JP2543994Y2 - ウエハ保持治具 - Google Patents

ウエハ保持治具

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JP2543994Y2
JP2543994Y2 JP1988111224U JP11122488U JP2543994Y2 JP 2543994 Y2 JP2543994 Y2 JP 2543994Y2 JP 1988111224 U JP1988111224 U JP 1988111224U JP 11122488 U JP11122488 U JP 11122488U JP 2543994 Y2 JP2543994 Y2 JP 2543994Y2
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博夫 川口
博至 木村
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【考案の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本考案は半導体ウエハを保持する保持溝を所定間隔存
して多数刻設したウエハ保持治具に関する。
「従来の技術」 従来より、例えば表面を研磨して形成される半導体ウ
エハに処理ガスを流しながら、略400〜1400℃前後の高
温雰囲気下で加熱処理を行う、酸化、拡散、アニール、
気相成長等の半導体製造工程は公知であり、この種の製
造工程では量産性の向上と搬送容易化を図る為に多数枚
のウエハを整列配置させるウエハボートを用い、該ボー
トを熱処理炉内に装出入させながら多数枚のウエハの加
熱処理を行っている。
かかるボートは耐熱性及び化学的安定性等の面より一
般的に石英ガラス材を用い、水平方向に沿って設置され
る炉管軸線方向に延在する複数の石英棒のウエハと対面
する側に、又厚肉の板状部材や炉管内壁面に沿って湾曲
させた弧状部材の内壁面側に、夫々所定間隔存して多数
のウエハ保持溝を刻設して形成されるが、いずれも前記
保持溝にウエハ周縁を係止させながら単数又は複数点支
持にて多数枚の半導体ウエハを整列配置する構成を取る
ものが多い。
そしてこのような保持溝の断面形状には、矩形溝、V
溝またはY溝等種々の形状が存在するが、矩形溝ではウ
エハ挿入時にウエハ周縁部が溝開口端部に衝接し易く、
又V溝ではその保持が点接触である為にウエハ保持の確
実性の面で問題があり、この為近年のボートにおいては
Y溝形状のものが多く採用されている。
しかしながらY溝形状の保持溝においても、ウエハが
保持される溝部の溝幅はウエハ肉厚より大に設定され
ている為に、ボート運搬時や熱処理炉搬入出時に生じる
振動や揺れにより、溝部上端側の折曲部にウエハ処理
面が衝接又は擦過し傷やパーテクル等が発生したり、又
加熱処理中の圧接によりウエハ処理面が前記折曲部に接
着する等の問題があった。
かかる欠点を解消する為に、第4図に示すように断面
V字状のウエハ固定部101の開口側に更に角度の開いた
案内部102を連接するとともに、下側V溝のウエハ固定
部の角度Q3を60°以下とし、上側の案内部として機能す
る逆テーパ部の角度Q4を90°程度とした、いわゆる2段
型V溝形状の保持溝100を有する保持治具が提案されて
いる。(特開昭55-110035号) 「考案が解決しようとする課題」 かかる保持治具は案内部102と保持部101を別体にし、
特に固定部101のV溝形状を60°以下の鋭角状に形成し
た為に、従来のV溝に比較して保持能力が向上するが、
尚ウエハ外縁部(角隅部)が保持部側壁面と接触する、
いわゆる点接触保持構造である点においては従来のV溝
と同一であり、この為尚搬送時及び熱処理時の振動に起
因する前記ウエハの微小振動により点接触しているウエ
ハ外縁と側壁と擦過でバーティクルが発生し、これらが
ウエハ製造工程上及びウエハ欠陥の原因となっていた。
本考案は前記Y溝及び二段V溝形状の各保持溝の有す
る欠点を解消し、ウエハが案内容易にして且つ確実に保
持可能なウエハ保持治具を提供する事を目的とする。
本考案の他の目的とする所は、ボート運搬時や熱処理
炉に搬入出時に生じる振動や揺れにより、ウエハ処理面
が衝接又は擦過等に起因してパーテクルの発生を防止出
来るウエハ保持治具を提供する事にある。
「課題を解決する為の手段」 本考案はかかる技術的課題を達成する為に、 半導体ウエハAの周縁を嵌合保持する保持部10の開口
側に断面末拡がり状の案内部20を設けた点においては、
前記Y溝又は2段V溝形状と同様であるが、前記保持部
10を垂直溝又はV型形状とせずに、いわゆる上方に向け
僅かに末拡がり状の、その底面において半導体ウエハ周
端と接触可能な略縦長逆台形溝形状とした点を特徴とす
るものである。
即ちより具体的には前記保持部10の形状を下記のよう
に設定する事によりパーティクルが発生する事なく確実
に面接触で保持する事が出来る。
保持部10底面11側を半導体ウエハA周端と接触可能な
幅a1にした点、そしてより具体的には1.01W≦a1≦1.5W
[W:ウエハA肉厚]にした点 前記底面11より案内部20側に向かう一対の側壁12,13
間の挟角θを2°〜12°の範囲に設定した点。
尚、前記案内部20は、ウエハを保持溝に案内させる断
面末拡がり形状であれば、第1図(a)に示すようにテ
ーパ状20でもよく、又(b)に示すようにR状20'又は
ラッパ形状でもよい。
「作用」 本考案は保持部底面11側を半導体ウエハA周端と接触
可能な幅a1にした為に、二段V溝構造のように点接触保
持ではなく、ウエハ周端側が保持部底面11に均一に接触
し、実質的に面接触状態で垂直に且つ確実に保持可能で
ある為に、搬送時及び熱処理時の振動によっても前記ウ
エハに微小振動が生じる恐れがなく、又例え微小振動が
生じても案内部20側に向かう一対の側壁12,13をY溝形
状のように垂直に立設させる事なく2°〜12°の僅かに
テーパ状に拡角化した為に、ウエハ主面A1が前記側壁1
2,13や折曲点と擦過する事なく、結果としてパーティク
ルの発生を防止出来る。
又前記側壁12,13は僅かにテーパ状に拡幅化した為に
側壁12,13自体も案内壁として機能し、ウエハ挿出入時
ウエハ主面A1が前記側壁12,13や折曲点と擦過するのを
防止しつつ円滑に保持部底面11まで案内させる事が出来
る。
更に前記保持部10をテーパ状に拡幅化する事は、ウエ
ハが保持される底面11側を挟幅化してウエハのガタツキ
防止と保持の確実性を達成しつつ、ウエハ主面A1と側壁
12,13間の所定の楔状空間が形成される為に(言い換え
ればウエハ周端A2側のみ接触し案内部20と連通するウエ
ハ主面A1側は非接触の状態を維持し得る為に)、ウエハ
周縁までガスが回り込み、ガス回り込み不足やガス接触
不良に起因する製品欠陥を防止出来る。
尚、本考案の好ましい実施例においては、前記保持溝
の底面11幅a1を1.01W以上に設定し、前記ウエハが底面1
1に確実に接触して保持可能に構成するとともに加熱処
理中のウエハの熱膨張によっても保持溝底部に挟着する
恐れを防止するとともに、前記底面11幅a1を無用に広げ
る事なく1.5W以下に設定する事により、ウエハガタツキ
の防止とともに、保持溝挟角を2°〜12°の僅かにテー
パ状に形成した作用効果を減耗させる事がない。
「実施例」 以下、図面を参照して本考案の好適な実施例を例示的
に詳しく説明する。ただしこの実施例に記載されている
構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に
特定的な記載がない限りは、この考案の範囲をそれのみ
に限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
第2図は口径100φのシリコンウエハ(肉厚0.5mm)を
保持する場合を想定して構成された、本考案の実施例に
係る石英ガラス製の横形ボート1で、12φの石英ガラス
棒を用いて形成される複数の支持棒2を、略35〜40mm間
隔保持した状態で長手方向に沿って平行に延設するとと
もに、その両端側に前記支持棒2と同径の石英ガラス棒
で形成された一対の連結棒3を溶着し、その間隔保持を
行っている。
そして該支持棒2の上面側には、第1図(a)に示す
ように僅かにテーパ形状の保持部10の開口側に、断面末
拡がり状の案内部20を設けてなる保持溝4が軸線方向に
沿って2〜5mm間隔で多数刻設され、該案内部20に案内
されて前記保持部10に半導体ウエハAの周縁が保持可能
に構成されている。
そしてかかる保持溝4の断面形状について先ず案内部
20について説明するに、案内部20は開口角度θを60
°、開口幅a2を1.2〜1.4mm程度に設定しウエハが容易に
侵入可能に構成する。この場合前記案内部20の形状は必
ずしもテーパ状に限定される事なく末拡がり状であれば
ラッパ状に形成する事も可能であるが、開口幅a2が少な
くとも1.5w〜2.0w以上具体的にはウエハ肉厚に対するク
リアランスが0.5〜1.0mm程度にしなければウエハ外縁が
開口端に接触する事なく容易に侵入させる事が困難であ
る事が、繰り返しによるウエハ挿入実験により確かめ
た。
次に保持部の形状について説明する。先ず保持部10
は、ウエハ周端A2が確実に保持される為には一定の深さ
が具体的にはd≧D/100[D:ウエハ直径]必要である
が、余り深いと、その部分におけるガスの回り込みが不
足し、製品欠陥の原因となる。そこで本実施例において
は、保持部10深さを2.5mm案内部20深さを0.5mmに設定し
た。
次に保持部底面11の幅a1は半導体ウエハ周端A2と接触
可能であればよい為に、半導体ウエハ肉厚Wと同等に設
定する事も可能であるが、半導体ウエハAを形成するシ
リコンは石英ガラスに比較して熱膨張率が大であり、こ
の為前記保持溝4の底面11幅をウエハ肉厚と同等に設定
した場合には、加熱処理中のウエハの熱膨張により前記
保持溝4底部に挟着し且つその状態での熱処理により溶
着してしまう場合があり、又ウエハ周端A2の肉厚は周方
向に微小な誤差が有する場合があり、この為保持溝4底
面11幅をウエハ肉厚と同等程度に設定した場合は、ウエ
ハ周端A2が保持溝4底面11に均一に接触せず、一部が側
壁12,13面側に乗り上げて点接触になってしまう場合が
ある。
そこで本実施例においては底面11幅a1を[1.01W]以
上に設定し、前記欠点の解消を図り、ウエハ周端A2が保
持溝4底面11に均一に接触しほぼ垂直に立設可能に構成
しつつ且つ加熱処理中のウエハの熱膨張によっても保持
溝4底部に挟着する恐れがない底面11幅を設定する。
一方前記保持溝4の底面11幅a1を無用に広げた場合に
は、搬送時及び熱処理時の衝撃的な振動によってもガタ
ツキが生じ安定して保持する事が出来ない。
そこで本実施例においては、前記幅a1が[1.01W]以
上である0.55mm,0.7mm,0.85mmの各保持溝4を有するボ
ート1を用意するとともに、該ボート1の夫々の底面11
より案内部20に至る保持部10挟角θを0〜14°の範囲
内で変化させた保持溝4を形成して、これらの各ボート
1に前記口径100φのシリコンウエハを保持させて、所
定の酸化拡散処理を行った後、ウエハ処理面及びウエハ
外縁に出来た傷の量を計測した変化量を第3図に示す。
第3図(a)(b)より明らかな如く、前記底面11の
幅a1が0.55mm及び0.7mmの場合は、保持部挟角θが0
→1→2°と拡角化するに連れ、ウエハ主面A1内の傷が
低減し、2°以上になるほぼ0になる事が確認された。
又ウエハ周端A2(外縁)側の傷は、0.5mmの場合は、第
3図(a)より挟角θが10°以下の場合は微小である
が12°以上になると増加し、特に14°以上になると傷数
が50以上となり問題である事が確認された。
又、0.7mmの場合は、挟角が10°までは徐々に増加
し、傷数も50以下であるが12°を越えると傷数が50以上
となり問題である事が確認された。
しかしながら前記底面11の幅a1が第3図(c)より明
らかな如く、0.85mmの場合は挟角θが10°の場合でも
ウエハ周端A2(外縁)側の傷が50以上と相当程度発生す
る事が確認された。
かかる実験結果より明らかな如く、保持部10挟角θ
を2°以上に設定する事により、Y溝形状のように保持
部10上端側の折曲部や側壁12,13面にウエハ主面A1が圧
接又は擦過する事がなく、又前記保持部10挟角θを12
°以下に設定する事により、ウエハ搬送中又は加熱処理
中における振動によっても揺動する事なく、ウエハ周端
A42(外縁)の傷や欠け等が発生する事がなく、これに
起因してパーティクル等も発生する事がない事が理解さ
れたが、この場合においても、底面11幅a1を1.5W以上に
設定した場合においては前記効果が得られない事が理解
出来た。
「考案の効果」 以上記載した如く本考案によれば、前記従来技術に係
るY溝及び二段V溝形状の各保持溝の有する欠点を解消
し、ウエハが案内容易にして且つ確実に保持する事が出
来るとともに、ボート運搬時や熱処理炉に搬入出時に生
じる振動や揺れにより、ウエハ処理面が衝接又は擦過等
に起因してパーテクルの発生を防止出来、これによりウ
エハの製品欠陥を大幅に低減させる事が出来る。
等の種々の著効を有す。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)乃至第3図は本発明の実施例に係り、第2
図は本考案に適用される横形ボートを示す斜視図、第1
図(a)(b)は該ボートを構成する支持棒に刻設され
た保持溝の断面形状を示す断面図、第3図は保持溝の底
面幅a1と挟角θと、ウエハに発生する傷の量との関係
を示すグラフ図である。 第4図は従来技術に係る保持溝の断面形状を示す断面図
である。 A:半導体ウエハ、10:保持部、20:案内部 11:底面、20:案内部、12,13:側壁 W:ウエハ肉厚、θ1:挟角θ

Claims (1)

    (57)【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】半導体ウエハの周縁を嵌合保持する保持部
    開口側に、ウエハを保持部に案内させる断面末拡がり状
    の案内部を設けてなる保持溝を所定間隔存して多数刻設
    したウエハ保持治具において、 前記案内部下方に位置する保持部をその底面において半
    導体ウエハ周端と接触可能な断面略縦長逆台形状に形成
    すると共に、該保持部の底面にウエハ周端が接触可能
    に、その底面幅a1を 1.01W≦a1≦1.5W[W:半導体ウエハ肉厚]の範囲に設定
    しつつ、該底面より案内部側に向かう一対の側壁間の挟
    角θを2°〜12°の範囲に設定した事を特徴とするウ
    エハ保持装置
JP1988111224U 1988-08-26 1988-08-26 ウエハ保持治具 Expired - Lifetime JP2543994Y2 (ja)

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