JP3215599B2

JP3215599B2 - 熱処理用基板保持具、熱処理方法および熱処理装置

Info

Publication number: JP3215599B2
Application number: JP13665395A
Authority: JP
Inventors: 厚男北沢; 貴浩田部井; 卓羽田; 裕夫小関; 朋秀大塚; 駿蔵島井; 敦朗宮尾; 毅稲葉; 平帝; 勝弘山本
Original assignee: 東芝セラミックス株式会社
Priority date: 1995-06-02
Filing date: 1995-06-02
Publication date: 2001-10-09
Anticipated expiration: 2016-10-09
Also published as: JPH08330397A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体を製造するため
の各種の熱処理工程において用いられる熱処理用基板保
持具、この保持具を用いた熱処理方法および熱処理装置
に係り、特に半導体ウエハの熱処理による応力集中を軽
減させ、かつ、半導体ウエハの自重によるスリップの発
生を防止するとともに、高さを自由に調節できるように
した熱処理用基板保持具、この保持具を用いた熱処理方
法および熱処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、半導体体を製造するために半
導体ウエハに拡散、酸化膜の形成、アニール、水素処
理、Ａｒ処理などの熱処理を施す工程においては、ベル
ジャー型の縦型熱処理装置が用いられている。

【０００３】このような縦型熱処理装置で半導体ウエハ
を熱処理する場合には、多数の半導体ウエハを同時に処
理するためこれらの半導体ウエハを水平に保持するため
の熱処理用基板保持具が使用されている。この熱処理用
基板保持具は、石英のような耐熱性の材料からなる複数
本の支柱に一定間隔で、長さ方向と直交する多数のスリ
ットを形成するとともにこれらの支柱の両端をスリット
が内側に向くように端板で保持して構成されており、ス
リットの部分で半導体ウエハを平行に保持するようにな
っている。

【０００４】このような熱処理用基板保持具では、互い
に隣接する支柱のうち少なくとも２本の支柱は、半導体
ウエハの出し入れのためにウエハの直径以上の間隔をあ
けておく必要があり、このため支柱の間隔が不均等にな
って半導体ウエハの縁部に加わる応力にかたよりが生ず
るという問題があった。このような応力のかたよりは、
最近の半導体ウエハの大サイズ化、処理の高温化に伴っ
て、スリップ発生の原因や変形になってきておりその解
決が望まれていた。

【０００５】この問題を回避するため、支柱を半導体ウ
エハの直径とは無関係に等しい間隔で配置するとともに
その内の一本を脱着自在としておき、半導体ウエハを挿
入するときにはこの支柱を外してここから半導体ウエハ
を挿入してスリットに係合させ、半導体ウエハを装着し
た後に外しておいて支柱を組立てるようにした熱処理用
基板保持具も提案されている。しかしながら、このよう
な熱処理用基板保持具では、半導体ウエハを収納して取
外しておいた支柱を装着する際には、すでに他の支柱の
スリットに係合させて保持されている半導体ウエハの端
部をこの支柱のスリットにも係合させなければならない
ため、作業性が非常に悪くなるという問題があった。

【０００６】さらに、熱処理用基板保持具は、石英のよ
うな高価な素材で作られているが、従来の熱処理用基板
保持具では補修がきかないため、一部でも破損すると全
体が使えなくなってしまい半導体ウエハの処理コストが
高くなってしまうという問題もあった。

【０００７】また、従来の熱処理用基板保持具は、その
高さが使用する縦型熱処理炉の高さに合わせて設計され
ているため、他の熱処理炉に転用することができないと
いう問題もあった。

【０００８】さらに、また、このような従来のウエハ保
持具を用いる熱処理装置では、多数の半導体ウエハを同
時に熱処理することができるものの、熱処理操作ごとに
熱処理装置の昇温と降温を繰り返さなければならないた
め生産性が悪く熱の利用効率もよくないという問題もあ
った。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の熱処理用基板保持具では、ウエハの自重がウエハ周縁
部の特定の箇所にだけ集中するため、この応力集中がス
リップ発生の原因やウエハの変形の原因になるという問
題があった。また、支柱の一本を脱着可能としたもので
は作業性が非常に悪いという問題があった。

【００１０】また、従来の熱処理用基板保持具は、補修
がきかないため一部でも破損すると全体が使えなくなっ
てしまい処理コストを高くするという問題があった。

【００１１】さらに、従来の熱処理用基板保持具は、そ
の高さが使用する縦型熱処理炉の高さに合わせて設計さ
れているため、他の熱処理炉に転用することができない
という問題があった。

【００１２】また、従来の縦型熱処理装置はバッチ処理
であるため、生産性が低く、熱の利用効率も低いという
問題があった。

【００１３】本発明は、かかる従来の問題を解消すべく
なされたもので、その、主たる目的は、作業性を損なう
ことなく、スリップ発生や変形の原因となる基板の縁部
へ均等に応力が加わるようにした熱処理用基板保持具を
提供することを目的とする。本発明の他の目的は、破損
部分だけの補修の可能な熱処理用基板保持具を提供する
ことを目的とする。

【００１４】本発明のさらに他の目的は、高さが調節可
能で他の縦型熱処理炉にも転用可能な熱処理用基板保持
具を提供することを目的とする。

【００１５】本発明のさらに他の目的は、基板を連続的
に熱処理することのできる熱処理方法および熱処理装置
を提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明の上記目的は、載
置すべき基板の外径よりも小径の内周縁を有する環状の
基板載置部と載置すべき基板の外側の領域の裏面側に設
けられた支持部とを持つ複数のボートユニットから構成
される熱処理用基板保持具により達成される。この熱処
理用基板保持具は、複数のボートユニットの基板載置部
にそれぞれ熱処理すべき基板を載置して、一つのボート
ユニットを他のボートユニットト上に同心状に複数個積
み重ねて使用される。

【００１７】本発明の熱処理用基板保持具の参考例であ
る第１のタイプでは、熱処理すべき基板はその外周縁が
ボートユニットの環状の支持部で同心状に支持され、か
つ、各ボートユニットは他のボートユニット上に同心的
に積み重ねて構成される。したがって、このタイプの熱
処理用基板保持具では、ボートユニットの環状の基板載
置部は、その外周縁が載置すべき基板の外径よりも大径
とされこの部分に他のボートユニットの支持部がのせら
れる。

【００１８】第１のタイプの熱処理用基板保持具は、さ
らに、複数のボートユニットに透孔を形成し、耐熱合金
などの耐熱素材からなる係止ピンをこの透孔に挿通させ
て固定するようにするタイプと、支持部上に他のボート
ユニットの支持部を嵌合可能な凹部を形成して、この凹
部に他のボートユニットの支持部を嵌合させるように積
み重ねて固定するタイプに分けられる。前者の係止ピン
を使うものでは、透孔はウエハを同心的に載置したとき
オリエンテーションフラットにより生ずる空き領域に形
成されこれによって透孔を形成したことによる強度低下
が回避される。このタイプのボートユニットは、半導体
ウエハを載置しその支持部を他のボートユニットの支持
部上に載せられ、所要個数積み重ねた後、透孔に、例え
ば耐熱合金などの耐熱素材からなる係止ピンを挿通させ
て各ボートユニットを固定して熱処理炉に装入される。
後者の、凹部に他の支持部を嵌合させるタイプのもので
は、支持部の下面に係合ボスを突設させ、その上にこの
係合ボスが嵌合する凹部を形成するか、支持部上に支持
部全体を嵌合可能な大きさの凹部を形成して、凹部に係
合ボスまたは支持部全体を嵌合させて用いられる。

【００１９】本発明の第１のタイプの熱処理用基板保持
具では、熱処理すべき基板は、外周縁より内側の部分で
熱処理用基板保持具に保持される。このタイプには、ボ
ートユニットの基板載置部上に基板より小径の補助リン
グを載置してこの補助リング上に基板を載置するタイプ
と、基板載置部自体を熱処理すべき基板よりも小径にし
たタイプとがある。

【００２０】前者の補助リングの内径は特に限定される
ものではないが、作業性を考慮して基板載置部の内周縁
と同形とすることが望ましい。

【００２１】後者の場合には、基板載置部が基板よりも
小径となるため、これを積み重ねるために、基板載置部
の外周に放射状に等間隔で複数の腕部を突設させ、この
腕部の先端下面に支持部を設けるようにしている。この
場合の積み重ねたボートユニットの固定手段としては、
前述した、裏面に支持部を突設させるか、または裏面の
支持部に係合ボスを突設させ、その上面にはこれらを嵌
合可能な凹部を形成したもの、または腕部先端を保持用
の溝を形成した複数の支柱を基台に立設させた保持ユニ
ットで保持させるようにしたもの、のいずれも用いるこ
とができる。

【００２２】なお、第１のタイプにおける補助リングや
環状の基板載置部の基板に対する相対的な半径は、応力
および変形に大きい影響を与える。

【００２３】すなわち、補助リングなどの外径が基板の
外径と一致するとき半導体ウエハの中心でたわみおよび
歪みは最大となる。補助リングなどの半径が小さくなり
過ぎると基板の周辺で最大変形が起こり、支持点で最大
応力が起こるので適宜、状況に応じて最適な寸法を用い
ることが望ましい。基板全体の応力および変形を最小に
する補助リングなどの半径は基板半径の０．７倍であ
る。この場合、従来の外周縁を支持する方式と比べて基
板内の最大応力は１／４となり、基板面内の最大たわみ
は４％となる。さらに、基板熱処理プロセスの要求を考
慮して、補助リングなどの半径は基板半径の０．６〜
０．８倍にすることが望ましい。応力および変形のみを
考慮した場合、補助リングの半径は基板半径の０．６５
〜０．７５倍であることが望ましい。

【００２４】本発明の基板保持具の第２のタイプは、環
状の基板載置部とその外周に設けられた円筒状の縁部と
基板載置部の裏面に突設された前記縁部に嵌合可能な寸
法の支持部とを有し、一つの基板保持具の上縁部に他の
基板保持具の支持部を嵌合させて複数積み重ねた状態
で、搬送装置の偏平またはフォーク状の支持部を水平に
挿入できるように、上縁部にこれらの支持部が挿入可能
な切欠部が形成されている。

【００２５】第２のタイプの熱処理用基板保持具は、こ
の特徴を活かして、上記切欠部に挿入可能な第１の支持
部で熱処理用基板保持具の底部を支持しておき、この熱
処理用基板保持具の底部に、第２の支持部で支持した別
の熱処理用基板保持具の上縁部を、切欠部で第１の支持
部をかわすようにして当接させて全体を第２の支持部で
支持させ、次いで、第１の支持部を後退・下降させて別
のボートユニットを搭載し、以下、前述と同様の操作を
繰り返することにより、このボートユニットを上下開放
の円筒状反応室の下から順に挿入して上部から取出すよ
うにすることができる。また、円筒状の反応室から順に
押出される基板を、各ボートユニットに設けた切欠部に
保持手段の保持部を挿入させて持ち上げることにより搬
出することもできる。

【００２６】これら、いずれのタイプにおいても、ボー
トユニットの素材としては耐熱性の優れた石英が適して
いる。

【００２７】本発明の熱処理方法は、単純なボートユニ
ットの積み重ね構造からなる本願発明の熱処理用基板保
持具の特性を利用したもので、ボートユニットに収納し
た被熱処理部材の複数個を、垂直配置された上下開放の
高温の円筒状の反応室の下部から、先に挿入したボート
ユニットの底部を次に挿入するボートユニットの上縁部
で押上げるように順に挿入して被熱処理基板の熱処理を
行い、熱処理が済んで前記反応室の上部から押出されて
きたボートユニットを順に取出すことを特徴としてい
る。

【００２８】この方法に第２のタイプの熱処理用基板保
持具を用いた場合には、ボートユニットの上縁部の切欠
部に水平に挿入可能な偏平状またはフォーク状の保持部
を有する進退・上下の動作が可能な保持手段が用いられ
る。

【００２９】本発明の熱処理装置も、本願発明の熱処理
用基板保持具の積み重ね構造の特性を利用したもので、
垂直配置された上下開放の円筒状の反応室と、該反応室
を加熱する加熱装置と、前記反応室の上下に前記反応室
の開放部を囲んで配置された外気から区画された上部操
作室および下部操作室と、前記下部操作室にあって反応
室の下部から半導体ウエハを収容したボートユニット
を、先に挿入したボートユニットの底部を次に挿入する
ボートユニットの縁部で押上げるように順に挿入するボ
ートユニット押上げ装置と、前記押上げ装置にボートユ
ニットを移送する下部移送装置と、前記反応室の上部か
ら押出されてくるボートユニットを搬出する上部移送装
置とを有することを特徴としている。

【００３０】

【作用】参考例である第１のタイプの熱処理用基板保持
具では、所要数のボートユニットにそれぞれ基板を同心
的に載置し、透孔を形成する場合には、各ボートユニッ
トを同心的かつ透孔が一致するように積み重ねて透孔に
係止ピンを挿通して、または凹部に支持部などを嵌合さ
せて固定して熱処理炉に装入される。

【００３１】このとき、各ボートユニットの支持部は、
その下の段となるボートユニットの基板載置部の基板の
外側に置かれることになる。第１のタイプの熱処理用基
板保持具では、基板は全周で支持されるので基板の加重
は均等に分散されて応力集中は起らない。

【００３２】第１のタイプの熱処理用基板保持具では、
補助リングを介して、または直接に、基板が基板載置部
上に載置される。このタイプでは、基板の自重は基板の
周方向に均等に分散され、かつ、基板の半径方向にも配
分されるので、さらに効果的に応力の集中が回避され
る。

【００３３】さらに、第２のタイプは、上縁部に複数積
み重ねたときに支持手段の偏平またはフォーク状の支持
部を挿入可能な切欠部を有しており、この特徴を活かし
て次のような連続的に熱処理可能な熱処理装置を構成す
ることができる。

【００３４】すなわち、上記第２のタイプでは、第１の
支持手段で第１のボートユニットが支持されていると
き、第２の支持手段により第２のボートユニットを保持
してその上縁部の切欠部で第１の支持手段の支持部をか
わすように第１のボートユニットの底部に当接させて第
１，２のボートユニットを支持させ、次いで第１の支持
手段の支持部を後退・下降させて第３のボートユニット
を載置して同様の動作を繰り返すことにより、複数のボ
ートユニットをしたから順次積み上げることができる。
また、上記ボートユニットの切欠部を利用して同様の支
持手段の支持部を複数積み重ねられたボートユニットの
最上段の次のボートユニットの切欠部に挿入し、最上段
のボートユニットを持ち上げることにより上から順にボ
ートユニットを移送することができる。

【００３５】本願発明の熱処理方法および熱処理装置
は、単純な積み重ね構造からなる本願発明の熱処理用基
板保持具の特性を利用したものである。

【００３６】本発明の熱処理方法および熱処理装置で
は、比熱処理基板を収納したボートユニットの複数個
が、垂直配置された上下開放の高温の円筒状の反応室の
下部から、先に挿入したボートユニットの底部を次に挿
入するボートユニットの上縁部で押上げるように順に挿
入される。積み重ねられたボートユニットの支持は最下
部のボートユニットを支持手段で支持することにより行
われるが、この支持は新たなボートユニットの上縁部が
前に挿入されているボートユニットの底部に当接させて
押し上げる際に、邪魔にならない方法、例えば前述した
第３のタイプの熱処理用基板保持具について説明した方
法で行われる。

【００３７】そして、積み重ねられたボートユニット
は、反応室を通過する過程で熱処理され反応室の上部か
ら順に押出され待機していた上部移送装置により外部へ
取出される。

【００３８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて詳細に
説明する。

【００３９】図１は、参考例のボートユニットを示す斜
視図、図２はその組み立てられた状態を示す正面図であ
る。

【００４０】図１において、ボートユニット１は全体と
して環状をなしており、その外周縁１ａは載置すべきウ
エハ２（鎖線で示す）の外径よりも大径とされ、内周縁
１ｂはウエハ２の外径よりも小径とされている。また、
外周縁１ａ寄りには透孔３が穿設されており、ウエハ２
は透孔３がオリエンテーションフラット２ａの中央に位
置するように載置される。

【００４１】ボートユニット１の下面には外周縁１ａに
沿って等間隔で支持脚４が突設されている。ボートユニ
ット１の外径および支持脚４の厚さは、ウエハ２を同心
的に載置して他のボートユニット１をその上に同心的か
つ透孔３の位置が一致するように積み重ねたとき、上の
ボートユニット１の支持脚４が下のボートユニット１の
ウエハを囲んでその外側に位置するように設定されてい
る。

【００４２】図２は、このようにして８個のボートユニ
ット１のそれぞれにウエハ２を載置して積み重ねた後、
透孔３に係止ピン５を挿通して各ボートユニット１を固
定した状態を示している。このように組み立てられた熱
処理用基板保持具は、縦型熱処理炉などに装入されて熱
処理される。

【００４３】図３は、他のボートユニットを示す斜視
図、図４はその組み立て状態における支持脚の部分を拡
大して示す断面図である。

【００４４】このボートユニットは、図１，２における
透孔３と係止ピン５による固定手段の代わりに、ボート
ユニットの支持脚４の下面に係合ボス５を突設しする一
方、その上面にこの係合ボス４ａが嵌合可能な大きさの
凹部６を形成した点を除いて、図１，２のボートユニッ
ト１と同一構成である。

【００４５】このボートユニットでは、図４に示すよう
に、各ボートユニット１の基板載置部に半導体ウエハ２
を載置し、一つのボートユニット１の凹部６に他のボー
トユニット１の係合ボス４ａを係合させるようにして複
数積み重ねて用いられる。積み重ねた後の位置ずれは係
合ボス４ａが凹部６に嵌合しているので防止される。

【００４６】また、図３，４のボートユニットでは、支
持脚４の下面に係合ボス４ａを突設させ、この係合ボス
４ａを凹部６に嵌合させているが、図５に示すように、
係合ボス４ａを設けずに、上面に支持脚４が嵌合する凹
部６を形成して、他のボートユニットの支持脚４をこの
凹部６に嵌合させて固定するようにしてもよい。

【００４７】図６は、本発明の一実施例を示すもので、
同図に示すように本実施例では、基板載置部上に環状の
補助リング７を載置し、その上に半導体ウエハ２を載置
するように構成している。この補助リング７は、ボート
ユニット１の基板載置部の内径よりも大きく支持脚４の
内接円よりも小さい外径とされている。この実施例の熱
処理用基板保持具は、補助リング７の外径および内径を
適当な値とすることにより、半導体ウエハ２の平面内の
応力分布を平均化することができ、全体のたわみおよび
応力を減少させることができる。

【００４８】なお、この実施例は補助リング７をボート
ユニット１の基板載置部にのせただけのものであるか
ら、図１，３，５のいずれのタイプにも適用することが
可能である。

【００４９】図７は、ボートユニット１の基板載置部自
体に図６の補助リングの機能を持たせた実施例を示した
ものである。この実施例では、基板載置部の外周から等
間隔で放射状に腕部８を突出させ、その先端に支持脚４
を設け、その下面に係合ボス４ａを突設するとともに、
その基板載置部に他のボートユニットの係合ボス４ａが
嵌合可能な凹部６を形成して、積み重ねた際に凹部６に
他のボートユニットの係合ボス４ａが嵌合して固定され
るようにしている。

【００５０】ボートユニット１の基板載置部は、載置す
べきウエハの外径よりも小径とされ、その内径および外
径は、強度を勘案したうえで、半導体ウエハの平面内の
応力分布が平均化されるように設定される。

【００５１】図８は、図７に示した実施例において腕部
８を保持ユニット１０で固定するようにした実施例を示
している。このタイプは、同図に示すように、係合ボス
４ａと凹部６に代えて、腕部８先端にボートユニット１
を積み重ねたときのスペーサを兼ねる基板載置部よりも
高さの高い固定部１１を設け、これとは別に、基台（図
示を省略）に、ボートユニット１の固定部１１と対応す
る位置関係で固定部１１を保持する垂直の溝１２を有す
る複数の支柱１３を立設した保持ユニット１０を用意
し、これらの支柱１３にウエハを載置したボートユニッ
ト１の固定部１１を係合させ水平面内での移動を拘束す
るようにしている。そして、この上に順に溝１２に固定
部１１を係合させつつウエハを載置した他のボートユニ
ット１を所定の数だけ載置することにより、ボートユニ
ット１を安定して積み重ねられる。なお、図６〜８の
いずれの実施例も、補助リングまたは環状の基板載置部
のウエハに対する相対半径は、応力および変形に大きい
影響を与えるから、前述したように、補助リングまたは
環状の基板載置部の半径は、ウエハ半径の０．６〜０．
８倍、好ましくは０．６５〜０．７５倍の範囲とする。

【００５２】図９は、本発明の第２のタイプのボートユ
ニットの一例を示すものである。

【００５３】このボートユニット１は、環状の基板載置
部１４とその外周に設けられた縁部１５と基板載置部１
４の裏面に突設された縁部絵内に嵌合可能な寸法の係合
部１６を有している。このボートユニット１の上縁部に
は積み重ねたときに偏平またはフォーク状の保持手段を
挿入可能な切欠部１７が形成されている。

【００５４】図１０は、図９のボートユニットを用いた
熱処理装置を模式的に示したものである。

【００５５】この熱処理装置１８は、垂直配置された上
下開放の円筒状の反応室１９を有している。この反応室
１９は、例えば石英のような耐熱性に優れ、かつ、高温
で揮発成分を発生しない素材から形成されている。反応
室１９の周囲には発熱体２０が配置され、発熱体２０の
外周は断熱材２１で覆われている。

【００５６】反応室１９の上下には気密構造の操作室２
２，２３が配置されている。操作室２２，２３には、ガ
ス導入管２４と排気管２５が接続され、各操作室２２，
２３を例えば窒素ガス、ヘリウムガスのような不活性ガ
スあるいは所定の酸素濃度のガスなどで置換できるよう
になっている。

【００５７】各操作室２２，２３に隣接して雰囲気交換
室２６，２７が配設されている。下部雰囲気交換室２５
と下部操作室２１間、下部雰囲気交換室２７と外部間に
は、シャッタ２８，２９が設けられ、ボートユニット
１、これらのシャッタ２８，２９の開閉操作により、雰
囲気を維持したまま操作室２２まで搬入することができ
る。同様に上部雰囲気交換室２７と上部操作室２３間、
上部雰囲気交換室２４と外部間にも、シャッタ３０，３
１が設けられ、ボートユニット１は、これらのシャッタ
３０，３１の開閉操作により、雰囲気を維持したまま上
部操作室２３から外部へ搬出することができる。

【００５８】下部操作室２２には、それぞれ進退、上下
動可能な第１の支持梁３２と第２の支持梁３３が互いに
直交する方向に配置され、上部操作室２３にも、第１の
支持梁３２と平行に同じ機能を持つ第３の支持梁３４が
配置されている。これらの支持梁３１，３２，３３は外
部から各操作室２２，２３内に挿入されているが、各操
作室２２，２３内に配設するようにしてもよい。各支持
梁２１，２２，２３の先端部分はボートユニットの上端
部に形成された切欠部１７に収まる厚さと幅をもつ平板
状とされ、第１と第２の支持梁３１，３２のこの平板状
の部分は積み重ねられて反応室１９に挿入される全部の
ボートユニット１の加重を支持するのに十分な強度を持
つ素材から構成されている。

【００５９】なお、図示を省略したが、各雰囲気交換室
２６，２７内には、公知の３節リンク機構による伸縮可
能な回転フォークからなる移送装置が配設されている。
下部雰囲気交換室２６に配置され、移送装置は、外部か
らボートユニット１を受取り第１の支持梁３２に渡し、
上部雰囲気交換室２７に配置され、移送装置は、第３の
支持梁３４からボートユニット１を受取り外部に搬出す
る働きをする。

【００６０】次に図１１〜１８を参照して図１０に示し
た実施例の動作を説明する。

【００６１】反応室１９および各操作室２２，２３が所
定の雰囲気および温度になったところで、まず、下部雰
囲気交換室２６のシャッタ２９が開放されて、雰囲気交
換室２６内に設置された３節リンク式の移送装置３５が
外部に伸びだし、最初のボートユニット１の一つを雰囲
気交換室２６に搬入する（図１１）。このときボートユ
ニット１は対向する切欠部１７が移送方向と一致するよ
うに予め位置決めされている。ボートユニット１が雰囲
気交換室２６に入ったところで、外部のシャッタ２９が
閉じられ、雰囲気交換室２６と操作室２２間のシャッタ
２８が開放されて移送装置３５はボートユニット１を反
応室１９の真下の位置まで搬入する（図１２）。そして
第１の支持梁３２が前進してボートユニット１の底部を
保持してボートユニット１個分の高さだけ上昇する（図
１３）。続いて次のボートユニット１が同様にして移送
装置３５によりした部操作室２２に搬入されて（図１
４）第２の支持梁３３が図の紙面に対して垂直に伸びだ
し、同様にして第２のボートユニット１を保持して上昇
し、第１の支持梁３２を第２のボートユニット１の切欠
部１７でかわしてその上端部を第１のボートユニット１
の底部に嵌合させる。第１と第２のボートユニット１の
加重を第２の支持梁３３が確実に受けた後第１の支持梁
３２は後退し、元の位置まで下降して待機状態となる
（図１５）。

【００６２】このようにして、第１の支持梁３２と第２
の支持梁３３が交互にボートユニット１を下から押上げ
て反応室１９の加熱ゾーンに近付けるとボートユニット
１は徐々に昇温してボートユニット内に収容された半導
体ウエハは熱処理され、加熱ゾーンを通過してしまうと
徐々に温度が降下して、ついには反応室１９の上部から
押し出される。すると、第３の支持梁３４が前進してき
て一番上にあるボートユニット１の次のボートユニット
１の上縁部から進入し（図１６）、上昇して一番上にあ
るボートユニット１を次のボートユニット１から持ち上
げ、伸び出してきた上部移送装置３６の上に移載する
（図１７）。

【００６３】そして、上部移送装置３６は、このボート
ユニット１を外部にまで搬送する（図１８）。

【００６４】以上のように本発明の熱処理装置によれ
ば、ボートユニット１に収容された被熱処理体を連続的
に熱処理することが可能である。

【００６５】なお、図１１〜１８に示した動作は本発明
の一実施例であって、これらの動作は公知のシーケンシ
ャル制御の手法により任意に変更可能である。

【００６６】移送装置３５，３６も、このような伸縮し
て移送する方式に変えてベルトコンベア方式としてもよ
い。

【００６７】また、図１９に示すように、第１の支持梁
３２を上下動のみするプッシャ３２ａに代え、支持梁３
３は進退だけするものに代えて、図１４に示すシーケン
スで、先に上昇させたボートユニット１の底部を次に上
昇させるボートユニット１の上縁部で押上げるようにさ
せてもよい。

【００６８】さらに、ボートユニット１のウエハ載置部
にスリットを形成してウエハの接触面積を少なくしたり
縁部にスリットを形成して雰囲気ガスの流れを改善した
りすることも可能である。

【００６９】

【発明の効果】本発明の熱処理用基板保持具では、基板
の自重が周縁部の全体に均一に加わるので応力集中によ
るスリップの発生やウエハの変形が防止される。また、
複数のボートユニットを積層して用いるので、一部が破
損しても交換が容易であり処理コストが易くてすみ、ま
た、高さも変えられるので熱処理装置に転用することが
できる。さらに、本発明の熱処理用基板保持具は積層構
造であるため、連続的に熱処理装置に装入して連続作業
を行うことができ、生産性を高め、熱の利用効率を向上
させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】参考例のボートユニットを示す斜視図

【図２】図１のボートユニットを組立てた状態を模式的
に示す断面図

【図３】他のボートユニットを示す斜視図

【図４】図３のボートユニットを組立てた状態を模式的
に示す断面図

【図５】さらに他のボートユニットを模式的に示す断面
図

【図６】本発明の実施例の要部を模式的に示す断面図

【図７】本発明の別の実施例を示す部分斜視図

【図８】本発明のさらに別の実施例を示す部分斜視図

【図９】本発明の一実施例を模式的に示す断面図

【図１０】本発明の熱処理装置を模式的に示す部分断面
図

【図１１】図１０の実施例の動作を模式的に示す図

【図１２】図１０の実施例の動作を模式的に示す図

【図１３】図１０の実施例の動作を模式的に示す図

【図１４】図１０の実施例の動作を模式的に示す図

【図１５】図１０の実施例の動作を模式的に示す図

【図１６】図１０の実施例の動作を模式的に示す図

【図１７】図１０の実施例の動作を模式的に示す図

【図１８】図１０の実施例の動作を模式的に示す図

【図１９】本発明の熱処理装置の別の実施例のボートユ
ニットを押上ゲル機構を示す部分斜視図

【図２０】（ａ）〜（ｈ）は図１９に示した機構を用い
た実施例の動作を示す図。

【符号の説明】

１……ボートユニット、１ａ……外周縁、１ｂ……内周
縁、２……ウエハ、２ａ……オリエンテーションフラッ
ト、３……透孔、４……支持脚、４ａ……係合ボス、５
……係止ピン、６……凹部、７……補助リング、８……
腕部、１０……保持ユニット、１１……固定部、１２…
…垂直の溝、１３……支柱、１４……基板載置部、１５
……縁部、１６……係合部、１７……切欠部、１８……
熱処理装置、１９……反応室、２０……発熱体、２１…
…断熱材、２２，２３……操作室、２４……ガス導入
管、２５……排気管、２６，２７……雰囲気交換室、２
８，２９，３０，３１……シャッタ、３２，３３，３４
……支持梁、３５……移送装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者羽田卓山形県西置賜群小国町大字小国町378番地東芝セラミックス株式会社小国製造所内 (72)発明者小関裕夫山形県西置賜群小国町大字小国町378番地東芝セラミックス株式会社小国製造所内 (72)発明者大塚朋秀山形県西置賜群小国町大字小国町378番地東芝セラミックス株式会社小国製造所内 (72)発明者島井駿蔵山形県西置賜群小国町大字小国町378番地東芝セラミックス株式会社小国製造所内 (72)発明者宮尾敦朗山形県西置賜群小国町大字小国町378番地東芝セラミックス株式会社小国製造所内 (72)発明者稲葉毅山形県西置賜群小国町大字小国町378番地東芝セラミックス株式会社小国製造所内 (72)発明者帝平神奈川県秦野市曽屋30番地東芝セラミックス株式会社開発研究所内 (72)発明者山本勝弘神奈川県秦野市曽屋30番地東芝セラミックス株式会社開発研究所内 (56)参考文献特開平６−310454（ＪＰ，Ａ) 実開平６−45332（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/68 H01L 21/22 511 H01L 21/31 H01L 21/324

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】載置すべき基板の外径よりも大径の外周
縁と載置すべき基板の外径よりも小径の内周縁とを有す
る環状の基板載置部と前記基板載置部の基板の外側とな
る領域の裏面に突設された複数の支持部と前記基板載置
部の上面の前記支持部に対応する位置に形成された前記
支持部が嵌合可能な凹部とを有する複数個の環状のボー
トユニットと、前記基板載置部の内径よりも大きく前記
支持部の内接円よりも小さい外径を有する複数の環状の
補助リングとからなり、前記ボートユニットの載置部の
それぞれに前記補助リングを介して基板を載置し各ボー
トユニットの支持部を他のボートユニットの凹部に嵌合
させるように積み重ねて各ボートユニットを着脱自在に
構成したことを特徴とする熱処理用基板保持具。
【請求項２】載置すべき基板の外径よりも小径の内周
縁を有する環状の基板載置部と前記基板載置部のウエハ
の外周縁から等間隔で突出する複数個の腕部とこれらの
腕部の先端裏面にそれぞれ突設された支持部と各支持部
の上面に形成された前記支持部が嵌合可能な凹部とを有
する複数個の環状のボートユニットからなり、前記ボー
トユニットのそれぞれに基板を載置し各ボートユニット
腕部先端裏面の支持部を他のボートユニットの腕部先端
上面の凹部に嵌合させるように積み重ねて各ボートユニ
ットを着脱自在に構成したことを特徴とする熱処理用基
板保持具。
【請求項３】載置すべき基板の外径よりも小径の内周
縁を有する環状の基板載置部と前記基板載置部のウエハ
の外周縁から等間隔で突出する複数個の腕部とこれらの
腕部の先端裏面にそれぞれ突設された支持部とを有する
複数個の環状のボートユニットと、基台とこの基台上に
前記ボートユニットの腕部先端と対応する位置関係で立
設された前記腕部を保持する溝部を長さ方向に形成した
支柱とからなる保持ユニットからなり、前記ボートユニ
ットのそれぞれに基板を載置し各ボートユニットの腕部
の先端を前記保持ユニットの溝部に係合させて積み重ね
ることにより各ボートユニットを着脱自在に構成したこ
とを特徴とする熱処理用基板保持具。
【請求項４】環状の基板載置部とその外周に設けられ
た縁部と前記基板載置部の裏面に突設された前記縁部に
嵌合可能な寸法の支持部とを有する複数個の環状のボー
トユニットからなり、これらのボートユニットの上縁に
は該ボートユニットを複数積み重ねたときに保持手段の
偏平またはフォーク状の支持部を挿入可能な切欠部を形
成してなることを特徴とする熱処理用基板保持具。
【請求項５】底部が他のボートユニットの上部に嵌合
可能な係止段部を有する落し底とされていることを特徴
とする請求項４記載の熱処理用基板保持具。
【請求項６】被熱処理基板を収容したボートユニット
の複数個を、垂直配置された上下開放の高温の円筒状の
反応室の下部から、先に挿入したボートユニットの底部
を次に挿入するボートユニットの上縁部で押上げるよう
に順に挿入して被熱処理基板の熱処理を行い、熱処理が
済んで前記反応室の上部から押出されてきたボートユニ
ットを順に取出すことを特徴とする熱処理方法。
【請求項７】垂直配置された上下開放の円筒状の反応
室と、該反応室を加熱する加熱装置と、前記反応室の上
下に前記反応室の開放部を囲んで配置された外気から区
画された上部操作室および下部操作室と、前記下部操作
室にあって反応室の下部から被熱処理基板を収容したボ
ートユニットを先に挿入したボートユニットの底部を次
に挿入するボートユニットの上縁部で押上げるように順
に挿入するボートユニット押上げ装置と、前記押上げ装
置にボートユニットを載置する下部移送装置と、前記反
応室の上部から押出されてくるボートユニットを搬出す
る上部移送装置とを有することを特徴とする熱処理装
置。