JP3650423B2

JP3650423B2 - ウエハボート

Info

Publication number: JP3650423B2
Application number: JP23676994A
Authority: JP
Inventors: 辰雄野沢; 厚男北沢; 貴浩田部井; 勝清野; 義之渡部
Original assignee: 東芝セラミックス株式会社
Priority date: 1994-09-30
Filing date: 1994-09-30
Publication date: 2005-05-18
Anticipated expiration: 2020-05-18
Also published as: JPH08102446A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、半導体ウエハの熱処理用ウエハボートに関し、特に熱応力による折損を防止するようにしたウエハボートに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から使用されている半導体ウエハの熱処理用ウエハボートには、上下の円板状の固定板の間にウエハを載置する溝を設けた溝付き棒を複数本固着した縦型ウエハボート、また両側に溝付き棒の固定板を設け、この間にウエハを載置する溝を設けた溝付き棒を固着した横型ウエハボートが使用されている。そしてこれらのウエハボートの材質には、石英ガラス又は炭化珪素が用いられる。
【０００３】
図２は上記の縦型ウエハボートを示したものである。図２で１０，１０は円板状の固定板、１１，１１……は溝付き棒である。溝付き棒１１，…には、それぞれ内側に長手方向の全長に亘って多数の溝１２，１２…が多数設けられている。図は溝１２の一部を示し他は省略したものである。
【０００４】
溝付き棒１１，１１…の上下は、図２に示すように一方にシリコンウエハの出入口１３を残して、上下の円板状の固定板１０，１０の周囲に固着されている。この縦型ウエハボートでは、出口１３から図示しない円板状のウエハが挿入され、４本の溝付き棒１１，１１…の夫々の同じ高さの溝１２，１２，…に挿入されて収納され、その状態で炉に入れ熱処理される。
【０００５】
しかしながら、こうした従来のウエハボートで熱処理を繰り返し行っていると、溝付き棒１１，１１が均一の太さである上に、これが円板状の固定板１０，１０に当接して接合されているめに、溝付き棒１１，１１…の端部に熱応力が集中し、ここにマイクロクラックが発生し、やがて破損する恐れが恐れがあった。そのために、ウエハボートの溝付き棒の上記接合部での熱応力を緩和してこうした事故を未然に防ぐことが要請されていた。
【０００６】
図３及び図４は横型ウエハボートを示したものである。横型ウエハボートは、図に示されているように両側に設けた溝付き棒の固定板１４の間に、溝１５を設けた外側の溝付き棒１６，１６を上部に，また同様の図示しない溝を付けた内側の溝付き棒１７，１７を下部に固着したもので、これらの溝付き棒１６及び１７の溝の上に多数のウエハを横並びに載置するものである。この横型ウエハボートには、ウエハの位置決めを行うために、石英ガラスのセンシング用棒１８，１８をウエハ積載用の溝付き棒に接合することが普通に行われている。なお、図３において２０はセンシング用棒に所定の間隔で設けられている支柱である。
【０００７】
このセンシング用棒１８は、ウエハの自動移動載置を可能とするためのもので、レーザー光による位置決め用スリット１９を加工したものが通常使用されている。こうしたセンシング用棒１８を設置した横型ウエハボートは、これを特に熱容量の大きな炭化珪素などのフォークに載置して炉内に出入した場合、フォークとの間に温度差を生じてセンシング用棒の端部に熱応力の集中を生じ、ここにクラックが発生し破損する恐れが生じていていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、ウエハボートの溝付き棒とその上下の固定板との接合部分における熱応力、或いは横型ウエハボートにおけるセンシング用棒に発生する熱応力を緩和して繰り返し熱処理に使用しても破損の恐れのないウエハボートを得ようとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明は、ウエハを載置する複数の溝付き棒と、これらの溝付き棒の各両端を固着する円板状の固定板を具備したウエハボートであって、ウエハを載置する溝付き棒がその上下部でその太さを固定板に向けて次第に増大していることを特徴とするウエハボート（請求項１）、ウエハを載置する複数の溝付き棒と、これらの溝付き棒の両端を固着する溝付き棒の固定板と、溝付き棒に沿って設けられかつ所定の間隔でスリットを設けたセンシング用棒とを具備した横型ウエハボートであって、センシング用棒の端部を溝付き棒の固定板に向けて徐々に細くし、しかもその先端を溝付き棒の固定板から離間したことを特徴とするウエハボート（請求項２）、ウエハを載置する複数の溝付き棒と、これらの溝付き棒の両端を固着する溝付き棒の固定板と、溝付き棒に沿って設けられかつ所定の間隔でスリットを設けたセンシング用棒を具備した横型ウエハボートであって、センシング用棒の端を溝付き棒の固定板から離間したことを特徴とするウエハボート（請求項３）、ウエハを載置する複数の溝付き棒と、これらの溝付き棒の両端を固着する溝付き棒の固定板と、溝付き棒に沿って設けられかつ所定の間隔でスリットを設けたセンシング用棒を具備した横型ウエハボートであって、センシング用棒をスリット部で切断し、かつこの各々のセンシング用棒を互いに離間して保持棒で溝付き棒に接合したことを特徴とするウエハボート（請求項４）である。以下に、これらの発明を説明する。
【００１０】
図１はこの発明の実施例になる縦型のウエハボートの斜視図である。図１で１は円板状の固定板、２，２…，は溝付き棒である。溝付き棒２，２には、それぞれ内側に長手方向の全長に亘って多数の溝３，３…が多数設けられている。図１では溝３の一部を示し他は省略したものである。溝付き棒２の上下は、図に示したように一方にシリコンウエハの出入口４を設けるようにして、円板状の固定板１，１の周囲に固着されている。４本の溝付き棒２，２…の夫々に設けられている溝３，３…は同じ高さに位置するように設けられ、ここにシリコンウエハを挿入したときシリコンウエハが水平に保持されるようにする。
【００１１】
さらに、溝付き棒２，２…の上下部５，５の太さを固定板に向けて次第に増大するようにしたものである。これによって溝付き棒２，２…と円板状の固定板の接合部の熱応力を緩和しようとしするものである。
【００１２】
即ち、図２に示すような従来の縦型ウエハボートでは、溝付き棒１１，１１…は均一の太さで、しかもその上下で急激な形状変化を伴って固定板と接合しているので、その上下部に熱応力が集中すると、この部分で損傷する恐れがあった。しかるに、これを図１に示す本願発明のように、溝付き棒２，２の端部である上下部５，５の太さを固定板１，１に向けて次第に増大するようにすると、溝付き棒２，２の端部はこの部分で太く強度が大きいので、ここに熱応力が集中してもクラックが発生して破損するようなことは回避される。なお、上記の説明では縦型ウエハボートを例に説明したが、同様な構成の横型ウエハボートでも同様の効果が得られる。
【００１３】
横型のウエハボートについては図３及び図４に従来のものを示した。図３及び図４で、１４は溝付き棒の固定板、１５は溝、１６は溝付き棒（外側）、１７は溝付き棒（内側）、１８はセンシング用棒、１９はスリット、２０は支柱である。これを改良した本願発明のウエハボートについては図５〜図８に示した。なお、図５〜図８で、同じ部材は図３及び図４と同じ符号で示した。
【００１４】
本発明の横型ウエハボートは、いずれも従来の横型ウエハボート（図３及び図４）のセンシング用棒を改良して熱応力を緩和した横型ウエハボートである。
まず、図５はこの発明の１実施例になる横型ウエハボートであって、センシング用棒２１に改良を加えたものであり、その他は図３及び図４に示すものと同様である。ここでのセンシング用棒２１は、その一端２２を溝付き棒の固定板１４に向けて徐々に細くし、しかも先端が溝付き棒の固定板１４から離間したものである。これによってセンシング用棒２１と溝付き棒の固定板１４との接合部での熱応力の集中を従来のもより大幅に低減できるようになる。
【００１５】
また図６は、センシング用棒２３と溝付き棒の固定板１４とを単に離間させたもので、そのようにしてもその接合部での熱応力の集中を緩和することが出来る。さらに図７は、センシング用棒２４をそのスリット２５で切断したもので構成し、そのセンシング用棒２４の各々を、溝付き棒１５に接合した保持棒２６で支持するようにしたものである。図８は図７に示す横型ウエハボートの側面図である。これによれば、センシング用棒２４の熱応力の集中は小さくでき、繰り返し熱処理に使用しても破損するようなことを回避できる。
【００１６】
次に、従来のウエハボートとこの発明の一実施例になるウエハボートをそれぞれフォ−クの上に載置して、これを炉内に出し入れを行った場合の熱応力の緩和ついて説明する。図９は、センシング用棒の端が固定板１４に密接し、図３に示すものと実質的に同じの従来のウエハボートをフォ−ク２７に載置して炉内に出し入れする状態を示したものである。同１０は図９の側面図である。図９及び図１０に示されているような従来のウエハボートでは、フォ−ク２７の温度が低いのでフォ−ク２７に近接しているセンシング用棒１８は温度が上がりにくく、センシング用棒１８と固定板２４との接合部で熱応力を生じ破損が生じやすい。
【００１７】
一方、図１１に示す本願発明のウエハボートでは、これをフォ−ク２７に載置して炉内に出し入れを行っても、部分的に切断されたセンシング棒がそれぞれ膨脹収縮を行って、それぞれの熱応力を吸収することができる。
【００１８】
【作用】
この発明は、ウエハボートの溝付き棒の両側部の太さを固定板に向けて次第に増大させ、この部分での強度を大きくしたのでここに熱応力が集中してもクラックが発生し破損の恐れがないようにしたものである。また、この発明は、横型ウエハボートのセンシング用棒を溝付き棒の固定板側に向けて徐々に細くするとか、或いはセンシング用棒の固定板から離間するとか、更にはスリット部で切断したセンシング用棒を用いるなどによって、センシング用棒に生じる熱応力を緩和するようにしたものである。
【００１９】
【実施例】
（実施例１）
図１に示す本発明の実施例になる縦型ウエハボートと図２に示す従来のウエハボートを用いて、１０００℃の熱サイクルを繰り返し、溝付き棒の接合部の破損に至るまでの回数を求めた。その結果を表１に示した。溝付き棒のサイズ、断面係数については表１に示した。なお、破壊に必要な応力は、曲げモーメント／断面係数で算出されるので、曲げモーメントが一定の場合には断面係数の大きい方が強度的に大となる。
【００２０】
【表１】

【００２１】
（実施例２）
図３に示す従来の横型ウエハボートと、図５に示すセンシング用棒の一方の端部を溝付き棒の固定板に向けて徐々に細くし、しかもその先端を固定板から離間した横型ウエハボートを、それぞれフォークに載置し９００℃の炉内に、挿入速度１００mm／min ，搬出速度１００min ／min で出し入れを行った。フォークは石英ガラス製とＳｉＣ製の２種のものを用いて行った。横型ボートが破損に至るまでの回数を求め、これを表２に示した。
【００２２】
【表２】

【００２３】
（実施例３）
図３に示す従来の横型ウエハボートと、図６に示すセンシング用棒の端を溝付き棒の固定板から離間した横型ウエハボートを、それぞれフォークに載置し９００℃の炉内に、挿入速度１００mm／min ，搬出速度１００min ／min で出し入れを行った。フォークはＳｉＣ製のものを用いて行った。横型ボートが破損に至るまでの回数を求めた。また、溝付き棒とセンシング棒との温度差をサーモグラフィーにより測定した。これらの結果を表３に示した。
【００２４】
【表３】

【００２５】
（実施例４）
図３に示す従来の横型ウエハボートと、図７に示すようにセンシング用棒をスリット部で切断し、かつこの各々のセンシング用棒を互いに離間して保持棒で溝付き棒に接合した横型ウエハボートについて、それぞれフォークに載置し９００℃の炉内に、挿入速度１００mm／min ，搬出速度１００min ／min で出し入れを行った。フォークはＳｉＣ製のものを用い、横型ボートが破損に至るまでの回数を求めた。これらの結果を表４に示した。
【００２６】
【表４】

【００２７】
【発明の効果】
以上の通り、この発明によれば縦型ウエハボート或いは横型ウエハボートにおいて熱応力を緩和できる形状としたので、これをウエハの熱処理に多数回繰り返し使用しても溝付き棒の接合部又はセンサー用棒の部分で破損することを大幅に低減させることが出来るようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例になる縦型ウエハボートの斜視図。
【図２】従来の縦型ウエハボートの斜視図。
【図３】従来の横型ウエハボートの正面図。
【図４】図３に示す横型ウエハボートの側面図。
【図５】この発明の１実施例の横型ウエハボートの正面図。
【図６】この発明の他の実施例の横型ウエハボートの正面図。
【図７】この発明の他の実施例の横型ウエハボートの正面図。
【図８】図７に示す横型ウエハボートの側面図。
【図９】フォークに載置された従来の横型ウエハボートの正面図。
【図１０】図９に示すフォークに載置された横型ウエハボートの正面図。
【図１１】フォークに載置されたこの発明の１実施例の横型ウエハボートの正面図。
【図１２】図１０に示すフォークに載置された横型ウエハボートの側面図。
【符号の説明】
１…固定板、２…溝付き棒、３…溝、５…溝付き棒の上，下部、１４…溝付き棒の固定板、１５…溝，１６…溝付き棒（外側），１７……溝付き棒（内側）、１８，２１，２３，２４…センサー棒、１９，２５…スリット，２６…保持棒、２７…フォーク。

Claims

ウエハを載置する複数の溝付き棒と、これらの溝付き棒の各両端を固着する円板状の固定板を具備したウエハボートであって、ウエハを載置する溝付き棒がその上下部でその太さを固定板に向けて次第に増大していることを特徴とするウエハボート。
ウエハを載置する複数の溝付き棒と、これらの溝付き棒の両端を固着する溝付き棒の固定板と、溝付き棒に沿って設けられかつ所定の間隔でスリットを設けたセンシング用棒とを具備した横型ウエハボートであって、センシング用棒の端部を溝付き棒の固定板に向けて徐々に細くし、しかもその先端を溝付き棒の固定板から離間したことを特徴とするウエハボート。
ウエハを載置する複数の溝付き棒と、これらの溝付き棒の両端を固着する溝付き棒の固定板と、溝付き棒に沿って設けられかつ所定の間隔でスリットを設けたセンシング用棒を具備した横型ウエハボートであって、センシング用棒の端を溝付き棒の固定板から離間したことを特徴とするウエハボート。
ウエハを載置する複数の溝付き棒と、これらの溝付き棒の両端を固着する溝付き棒の固定板と、溝付き棒に沿って設けられかつ所定の間隔でスリットを設けたセンシング用棒を具備した横型ウエハボートであって、センシング用棒をスリット部で切断し、かつこの各々のセンシング用棒を互いに離間して保持棒で溝付き棒に接合したことを特徴とするウエハボート。