JP2018160513A

JP2018160513A - ウエハ収容装置

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Publication number: JP2018160513A
Application number: JP2017056131A
Authority: JP
Inventors: 岡本　興三; Kozo Okamoto; 興三岡本; 大輔矢口; Daisuke Yaguchi; 知也石田; Tomoya Ishida
Original assignee: Tokkyokiki Corp
Current assignee: Tokkyokiki Corp
Priority date: 2017-03-22
Filing date: 2017-03-22
Publication date: 2018-10-11
Anticipated expiration: 2037-03-22
Also published as: JP6892773B2

Abstract

【課題】本発明は、ウエハボートの提供を目的とする。
【解決手段】本発明は、上下に対向配置された上側フランジ板と下側フランジ板の間に複数の支柱が立設され、前記複数の支柱間に複数のウエハが支持される構成のウエハボートと、該ウエハボートを取り囲む周壁部と該周壁部に設けられた天井部を備えたチューブ体を備えたウエハ収容装置であって、前記上側フランジ板に該上側フランジ板を厚さ方向に貫通する支持孔が形成され、前記上側支持板の支持孔の上方に位置する前記チューブ体の天井部に前記周壁部によって前記ウエハボートを取り囲んだ状態において前記支持孔に嵌合する下向きの係止凸部が形成されたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、シリコンウエハなどのウエハを複数支持するウエハボートを備えたウエハ収容装置に関する。

半導体デバイスは、シリコンウエハなどの基板の表面に酸化膜を形成する酸化工程、リンや硼素などの不純物を導入する拡散工程、窒化シリコンや多結晶シリコンの膜を形成するＣＶＤ法（化学的気相成長法）による成膜工程、これらの膜を利用して微細な回路を形成する工程などにより製造されている。これらの酸化工程、拡散工程及び成膜工程では、酸化拡散装置、アニール装置、減圧ＣＶＤ装置などの各種半導体製造装置が使用されている。
これらの工程で使用する半導体製造装置にあっては、いずれも、複数のシリコンウエハを炉内に挿入し、シリコンウエハ本体を高温に加熱する炉体部分、各種ガスを炉内に供給するガス導入部、ガス排気部などが設けられ、複数のシリコンウエハを同時処理（バッチ処理）することが可能となっている。

例えば、ウエハプロセスの一工程であるウエハ表面上への成膜は、多数枚のウエハをウエハボートに載置し、処理チャンバー内にウエハボートを挿入してなされる。また、処理チャンバーが縦長である場合には縦型のウエハボートが使用されている。
成膜工程においてウエハは例えば６００〜１２００℃などの高温に加熱されるため、ウエハボートは耐熱性に優れたガラス材料やセラミック材料などから構成されている。

縦型のウエハボートの一従来例として、下記の特許文献１に記載されているように、上下に平行に対向配置された一対の円板間に複数の支柱が結合されたウエハボートが知られている。前記複数の支柱は円板の周方向に所定の間隔を開けて配置され、各支柱の内側面側には等間隔で複数の溝や凹凸部が形成されている。このため、複数の支柱間において同一高さに位置する溝や凹凸に沿ってウエハの周縁部を載置すると、支柱間にウエハを縦並びに複数並列配置することができる。

図３はこの種のウエハボートの一従来例を示すもので、この例のウエハボート１００は、円盤状の下側フランジ板１０１の上に３本の支柱１０２が立設され、３本の支柱１０２の上端部に円板状の上側フランジ板１０３が載置されている。３本の支柱１０２の相対向する面に縦方向に沿って所定の間隔で溝部１０４が複数形成され、各支柱１０２の同一高さに位置する溝部１０４により周縁部を支持させた円板状のウエハ１０５が複数収容されている。３本の支柱１０２の間隔のうち、１つをウエハ１０５の直径より若干大きい間隔としておくことで、ウエハボート１００の側方から３本の支柱間の間隙にウエハ１０５を差し込み収容することができる。

下側フランジ板１０１の上面において支柱１０２が立設された位置と、上側フランジ板１０３において支柱１０２が接続された位置には、支柱固定用の溝や凹部などが形成されており、これらの溝や凹部に支柱１０２の上下端部を挿入することで、３本の支柱１０２が下側フランジ板１０１と上側フランジ板１０３の間に立設されている。
また、図３に示す如く複数のウエハ１０５をウエハボート１００に収容した状態において、これら全体を取り囲むように耐熱性のガラス材料からなるチューブ体１０６が設けられる。このチューブ体１０６は天井部１０７を上部に有する筒型に形成され、半導体製造装置の内部に天井部１０７を上にしてウエハボート１００を取り囲むように配置される。

特開２００８−０３４７２９号公報

図３に示す構成のウエハボート１００をチューブ体１０６で覆った状態で成膜装置の成膜室や熱処理室などにウエハボート１００を収容し、目的の減圧雰囲気に調整するとともに目的の温度に加熱して成膜処理や熱処理を実施することができる。
ところで、東日本大震災の場合などのように大きな地震が発生した場合、半導体製造装置には大きな揺れが作用する。この場合、上述のウエハボート１００が複数のウエハ１０５を搭載したまま大きな揺れを受けると、図４に示すようにチューブ体１０６の内部で支柱１０２が大きく横揺れし、支柱上部あるいは支柱上部の上側フランジ部材１０３がチューブ体１０６の内面に衝突する現象が生じる。
この場合、上側フランジ部材１０３の下面に形成した溝や凹凸に支柱部材１０２の上端を差し込み支持していたとしても、地震の横揺れにより上側フランジ部材１０３に対する支柱部材１０２の差し込みが外れ、対向する支柱１０２間の間隔が広くなる結果、チューブ体１０６の内で図５に示すようにウエハ１０５が落下し、ウエハ１０５が破損するおそれがあった。また、ウエハ１０５の落下と破損に加えてウエハボート１００がチューブ体１０６の内面に衝突することによってウエハボート１００の破損を引き起こすおそれもあり、これらの対策が望まれている。
近年、実際に大きな地震が発生した場合、半導体製造工場においてはこのようなウエハの落下と破損、ウエハボートの破損が発生し、大きな問題となっている。

本発明は上記問題に鑑みなされたものであり、大きな地震による揺れを受けたとしてもウエハボートの支柱間に支持したウエハを落下させることがなく、ウエハボートの破損も生じ難い構成としたウエハ収容装置の提供を目的とする。

上記課題を解決するため、本発明のウエハ収容装置は、上下に対向配置された上側フランジ板と下側フランジ板の間に複数の支柱が立設され、前記複数の支柱間に複数のウエハが支持される構成のウエハボートと、該ウエハボートを取り囲む周壁部と該周壁部に設けられた天井部を備えたチューブ体を備えたウエハ収容装置であって、前記上側フランジ板に該上側フランジ板を厚さ方向に貫通する支持孔が形成され、前記上側支持板の支持孔の上方に位置する前記チューブ体の天井部に前記周壁部によって前記ウエハボートを取り囲んだ状態において前記支持孔に嵌合する下向きの係止凸部が形成されたことを特徴とする。

複数のウエハを支持したウエハボートの外側にチューブ体を設置してウエハボートを取り囲む場合、上側フランジ板に形成されている支持孔にチューブ体天井部の下向きの係止凸部を挿入することができ、チューブ体の係止凸部によってチューブ体内での上側フランジ板の横揺れを規制できる。このため、大きな地震などの振動がウエハ収容装置に伝わったとしても、上側フランジ板や支柱がチューブ体と個別に大きく揺れることがなくなり、これらがチューブ体の内面に衝突する現象を阻止できるようになる。このため、支柱が上側フランジ板と下側フランジ板から外れることもなくなる。従って、大きな地震の揺れを受けたとしても支柱で支持したウエハが落下しないとともに、ウエハおよびウエハボートの破損を回避できるウエハ収容装置を提供できる。

本発明において、前記上側フランジ板の下面側と前記下側フランジ板の上面側に前記支柱の端部を嵌め込む凹部が形成されたことが好ましい。
各フランジ板の凹部に支柱の上端と下端を嵌め込み接続することで支柱がフランジ板から外れ難くなるとともに、大きな地震などにより強い揺れが伝わったとしても、上側フランジ板の横揺れをチューブ体天井部の係止凸部で抑えるので、上側フランジ板から支柱が外れるおそれがない。このため、大きな地震が発生したとしても、支柱間に支持したウエハを落下させることがなく、ウエハおよびウエハボートの破損を回避できる。

本発明において、前記複数の支柱のそれぞれにそれらの長さ方向に沿って所定の間隔で複数の溝部が形成され、前記複数の支柱の同一高さに形成された溝部に周縁部を挿入して前記ウエハが収容された構成を適用できる。
複数の支柱の同一高さに設けた溝部を用いて複数のウエハを水平にかつ縦型に支持することができる。

本発明において、前記上側フランジ板と前記下側フランジ板と前記支柱と前記チューブ体がいずれも耐熱性のガラスからなることを特徴とする。
耐熱性のガラスからなるチューブ体の天井部であっても下向きの係止凸部を形成することは容易であり、耐熱性のガラスからなる上側フランジ板であっても支持孔を形成することは容易である。係止凸部を支持孔に嵌合することで大きな地震時に生じるおそれのある上側フランジ板の揺れ止めをなして上側フランジ板と支柱の分離を阻止できる。このため、上側フランジ板とチューブ体が耐熱ガラス製であって、複雑な構造を適用できない材料であっても、実施容易な構造の採用によって大きな地震に耐えることができ、ウエハおよびウエハボートの破損を回避できるウエハ収容装置を提供できる。

本発明のウエハ収容装置は、複数のウエハを支持したウエハボートの外側にチューブ体を設置してウエハボートを取り囲む場合、上側フランジ板に形成されている支持孔にチューブ体天井部の下向きの係止凸部を挿入することができ、チューブ体の係止凸部によってウエハボートの上側フランジ板の横揺れを抑制できる。このため、大きな地震などの振動がウエハ収容装置に伝わったとしても、上側フランジ板がチューブ体の内壁に衝突することを抑制でき、支柱が上側フランジ板から外れることがなくなる。このため、大きな地震の揺れを受けても支柱からウエハが落下することがなく、ウエハおよびウエハボートの破損を回避できるウエハ収容装置を提供できる。

本発明に係る第１実施形態のウエハ収容装置を示す側面図。同ウエハ収容装置の分解図。従来のウエハ収容装置の一例を示す側面図。従来のウエハ収容装置に大きな地震による揺れが伝わった状態を示す側面図。従来のウエハ収容装置に大きな地震の揺れが伝わり、ウエハが落下した状態を示す側面図。

以下、本発明の実施形態であるウエハ収容装置について、図１、図２を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。

図１は、本発明に係る第１実施形態のウエハ収容装置を示すもので、このウエハ収容装置１は、複数枚のウエハ２を個々に水平に設置して縦方向に複数枚（数枚〜数１０枚）、相互に所定間隔で収容可能なウエハボート３と、このウエハボート３を取り囲んで収容可能な円筒状のチューブ体５とから構成されている。
ウエハボート３は、上下に水平に配置された上側フランジ板６および下側フランジ板７と、これらの間に立設された複数本（例えば３本）の支柱８とからなり、これらは、いずれもガラス材料あるいは耐熱性のセラミック材料からなる。ウエハボート３は、スパッタ装置、酸化拡散装置、アニール装置、減圧ＣＶＤ装置などの各種半導体製造装置に適用され、６００〜１２００℃の高温に晒されるため、これら半導体製造装置の処理温度に耐える耐熱性を有するガラス材料あるいは耐熱性のセラミック材料からなる。

上側フランジ板６の下面周縁部には支柱８の上端部を嵌め込むための凹部６ａが周方向に３つ形成され、下側フランジ板７の上面周縁部にも支柱８の下端部を嵌め込むための凹部７ａが周方向に３つ形成されている。上側フランジ板６と下側フランジ板７は円板状のウエハ２を収容可能なようにウエハ２より若干大きな直径に形成されている。
上側フランジ板６の下面周縁部に形成されている３つの凹部６ａは、上側フランジ板６を平面視した場合の半円領域に形成され、３つの凹部６ａが形成する水平間隔の内、最大の間隔がウエハ２の外径より若干大きく形成されている。下側フランジ板７の上面周縁部に形成されている凹部７ａは上側フランジ板６の凹部６ａと上下に対向する位置に形成されている。

３本の支柱８の相対向する内側面側には支柱８の長さ方向に一定の間隔で個々に支柱８の中心側に達する支持溝８ａが複数形成されている。これらの支持溝８ａは支柱８の上端部と下端部を除く位置にその長さ方向に沿って形成されている。また、各支柱８において、支持溝８ａが形成されている間隔は同一であり、支持溝８ａが形成されている数は同一であり、最下部の支持溝８ａの形成高さおよび最上部の支持溝８ａの形成高さも各支柱間で同一である。また、支持溝８ａの縦方向の溝幅（上下方向の溝幅）は支持対象とするウエハ２の厚さより大きく形成されている。
なお、支柱８はウエハ２を支持できる構成であればよいので、支柱８に溝の代わりに複数の凸部を所定間隔で複数形成し、凸部によってウエハ２を支持する構成としてもよい。
以上の構成により、３本の支柱８の長さ方向に沿って形成されている支持溝８ａのうち、同一高さに位置する３つの支持溝８ａに周縁部を支持させるように３本の支柱間に水平に円板状のウエハ２を挿入することで、ウエハボート３でウエハ２を水平に支持することができる。また、異なる高さに設けられているそれぞれの支持溝８ａにウエハ２を支持させることで支柱８に沿って上下方向に複数、ウエハ２を並列支持することができる。

一方、上側フランジ板６の中心部には上側フランジ板６の直径の半分程度の内径を有する丸孔型の支持孔６ｂが形成されている。
また、チューブ体５は上面フランジ板６と下面フランジ板７の外径よりも若干大きな内径を有し、余裕を持ってウエハボート３を収容自在な外径を有し、縦長のウエハボート３の高さよりも若干背の高い円筒の容器状に形成されている。
チューブ体５は円板状の天井部５ａと円筒状の周壁５ｂとからなり、天井部５ａの下面中央部には天井部５ａの一部を横断面Ｕ字状にあるいは下向きの凸型に下方に延出させた係止凸部５ｃが形成されている。

この係止凸部５ｃは、例えば、チューブ体５をガラス材料で成形する場合、成形用の型内に予め係止凸部形成用の成形凹所を設けておき、この成形用の型にガラス材料を流し込んでチューブ体５を製造する場合に同時形成することができる。このように耐熱ガラス製のチューブ体５には係止凸部５ｃを容易に形成できる。

チューブ体５はその内部にウエハボート３を収容し、周壁５ｂによってウエハボート３の全体を取り囲んだ状態において、係止凸部５ｃの下端部を必要長さ、上側フランジ板６の支持孔６ｂ内に挿入し、上側フランジ板６の水平方向への揺れを制限するものである。
本実施形態において係止凸部５ｃの外径は上側フランジ板６の支持孔６ｂの内径とほぼ同じ大きさであり、支持孔６ｂに係止凸部５ｃを挿入した場合に両者が接触して嵌合する関係であることが好ましい。

以上説明したチューブ体５は、半導体製造装置でウエハ２に必要な処理を施す場合に、必要枚数のウエハ２をウエハボート３に装着した後、ウエハボート３を取り囲むように設置される。
上下に対向配置される上側フランジ板６の凹部６ａと下側フランジ板７の凹部７ａに支柱８の上端部あるいは下端部を嵌合してウエハボート３を組み立て、３本の支柱８において同一高さに形成されている支持溝８ａに沿ってウエハ２を挿入することにより、ウエハ２をウエハボート３で水平支持することができる。
ウエハボート３に必要枚数のウエハ２を支持させた後、チューブ体５の内側にウエハボート３を収容する。この後、チューブ体５の底部をガス供給装置などに接続し、チューブ体５の内部を目的の雰囲気に調整することで、必要枚数のウエハ２に同時に成膜処理、エッチング処理あるいは熱処理などの各種処理を施すことができる。

チューブ体５にウエハボート３を収容する際、チューブ体５の係止凸部５ｃを上側フランジ板６の支持孔６ｂに所定深さ嵌め込むことにより、ウエハボート３の上端部をチューブ体５の係止凸部５ｃで安定支持することができる。このため、大きな地震の横揺れなどによって半導体製造装置とともにウエハ収容装置１が大きく横揺れした場合であっても、上側フランジ板６とチューブ体５の係止凸部５ｃがほぼ同時に横揺れするのでチューブ体５の内面に上側フランジ板６が衝突することがなく、支柱８が上側フランジ板６の凹部６ａから外れることもない。このため、大きな地震の横揺れが作用した場合であっても、ウエハボート３に収容したウエハ２を落下させることがなく、チューブ体５に対するウエハボート３の衝突も回避できる。従って、ウエハ２の破損を回避でき、ウエハボート３の破損も回避できる地震の揺れに強いウエハ収容装置１を提供することができる。

また、上下のフランジ板６、７の凹部６ａ、７ａに支柱８の上端と下端を嵌め込み接続することで支柱８が上下のフランジ板６、７から外れ難くなるとともに、大きな地震などにより強い揺れが伝わったとしても、上側フランジ板６の横揺れをチューブ体天井部の係止凸部５ｃで抑えているので、上側フランジ板６から支柱８が外れるおそれがない。
地震の揺れがウエハボート３に作用した場合、ウエハボート３は縦に長いので下側フランジ板７を基点とし、上側フランジ板６が最大の振幅を生じるように首振り運動しようとする。ここで最大の振幅を生じようとする上側フランジ板６を係止凸部５ｃで直接抑えておくならば、ウエハボート３の横揺れを最も効率良く抑制できる。
このため、大きな地震が発生し、ウエハボート３に大きな横揺れを生じようとしたとしても、上側フランジ板６の横揺れを抑制できる結果、支柱間に支持したウエハ２を落下させることがなく、ウエハ２およびウエハボート３の破損を回避できるウエハ収容装置１を提供することができる。

また、半導体製造装置用として、高価な耐熱性のガラスからなるチューブ体５であっても下向きの係止凸部５ｃを形成することは容易であり、上側フランジ板６に支持孔６ｂを形成することも容易にできる。このため、製造容易なチューブ体５と上側フランジ板６を備えることによって、大きな地震に耐えることができ、支持したウエハ２を損傷させることのないウエハ収容装置１をコストの上昇をできるだけ抑えつつ提供することができる。

ところで、上述のウエハ収容装置１では、上側フランジ板６の中央部に丸孔型の支持孔６ｂを１つ形成し、チューブ体５の天井部５ａに横断面Ｕ字型あるいは下向き凸型の係止凸部５ｃを形成した。しかし、上側フランジ板６に形成する支持孔６ｂの形状は丸孔に限らず、角孔や楕円孔などでも良く、係止凸部５ｃの形状も支持孔６ｃの形状に合致する適宜の形状を採用して差し支えない。また、支持孔６ｂの内周輪郭形状と係止凸部５ｃの外周面輪郭形状が合致している必要は無く、丸孔型の支持孔６ｂに対しこの支持孔６ｂに内接可能な四角柱状あるいは多角柱状などの形状の係止凸部５ｃを採用しても良い。
要は、支持孔６ｂに嵌合し挿入可能な係止凸部５ｃの形状であって、係止凸部５ｃの挿入状態でウエハボート３の横揺れを防止できる係止凸部５ｃと支持孔６ｂの組み合わせであれば良く、係止凸部５ｃの形状と支持孔６ｂの形状は特に限定されない。

また、上述の例では、支持孔６ｂを上側フランジ板６の中心部に１つのみ形成したが、この構成に限らず、上側フランジ板６の中心または他の位置に複数の支持孔を設けた構成を採用しても良く、支持孔の形成位置や個数に合わせた係止凸部５ｃを天井部５ａに必要個数形成しても良い。
耐熱ガラス製の上側フランジ板６とチューブ体５の製造コストなどを考慮すると、支持孔６ｂの形成個数が少なく、単純な立体形状であることが望ましいため、図１に示す第１実施形態では１つの係止凸部５ｃと１つの丸孔型の支持孔６ｂの組み合わせを採用した。この構造により低コストで実施できるウエハ収容装置１を提供できる。

１…ウエハ収容装置、２…ウエハ、３…ウエハボート、５…チューブ体、５ａ…天井部、５ｂ…周壁、５ｃ…係止凸部、６…上側フランジ板、６ａ…凹部、６ｂ…支持孔、７…下側フランジ板、７ａ…凹部、８…支柱、８ａ…支持溝。

Claims

上下に対向配置された上側フランジ板と下側フランジ板の間に複数の支柱が立設され、前記複数の支柱間に複数のウエハが支持される構成のウエハボートと、該ウエハボートを取り囲む周壁部と該周壁部に設けられた天井部を備えたチューブ体を備えたウエハ収容装置であって、
前記上側フランジ板に該上側フランジ板を厚さ方向に貫通する支持孔が形成され、前記上側支持板の支持孔の上方に位置する前記チューブ体の天井部に前記周壁部によって前記ウエハボートを取り囲んだ状態において前記支持孔に嵌合する下向きの係止凸部が形成されたことを特徴とするウエハ収容装置。
前記上側フランジ板の下面側と前記下側フランジ板の上面側に前記支柱の端部を嵌め込む凹部が形成されたことを特徴とする請求項１に記載のウエハ収容装置。
前記複数の支柱のそれぞれにそれらの長さ方向に沿って所定の間隔で複数の溝部が形成され、前記複数の支柱の同一高さに形成された溝部に周縁部を挿入して前記ウエハが収容されたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のウエハ収容装置。
前記上側フランジ板と前記下側フランジ板と前記支柱と前記チューブ体がいずれも耐熱性のガラスからなることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載のウエハ収容装置。