確実に固定することができないという技術的課題があった。

本発明は、上記した技術的課題を解決するためになされたものであり、熱膨張による亀裂が生じ難く、また支持柱を天板及び底板に確実に固定できる縦型ウエハボートを提供することを目的とする。

上記目的を達成するためになされた本発明にかかる縦型ウエハボートは、半導体ウエハを搭載するウエハ支持部を有する複数本の支持柱と、前記支持柱の上下端部に取付けられる天板及び底板とを具備する縦型ウエハボートにおいて、前記支持柱の下端部には、支持柱の横断面積より大きな底面積を有する足部が形成され、前記足部がボルトで底板に固定されると共に、前記天板には径方向に延設された複数個の貫通部が形成され、前記支持柱の上端部が前記貫通部の内周側側壁と隙間を形成して、天板に係止されることを特徴としている。

このように、前記足部がボルトで底板に固定されると共に、前記天板には径方向に延設された複数個の貫通部が形成され、前記支持柱の上端部が前記貫通部の内周側側壁と隙間を形成して、天板に係止されているため、熱処理炉内に投入する際、最初に進入する天板と、最後に進入する底板との間に温度差が生じても、天板は支持柱に拘束されることなく移動するため、支持柱に天板の熱膨張による応力が加わることはない。
その結果、支持柱と天板の連結部近傍、また支持柱と底板との連結部近傍に応力が加わらず、亀裂は発生しない。

また、フッ素系ガスまたはフッ酸溶液等のフッ素系洗浄流体を用いて洗浄を行い、浸食されても、支持柱は底板に対してボルトで固定されているため、支持柱の間の距離寸法は、基準の距離寸法に維持される。その結果、浸食された縦型ウエハボートであっても支障なく、半導体ウエハを搭載することができる。
更に、支持柱の下端部には、支持柱の横断面積より大きな底面積を有する足部が形成され、前記足部がボルトで底板に固定されるため、支持柱の横揺れを抑制し、安定性が向上する。

ここで、前記天板の貫通部が、天板の周縁に開口し、中心方向に延設するスリット部であって、更に前記スリット部の両側に棚部が設けられ、かつ、記支持柱の上端部の側壁には、支持柱のウエハ支持部方向に延設された溝部が形成され、前記スリット部の奥行き長さは、支持柱の上端部の奥行き長さよりも長く、かつ棚部の高さは溝部の高さよりも小さく形成され、前記支持柱の上端部に形成された溝部の内部に前記棚部が収容されるように、天板の周縁から支持柱を差し込むことにより、前記支持柱は天板に係止されることが望ましい。

また、前記天板の貫通部が天板の外周側内部に形成された貫通穴であって、前記貫通穴の外周側の両側壁に棚部が形成され、かつ、前記支持柱の上端部の側壁には、支持柱のウエハ支持部方向に延設された溝部が形成され、前記貫通穴の奥行き長さは、支持柱の上端部の奥行き長さよりも長く、かつ棚部の高さは溝部の高さよりも小さく形成され、前記支持柱の上端部に形成された溝部の内部に前記棚部が収容されるように、天板の貫通穴から支持柱を差し込むことにより、前記支持柱は天板に係止されることが望ましい。

更に、前記足部を底板に固定するボルトは、支持柱のウエハ支持部の延設方向に前後に配置される共に、支持柱のウエハ支持部の延設方向に伸びる足部の中心線の両側に配置されていることが望ましい。
このように、前記足部を底板に固定するボルトは、支持柱のウエハ支持部の延設方向に前後に配置される共に、支持柱のウエハ支持部の延設方向に伸びる足部の中心線の両側に配置されているため、支持柱の横揺れをより抑制でき、安定性がより向上する。

更にまた、前記支持柱と、前記板及び底板と、前記ボルトは、アルミナセラミックスによって形成されていることが望ましい。これによって、フッ素系洗浄流体によって浸食され難く、洗浄等によって、ボート全体での各寸法が変動したり、強度が低下したりすることがない。

本発明によれば、熱膨張による亀裂が生じ難く、また、支持柱を天板及び底板に確実に固定できる縦型ウエハボートを得ることができる。

本発明にかかる一実施形態について図１乃至図９に基づいて説明する。尚、図１は本発明にかかる一実施形態を示す縦型ウエハボートの斜視図であり、図２は、図１の支持柱の下端部を示す側面図、図３は図２のＡ−Ａ矢視図、図４は、図１の天板を示す平面図、図５は天板の要部斜視図、図６は支持柱の側面図、図７は図６の支持柱の平面図、図８は図６の支持柱の要部正面図、図９は天板と支持柱との寸法関係を示す図である。

図１に示すように、この縦型ウエハボート１は、複数本（この実施形態では３本）の支持柱２と、底板３および天板４とを具備している。

前記支持柱２は、アルミナセラミックスによって形成されており、支持柱２の上下端部間には所定の間隔をおいて内方に突出して設けられたウエハ支持部２ａが形成されている。
また、図２、３に示すように、この支持柱２の下端部には、支持柱の横断面積より大きな底面積を有する足部２ｂが形成され、ボルト５，６で底板３に固定される。そのため、前記足部２ｂには、図６、図７に示すように、前記ボルト５，６が挿通するボルト孔２ｃ１，２ｃ２が形成されている。

このボルト孔２ｃ１，２ｃ２の中心は、図７から明らかなように、支持柱２のウエハ支持部２ａの延設方向に伸びる足部２ｂの中心線ｌを挟むように配置されている。即ち、前記ボルト孔２ｃ１，２ｃ２は、足部２ｂの前記中心線ｌの両側に配置されている。
このように、ボルト孔２ｃ１，２ｃ２を足部２ｂの中心線ｌを挟むように配置することにより、図７に矢印Ｘで示すような支持柱２の横揺れを抑制し、安定性の向上を図ることができる。

また、前記前記ボルト孔２ｃ１，２ｃ２は、支持柱２のウエハ支持部２ａ方向に前後に配置されている。このように、ボルト孔２ｃ１，２ｃ２を支持柱２のウエハ支持部２ａ方向に前後に配置することにより、図７に矢印Ｙで示すような支持柱２の横揺れを抑制し、安定性の向上を図ることができる。尚、前記ボルト５，６は、前記支持柱２の材質と同一のアルミナセラミックスによって形成されている。

更に、図２，図６に示すように、前記支持柱２（ウエハ支持部２ａが形成され部分）と足部２ｂとの境界部には曲面部２ｄが形成され、応力を緩和するようになされている。
更にまた、図６、図８に示すように、支持柱２の上端部２ｆには、支持柱２のウエハ支持部２ａ方向に延設された溝部２ｅが形成されている。したがって、支持柱２の上端部２ｆは、図８に示すように、正面視上、Ｔ字形状に形成されている。

また、前記支持柱２を所定の位置に取付けるための底板３および天板４は、支持柱２と同様に、アルミナセラミックスによって形成されている。前記底板３には、図示しないが、前記ボルト５，６が螺合するボルト螺子孔が形成されている。
したがって、前記支持柱２を底板３の上に載置し、前記ボルト５，６を前記ボルト孔２ｃ１，２ｃ２を挿通させ、底板３のボルト螺子孔と螺合させることにより、支持柱２を底板３に、強固に固定することができる。

また、天板４には、図４、図５に示すように、前記支持柱２を保持する保持部４ａが形成されている。この保持部４ａは、天板４の周縁に開口し、天板４の上下面に貫通すると共に中心方向に延設するスリット部（貫通部）４ｂと、前記スリット部４ｂの両側に設けられた棚部４ｃとから構成されている。
この天板２のスリット部４ａの奥行き長さ（中心方向に延設した長さ）Ｌ１は、図９に示すように、Ｔ字形状した支持柱２の上端部２ｆの奥行き長さＬ２よりも長く、また棚部４ｃの高さｔ１は溝部２ｅの高さｔ２よりも小さく形成されている。
即ち、支持柱２の上端部２ｆに形成された溝部２ｅの内部に前記棚部４ｃが収容されるように、天板２の周縁から支持柱２を差し込むことにより、前記支持柱２は天板２に係止される。

尚、天板４のスリット部４ａの奥行き長さＬ１を、支持柱２の上端部２ｆの奥行き長さＬ２よりも長く形成したのは、天板４が径方向に熱膨張した際、天板の熱膨張による応力を支持柱２に対して作用させないためである。したがって、図９に示すように、前記支持柱２の上端部２ｆがスリット部４ａの内周側側壁と隙間Ｓを形成して，天板４に係止されることが必要である。

このように構成された支持柱２、底板３、天板４の組み立てについて説明する。
先ず、底板３のボルト螺子孔に、ボルト孔２ｃ１，２ｃ２が位置するように、３本の支持柱２を所定位置に載置する。続いて、支持柱２の上端部に形成された溝部２の内部に前記棚部４ｃが収容されるように、天板４の周縁から支持柱２を差し込むことにより、前記支持柱２を天板４に係止する。その後、ボルト５，６により支持柱２を底板３に固定することによって、組み立てが終了する。

本発明にかかる縦型ウエハボート１にあっては、熱処理炉内に投入した際、最初に進入する天板４と、最後に進入する底板３との間には温度差が生じるため、前記天板４は底板３の熱膨張より径方向に大きく膨張する。
しかしながら、前記したように熱処理炉内に最初に進入する天板４と、最後に進入する底板３との間には温度差が生じたとしても、天板２の周縁から支持柱２を差し込むことにより、前記支持柱２は天板２に係止されているに過ぎないため、天板４は支持柱２に対して移動し、支持柱２と天板４の連結部近傍、また支持柱２と底板４との連結部近傍に熱膨張に伴う応力が加わらず、亀裂は発生しない。

即ち、天板２のスリット部４ａの奥行き長さＬ１が、支持柱２の上端部の奥行き長さＬ２よりも長く形成され、支持柱２の上端部２ｆとスリット部４ａの内周側側壁との間に、隙間Ｓが形成されているため、天板４が径方向に自由に熱膨張でき、また、支持柱２に対して、天板４の熱膨張による外力が作用しない。その結果、支持柱２と天板４の連結部近傍、また支持柱２と底板３との連結部近傍に応力が加わらず、亀裂は発生しない。
なお、本発明にかかる縦型ウエハボート１にあっては、支持柱２の下端部は、底板３にボルト５，６によって固定されているが、縦型ウエハボート１の下端側は、熱処理炉内への出し入れの際に、上端側より大きな熱応力を受けることがないため、破損したりすることがなく、強固な固定が維持される。

また、前記縦型ウエハボート１は、アルミナセラミックスで形成されているため、使用後、フッ素系ガスまたはフッ酸溶液等のフッ素系洗浄流体を用いて洗浄を行なった場合、浸食され難く、洗浄等によって、ボート全体での各寸法が変動したり、強度が低下したりすることがない。そのため、洗浄後においても、支持柱２の間の距離寸法は、基準の距離寸法が維持され、半導体ウエハＷを支障なく搭載することができる。

次に、本発明にかかる第二の実施形態について、図１０乃至図１２に基づいて説明する。
尚、図１０は、本発明の第二実施形態にかかる天板の要部平面図、図１１は、本発明の第二の実施形態にかかる組み立て手順を説明するための一部断面図、図１２は、本発明の第二の実施形態の組み立て状態を示す一部断面図である。

この第二の実施形態にあっては、図１０に示すように、天板１０の外周側内部に、平面視でＴ字状の貫通穴１０ａを形成されている。また、前記貫通穴１０ａにおける天板１０の径方向外側には、棚部１０ｂが形成されている。更に、前記棚部１０ｂの上面には、突起１０ｃが形成されている。
一方、支持柱２は第一の実施形態の場合と同じであるが、支持柱２の上端部２ｆの下面には、前記突起１０ｃが係止される凹部２ｇが形成されている点が異なる。尚、その他の構成については、第一の実施形態の場合と同一である。

このように構成された第二の実施形態にあっては、図１１に矢印で示すように天板１０の貫通穴１０ａに支持柱２の上端部２ｆを差し込み、支持柱２の上端部２ｆに形成された溝部２ｅの内部に前記棚部１０ｂが収容されるように、支持柱２を外周方向に移動させ、前記支持柱２を天板２に係止する。このとき、突起１０ｃが凹部２ｇに係合し、図１２に示す状態となり、組み立てが終了する。

この第二の実施形態にあっても第一の実施形態と同様に、天板１０が径方向に熱膨張しても、天板１０は自由に膨張できるため、支持柱２と天板１０の連結部近傍、また支持柱２と底板３との連結部近傍に応力が加わらず、亀裂は発生しない。

尚、この第二の実施形態にあっては、Ｔ字状の貫通穴１０ａを形成した場合を説明したが、図１３に示すように、天板１０に、天板１０の径方向に延びる楕円形状の貫通穴１１としても良い。この場合、支持柱１２の上端部１２ａの形状は、円錐台形状に形成するのが好ましい。

また、上記実施形態にあっては、支持柱、天板、底板、ボルトをアルミナセラミックスによって形成した場合について説明したが、従来から用いられている材質、例えば、シリコン、あるいは炭化珪素を用いて形成しても良い。

図１は一実施形態にかかる縦型ウエハボートの斜視図である。 図２は、図１の支持柱の下端部を示す側面図である。 図３は図２のＡ−Ａ矢視図である。 図４は、図１の天板を示す平面図である。 図５は天板の要部斜視図である。 図６は支持柱の側面図である。 図７は図６の支持柱の平面図である。 図８は図６の支持柱の要部正面図である。 図９は天板と支持柱との寸法関係を示す図である。 図１０は、本発明の第二実施形態にかかる天板の要部平面図である。 図１１は、本発明の第二の実施形態にかかる組み立て手順を説明するための一部断面図である。 図１２は、本発明の第二の実施形態の組み立て状態を示す一部断面図である。 図１３（ａ）は、本発明の第二実施形態にかかる天板及び支持柱上端部の変形例を示した平面図であって、（ｂ）は、組み立て手順を説明するための一部断面図である。 図１４は、従来の縦型ウエハボートを示す分解斜視図である。

符号の説明

１ 縦型ウエハボート
２ 支持柱
２ａ ウエハ支持部
２ｂ 足部
２ｃ１ ボルト孔
２ｃ２ ボルト孔
２ｅ 溝部
２ｆ 上端部
２ｇ 凹部
３ 底板
４ 天板
４ａ ウエハ保持部
４ｂ スリット部（貫通部）
４ｃ 棚部
５ ボルト
６ ボルト
１０ 天板
１０ａ 貫通穴（貫通部）
１０ｂ 棚部
１０ｃ 突起部
１１ 貫通穴（貫通部）
Ｌ１ スリットブノ奥行き長さ
Ｌ２ 支持柱の上端部の奥行き長さ
ｔ１ 棚部の高さ
ｔ２ 溝部の高さ
Ｓ 隙間
Ｗ 半導体ウエハ

Claims (5)

1. 半導体ウエハを搭載するウエハ支持部を有する複数本の支持柱と、前記支持柱の上下端部に取付けられる天板及び底板とを具備する縦型ウエハボートにおいて、
   前記支持柱の下端部には、支持柱の横断面積より大きな底面積を有する足部が形成され、前記足部がボルトで底板に固定されると共に、
   前記天板には径方向に延設された複数個の貫通部が形成され、前記支持柱の上端部が前記貫通部の内周側側壁と隙間を形成して、天板に係止されていることを特徴とする縦型ウエハボート。
2. 前記天板の貫通部が、天板の周縁に開口し、中心方向に延設するスリット部であって、更に前記スリット部の両側に棚部が設けられ、
   かつ、記支持柱の上端部の側壁には、支持柱のウエハ支持部方向に延設された溝部が形成され、
   前記スリット部の奥行き長さは、支持柱の上端部の奥行き長さよりも長く、かつ棚部の高さは溝部の高さよりも小さく形成され、
   前記支持柱の上端部に形成された溝部の内部に前記棚部が収容されるように、天板の周縁から支持柱を差し込むことにより、前記支持柱は天板に係止されることを特徴とする請求項１に記載された縦型ウエハボート。
3. 前記天板の貫通部が天板の外周側内部に形成された貫通穴であって、前記貫通穴の外周側の両側壁に棚部が形成され、
   かつ、前記支持柱の上端部の側壁には、支持柱のウエハ支持部方向に延設された溝部が形成され、
   前記貫通穴の奥行き長さは、支持柱の上端部の奥行き長さよりも長く、かつ棚部の高さは溝部の高さよりも小さく形成され、
   前記支持柱の上端部に形成された溝部の内部に前記棚部が収容されるように、天板の貫通穴から支持柱を差し込むことにより、前記支持柱は天板に係止されることを特徴とする請求項１に記載された縦型ウエハボート。
4. 前記足部を底板に固定するボルトは、支持柱のウエハ支持部の延設方向に前後に配置される共に、支持柱のウエハ支持部の延設方向に伸びる足部の中心線の両側に配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載された縦型ウエハボート。
5. 前記支持柱と、前記板及び底板と、前記ボルトは、アルミナセラミックスによって形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載された縦型ウエハボート。

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