JP2542125B2 - 半導体ウェハ支持装置及び縦型炉 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、酸化、拡散等の熱処
理を縦型炉にて施す際に用いて有利な半導体ウェハ支持
装置及びこの半導体ウェハ支持装置を用いた縦型炉に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体ウェハに対して酸化、拡散等の熱
処理を施す縦型炉は、近年、生産性の向上を図るために
大型化する傾向にある。このことにより１バッチ処理に
おける半導体ウェハ枚数が増加（例えば100 枚から150
枚へ）している。

【０００３】ところで縦型炉は、半導体ウェハを所定の
間隔で配列して支持する半導体ウェハ支持装置を、炉の
上端あるいは下端に有する開口から炉内部へ導入するこ
とで、多数枚の半導体ウェハを一度に酸化、拡散処理し
ている。ここに上記半導体ウェハ支持装置を炉内に挿入
する際は、炉内を予めヒータで加熱し所定の温度まで昇
温しておき、また炉内の温度分布も均一になるようにし
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述したような１バッ
チ処理における半導体ウェハ枚数の増加に伴い、半導体
ウェハを配列させて支持する半導体ウェハ支持装置も長
大となって、炉内へ挿入する際また引き出す際に従来よ
りも長い時間（例えば数十分）を要するようになった。
このため半導体ウェハ支持装置の挿入開始時に炉内へ達
する半導体ウェハと、挿入終了時に炉内へ達する半導体
ウェハとでは、処理時間が著しく異なるようになって、
半導体ウェハの熱履歴に差が生じ、１バッチでの半導体
ウェハ均一性に問題があった。ここに半導体ウェハ間隔
を短くして、半導体ウェハ支持装置としての長さも短く
すると、熱処理時に酸化剤等が半導体ウェハに十分には
行き渡らず、半導体ウェハの面内ばらつきが生じてしま
う。したがって、かかる問題を解決する、炉内への挿入
また引出しを迅速に行うことのできる半導体ウェハ支持
装置、またかような半導体ウェハ支持装置を用いる縦型
炉が望まれていた。

【０００５】なお特開昭61-202448 号公報には、ウェハ
を炉内に挿入あるいは引出す際はウェハ間ピッチを広く
し、熱処理時はウェハ間ピッチを狭くする手段を具備す
る熱処理治具についての開示があるけれども、かかる熱
処理治具は、上述した従来の半導体ウェハ支持装置に対
する要請とは逆の作用を行うものであり、また開示され
ている具体的内容は横型炉のみであるから、縦型炉にお
ける炉内への挿入また引出しを迅速に行うことのできる
半導体ウェハ支持装置については何ら述べるところがな
い。

【０００６】前述したように、半導体ウェハを多数枚配
置した際にも、炉内への挿入また引出しを迅速に行うこ
とのできる半導体ウェハ支持装置、またかような半導体
ウェハ支持装置を用いる縦型炉を提案することがこの発
明の目的である。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の問題を解決するた
めに、縦型炉内に挿入又は引出す際は半導体ウェハ間隔
を短縮し、一方熱処理中は半導体ウェハ間隔を延伸し得
るこの発明の半導体ウェハ支持装置は、上部基板と、こ
の上部基板に固着して垂直下方向にのびる複数の支持柱
と、上部基板と平行配置になり支持柱を貫通して支持柱
に沿い移動可能な下部基板と、この上部基板と下部基板
との間で支持柱毎に取付けられる複数の支持ホルダとを
有する半導体ウェハ支持装置であって、上記支持柱は、
互いに近接する２本を一対として少なくとも３対をそな
え、上記各支持ホルダは、上下一対の爪をそなえるとと
もに、半導体ウェハの周縁を載置することができる載置
部材をもそなえ、一対の支持柱のうちの一方に取付けた
最上端の支持ホルダを上部基板と固着し、そして、他の
支持ホルダを支持柱に沿って移動可能とし、下部基板を
下げたときには、一対の支持柱のうちの一方に取付けた
支持ホルダの下爪に、近接する他方の支持柱に取付けた
支持ホルダの上爪を掛かり合わせることにより、一対の
支持柱毎に上部基板から複数の支持ホルダを千鳥状に吊
り下げ、そして、同一平面に存在する複数の載置部材に
より形成された一つの載置部で一枚の半導体ウェハを支
持するようにして、複数の半導体ウェハを一枚ずつ各載
置部で支持し、下部基板を持ち上げたときには、各支持
柱において上下に配列させた支持ホルダの上端が、その
支持ホルダ直上の支持ホルダの下端と接し、そして、同
一平面に存在する複数の載置部材により形成された一つ
の載置部で一枚の半導体ウェハを支持するようにして、
複数の半導体ウェハを一枚ずつ各載置部で支持すること
を特徴とする半導体ウェハ支持装置である。

【０００８】また、この発明の縦型炉は、半導体ウェハ
支持装置と、このウェハ支持装置の下部基板を持ち上げ
て上下方向に移動可能な支持アームとをそなえる半導体
ウェハの熱処理用縦型炉であって、上記半導体ウェハ支
持装置は、上部基板と、この上部基板に固着して垂直下
方向にのびる複数の支持柱と、上部基板と平行配置にな
り支持柱を貫通して支持柱に沿い移動可能な下部基板
と、この上部基板と下部基板との間で支持柱毎に取付け
られる複数の支持ホルダとを有し、上記支持柱は、互い
に近接する２本を一対として少なくとも３対をそなえ、
上記各支持ホルダは、上下一対の爪をそなえるととも
に、半導体ウェハの周縁を載置することができる載置部
材をもそなえ、一対の支持柱のうちの一方に取付けた最
上端の支持ホルダを上部基板と固着し、そして、他の支
持ホルダを支持柱に沿って移動可能とし、下部基板を下
げたときには、一対の支持柱のうちの一方に取付けた支
持ホルダの下爪に、近接する他方の支持柱に取付けた支
持ホルダの上爪を掛かり合わせることにより、一対の支
持柱毎に上部基板から複数の支持ホルダを千鳥状に吊り
下げ、そして、同一平面に存在する複数の載置部材によ
り形成された一つの載置部で一枚の半導体ウェハを支持
するようにして、複数の半導体ウェハを一枚ずつ各載置
部で支持し、下部基板を上記支持アームで持ち上げたと
きには、各支持柱において上下に配列させた支持ホルダ
の上端が、その支持ホルダ直上の支持ホルダの下端と接
し、そして、同一平面に存在する複数の載置部材により
形成された一つの載置部で一枚の半導体ウェハを支持す
るようにして、複数の半導体ウェハを一枚ずつ各載置部
で支持するものであることを特徴とする半導体ウェハの
熱処理用縦型炉である。

【０００９】

【作用】この発明の半導体ウェハ支持装置は、支持柱に
取付けられて半導体ウェハを一枚ずつ載置する複数の支
持ホルダのそれぞれが、上下一対の爪をそなえるもので
あり、各支持ホルダが、近接する支持柱に取付けられた
支持ホルダとその上下一対の爪にて互いに掛かり合うよ
うにして、上部基板と固着した最上端の支持ホルダから
千鳥状に吊り下げられるようになっている。これによ
り、支持ホルダの爪が近接する他の支持ホルダの爪と掛
かり合っている場合と、そうでない場合とで支持ホルダ
に載置される半導体ウェハの間隔を変えることが可能と
なって、かくして、縦型炉内に半導体ウェハ支持装置を
挿入又は引き出す際は、半導体ウェハ間隔を短縮し、一
方、熱処理中は短縮した半導体ウェハ間隔を延伸するこ
とで、積載ウェハ枚数の増大と、迅速な挿入又は引出し
とを両立させることができる。

【００１０】またこの発明の縦型炉は、上述したウェハ
支持装置と、ウェハ支持装置の下部基板を支持して移動
可能な支持アームとをそなえ、この支持アームを用い
て、縦型炉内へウェハ支持装置を挿入時、引出し時に半
導体ウェハ間隔を変更するのである。

【００１１】

【実施例】以下、この発明を図面を用いて具体的に説明
する。図１に、この発明に従う半導体ウェハ支持装置の
一例を平面（同図(a) ）及び正面（同図(b) ）で示す。

【００１２】かかる半導体ウェハ支持装置１は、上部基
板２と、この上部基板２に固着して垂直下方向にのびる
複数の支持柱３と、上部基板２と平行配置になり支持柱
３を貫通して支持柱３に沿い移動可能な下部基板４と、
上部基板２と下部基板４との間にて支持柱３毎に取付け
られる複数の支持ホルダ（以下、単に「ホルダ」とい
う。）５とを有するものである。

【００１３】ここに支持柱３は、互いに近接配置する２
本を１対として、半導体ウェハを支持するために必要な
少なくとも３対を、ホルダ５により上部基板２と平行に
支持される半導体ウェハ（図示せず）の周縁に沿うよう
に上部基板２に固着する。かかる支持柱３の対は、半導
体ウェハの着脱を容易にするために半導体ウェハの半円
周の回りに配設することが好ましい。

【００１４】半導体ウェハを支持するホルダ５は、支持
柱３の各々に、支持しようとする半導体ウェハにそれぞ
れ対応させて取付けられるものであり、このホルダ５の
斜視図を図２に示すように、支持柱３を貫通させる貫通
孔６と、半導体ウェハの周縁を載置させてこの半導体ウ
ェハを支持する載置部材７と、近接配置した支持柱３に
よりホルダ相互に掛かり合う上下一対の爪８と、半導体
ウェハ間隔変更時の逃げ代９とを有する。ホルダ５が支
持柱３の回りに回動するのを防ぐために、支持柱３及び
この支持柱３に取付けるためのホルダ５の貫通孔６の断
面形状は円形以外の、例えば長円形、楕円形、矩形等で
あってもよく、またキー及びキー溝をそれぞれに設けて
もよい。そして、支持柱に取付けられた複数のホルダの
うち、一対の支持柱の一方に取付けた最上端のホルダを
上部基板２と固着し、他の支持ホルダを支持柱に沿って
移動可能としている。

【００１５】このような半導体ウェハ支持装置１によっ
て半導体ウェハ10を支持した状態を図３に示す。なお、
３対以上有する支持柱３の対は、全く同一なので１対の
みを図示した。この図３は、熱処理中のように下部基板
４を下げて半導体ウェハ間隔を拡げている状態を示して
いる。同図においては、一対の支持柱のうちの一方に取
付けた最上端のホルダを上部基板２と固着し、この固着
されたホルダ５a の下爪に、近接する他方の支持柱３b
に取付けたホルダ５b の上爪を掛けてこのホルダ５b を
支持する。このホルダ５b の下爪に、近接配置になる他
方の支持柱３aにてホルダ５a よりも下部に配置するホ
ルダ５c の上爪を掛けてこのホルダ５cを支持する。こ
のように近接配置した一対の支持柱３に取付けたホルダ
５を相互に掛かり合わせて上部基板２から複数のホルダ
５を千鳥状に吊り下げている。なお、支持柱３の下端部
にはストッパを設け、下部基板４が支持柱３から外れて
落下するを防止している。そして、３対以上有する支持
柱３の対のそれぞれでは、全く同じホルダ５を用いてい
ることから、千鳥状に吊り下げされた状態において、３
対以上有する支持柱の全体では少なくとも３個のホルダ
の載置部材が同一平面に存在することになる。これら同
一平面に存在する複数の載置部材により形成された一つ
の載置部で、一枚の半導体ウェハ10を支持するようにし
て、複数の半導体ウェハを一枚ずつ各載置部で支持する
のである。このようなこの発明の半導体ウェハ支持装置
は、ホルダ５を吊り下げることにより高温下の熱処理時
においても座屈するおそれがないという効果もある。支
持柱３、ホルダ５の材質は高温強度に有利なSiC が好ま
しいが、これに限るものではなく、通常熱処理時に半導
体ウェハの支持具として使用される材料が使用可能であ
る。

【００１６】図４に、炉内への挿入また引出し時のよう
に半導体ウェハ支持装置１の半導体ウェハ間隔を短縮し
た例を正面から見て示す。なおこの図４は、図３同様に
少なくとも３対ある支持柱のうち１対のみを示してあ
る。同図においては、半導体ウェハ間隔を短縮するため
に、下部基板４を例えば後述する支持アーム等（図示せ
ず）により支持して持ち上げる。すると、同一平面に存
在する複数のホルダの載置部材により形成された一つの
載置部で一枚の半導体ウェハを支持するようにして複数
の半導体ウェハを一枚ずつ各載置部で支持した状態を維
持しつつ、各支持柱において上下に配列させた支持ホル
ダの上端が、その支持ホルダ直上の支持ホルダの下端と
接するように移動する。これにより支持柱３に沿って間
隔をあけて配列していたホルダ５の間隔が短縮されて、
半導体ウェハ10を支持したままウェハ間隔の短縮が図れ
る。

【００１７】図５にこの発明に従う半導体ウェハ支持装
置をそなえる縦型炉の一例を示す。なお図中半導体ウェ
ハ支持装置１は、ホルダ及びホルダに支持する半導体ウ
ェハを簡略している。かかる縦型炉は、上開き形縦型炉
であって、炉の上端に有する開口を封止する蓋板11と半
導体ウェハ支持装置１の上部基板とを固着してこの半導
体ウェハ支持装置１を支持する。同図では蓋板11にモー
タ12を設け、このモータ12の回転軸と半導体ウェハ支持
装置１の上部基板とを固着して回転軸の回りに回動可能
に支持している。また蓋板11に、ウェハ支持装置１の最
下端を支持しホルダ配列すなわち支持柱に沿う方向に移
動可能な支持アーム13を設ける。同図(a) 、(b) 及び
(c) にてウェハ支持装置１を炉内に挿入する要領を時系
列的に示した。すなわち半導体ウェハをセットした半導
体ウェハ支持装置１の最下部（下部基板）を支持アーム
13で持ち上げて、半導体ウェハ間隔を短縮して状態で入
炉し（同図(a) ）、入炉が完了した時点で支持アーム13
を降ろし（同図(b) ）、半導体ウェハ間隔を延伸する
（同図(c) ）。ウェハ支持装置１を炉内から引出す際に
はこの逆を行えばよい。

【００１８】上述の例では上開き形縦型炉を示したが、
この発明の半導体ウェハ支持装置及び縦型炉は上述の例
に限らず下開き形縦型炉にも適用可能であり、このよう
に下開き形縦型炉に適用した例を図６に示す。同図では
炉の下端に有する開口を封止する蓋板14から垂直にのび
る支持部材15により半導体ウェハ支持装置の上部基板を
支持している。半導体ウェハ支持装置１自体は上開き形
縦型炉の例と同一である。

【００１９】

【発明の効果】この発明の半導体ウェハ支持装置及びこ
の半導体ウェハ支持装置を用いた半導体ウェハの熱処理
用縦型炉は、支持柱に取付けられて半導体ウェハを一枚
ずつ載置する複数の支持ホルダのそれぞれが、上下一対
の爪をそなえるものであり、各支持ホルダが、近接する
支持柱に取付けられた支持ホルダとその上下一対の爪に
て互いに掛かり合うようにして、上部基板と固着した最
上端の支持ホルダから千鳥状に吊り下げられるようにな
っていることにより、支持ホルダの間隔ひいては支持し
ようとする半導体ウェハ間隔を変更することが可能とな
る。これにより、該縦型炉の内に半導体ウェハ支持装置
を挿入又は引出す際は半導体ウェハ間隔を短縮し、一方
熱処理中は短縮した半導体ウェハ間隔を延伸することが
可能となり、積載ウェハ枚数の増大と、迅速な挿入又は
引出しとを両立でき、１バッチ内での半導体ウェハ均一
性や半導体ウェハの面内ばらつきの問題を解消すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明にしたがう半導体ウェハ支持装置の一
例の説明図である。

【図２】この発明にしたがう半導体ウェハ支持装置の要
素の一であるホルダの斜視図である。

【図３】半導体ウェハを支持した半導体ウェハ装置の正
面図である。

【図４】支持した半導体ウェハ間隔を短縮した半導体ウ
ェハ装置の正面図である。

【図５】この発明に従う半導体ウェハ支持装置をそなえ
る縦型炉の一例の説明図である。

【図６】この発明に従う半導体ウェハ支持装置をそなえ
る縦型炉の一例の説明図である。

【符号の説明】

１ 半導体ウェハ支持装置 ２ 上部基板 ３ 支持柱 ４ 下部基板 ５ ホルダ 10 半導体ウェハ

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上部基板と、この上部基板に固着して垂
   直下方向にのびる複数の支持柱と、上部基板と平行配置
   になり支持柱を貫通して支持柱に沿い移動可能な下部基
   板と、この上部基板と下部基板との間で支持柱毎に取付
   けられる複数の支持ホルダとを有する半導体ウェハ支持
   装置であって、 上記支持柱は、互いに近接する２本を一対として少なく
   とも３対をそなえ、 上記各支持ホルダは、上下一対の爪をそなえるととも
   に、半導体ウェハの周縁を載置することができる載置部
   材をもそなえ、 一対の支持柱のうちの一方に取付けた最上端の支持ホル
   ダを上部基板と固着し、そして、他の支持ホルダを支持
   柱に沿って移動可能とし、 下部基板を下げたときには、一対の支持柱のうちの一方
   に取付けた支持ホルダの下爪に、近接する他方の支持柱
   に取付けた支持ホルダの上爪を掛かり合わせることによ
   り、一対の支持柱毎に上部基板から複数の支持ホルダを
   千鳥状に吊り下げ、そして、同一平面に存在する複数の
   載置部材により形成された一つの載置部で一枚の半導体
   ウェハを支持するようにして、複数の半導体ウェハを一
   枚ずつ各載置部で支持し、 下部基板を持ち上げたときには、各支持柱において上下
   に配列させた支持ホルダの上端が、その支持ホルダ直上
   の支持ホルダの下端と接し、そして、同一平面に存在す
   る複数の載置部材により形成された一つの載置部で一枚
   の半導体ウェハを支持するようにして、複数の半導体ウ
   ェハを一枚ずつ各載置部で支持することを特徴とする半
   導体ウェハ支持装置。
2. 【請求項２】 半導体ウェハ支持装置と、このウェハ支
   持装置の下部基板を持ち上げて上下方向に移動可能な支
   持アームとをそなえる半導体ウェハの熱処理用縦型炉で
   あって、 上記半導体ウェハ支持装置は、上部基板と、この上部基
   板に固着して垂直下方向にのびる複数の支持柱と、上部
   基板と平行配置になり支持柱を貫通して支持柱に沿い移
   動可能な下部基板と、この上部基板と下部基板との間で
   支持柱毎に取付けられる複数の支持ホルダとを有し、 上記支持柱は、互いに近接する２本を一対として少なく
   とも３対をそなえ、 上記各支持ホルダは、上下一対の爪をそなえるととも
   に、半導体ウェハの周縁を載置することができる載置部
   材をもそなえ、 一対の支持柱のうちの一方に取付けた最上端の支持ホル
   ダを上部基板と固着し、そして、他の支持ホルダを支持
   柱に沿って移動可能とし、 下部基板を下げたときには、一対の支持柱のうちの一方
   に取付けた支持ホルダの下爪に、近接する他方の支持柱
   に取付けた支持ホルダの上爪を掛かり合わせることによ
   り、一対の支持柱毎に上部基板から複数の支持ホルダを
   千鳥状に吊り下げ、そして、同一平面に存在する複数の
   載置部材により形成された一つの載置部で一枚の半導体
   ウェハを支持するようにして、複数の半導体ウェハを一
   枚ずつ各載置部で支持し、 下部基板を上記支持アームで持ち上げたときには、各支
   持柱において上下に配列させた支持ホルダの上端が、そ
   の支持ホルダ直上の支持ホルダの下端と接し、そして、
   同一平面に存在する複数の載置部材により形成された一
   つの載置部で一枚の半導体ウェハを支持するようにし
   て、複数の半導体ウェハを一枚ずつ各載置部で支持する
   ものであることを特徴とする半導体ウェハの熱処理用縦
   型炉。