JP4061904B2 - ウェーハ保持具 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリコンウェーハの熱処理、特にSIMOX(Separation by IMplanted OXygen)ウェーハ作製時の高温アニール処理に適した、シリコンウェーハの保持具に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、複数の支柱が略平行に配設され、これらの支柱に取付けられたウェーハ支持板によりシリコンウェーハが保持され、更に上記支持板に凹状に切り欠かれた切欠きが形成されたウェーハ保持装置が開示されている(特開平5−114645号)。この装置では、ウェーハ支持板がSiC焼結体等の高融点セラミックにより形成される。
このように構成されたウェーハ保持装置では、支柱に取付けられたウェーハ支持板上にウェーハを載せて電気炉内に挿入するので、ウェーハ支持板とウェーハとの接触面積が増大する。この結果、ウェーハの一部の領域に荷重が集中して加わることがないため、熱処理時におけるウェーハの塑性変形を防止できる。
またウェーハ支持板に切欠きを形成することにより、装置全体の軽量化を図ることができるとともに、シリコンウェーハをピンセット等で挟んで出し入れできる。
【0003】
しかし、上記従来の特開平5−114645号公報に示されたウェーハ保持装置では、ウェーハ支持板に切欠きを形成することにより、支持板がこの支持板の中心に対して点対称でなくなるため、この支持板の製造時に切欠きの部分で反る場合があった。このため、ウェーハ支持板にシリコンウェーハを載せたときに、ウェーハが切欠きの縁部に接触し、熱処理時における熱応力等によりウェーハの結晶中にスリップという結晶欠陥が発生するおそれもあった。
【0004】
この点を解消するために、上板及び下板間に配設された支柱にリング状の炭化珪素質からなるウェーハ支持体が着脱可能に取付けられた半導体縦型拡散炉用治具が開示されている(特開平6−163440号)。この治具では、上記ウェーハ支持体によりウェーハの周縁部を水平に支持するように構成される。
このように構成された半導体縦型拡散炉用治具では、ウェーハ支持体をウェーハ外周に対して均一に配置し、かつウェーハ支持体の面積を増加させたので、ウェーハ支持体に作用する面圧を減少させかつ荷重を分散させることができる。この結果、ウェーハへのスリップの発生を防止できるようになっている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の特開平6−163440号に示された半導体縦型拡散炉用治具では、ウェーハの外周縁がウェーハ支持体に接触すると、ウェーハ外周部の面だれの影響により外周縁でウェーハを均等に保持することが難しいため、ウェーハにスリップが発生するおそれがあった。
本発明の第1の目的は、保持具本体の製作時における保持具本体の反りを防止することにより、ウェーハにスリップが発生するのを抑制できるウェーハ保持具を提供することにある。
本発明の第2の目的は、ウェーハ外周縁の保持具本体への接触を阻止することにより、ウェーハにスリップが発生するのを抑制できるウェーハ保持具を提供することにある。
本発明の第3の目的は、直径の異なるウェーハを同一の保持具本体により所定の位置からずれることなく確実に保持できるウェーハ保持具を提供することにある。
本発明の第4の目的は、ウェーハを保持具本体に載せる作業及び離脱させる作業をスムーズに行うことができるウェーハ保持具を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
請求項1に係る発明は、図6及び図7に示すように、上面にウェーハ22を載せる保持具本体73を備え、保持具本体73が熱処理炉に収容される支持具に形成された複数の保持具用凹溝に挿入されて水平に保持されたウェーハ保持具の改良である。
その特徴ある構成は、保持具本体73が切欠きのない円板状に形成され、保持具本体73にこの保持具本体73の軸線を中心に円周方向に延びかつ上方に突出するリング状の突起74が形成され、ウェーハ22が突起74上面に接触して保持具本体73に載るように構成され、ウェーハ22の直径をDとするとき突起74の外径が0.5D〜0.98Dの範囲内に形成されウェーハ22の外周縁が突起74に接触しないように構成され、突起74の高さHが2.0〜20mmに形成され、保持具本体73の外周縁に上方に突出する凸状リング76が形成され、凸状リング76の一部にウェーハ搬送用のフォーク77を挿入可能なフォーク用凹部76a,76bが形成され、フォーク用凹部76a,76bの底壁が凸状リング76周囲の保持具本体73と同一平面となるように形成されたところにある。
【0007】
この請求項1に記載されたウェーハ保持具では、保持具本体73が切欠きのない円板状に形成されている、即ち保持具本体73がその中心に対して点対称に形成されているので、保持具本体73の製作時における保持具本体73の反りの発生を防止できる。この結果、ウェーハ22が突起74の上面に均一に接触するので、ウェーハ22には殆ど内部応力が発生しない。またウェーハ22の外周縁が保持具本体73に接触せず、ウェーハ22外周部の面だれの影響を受けずにウェーハ22を均等に保持することできるため、ウェーハ22にスリップが発生することはない。
またウェーハ22を熱処理炉に収容するときには、先ずフォーク77にウェーハ22を載せてフォーク77を移動させ、このフォーク77が保持具本体73のフォーク用凹部76aの上方に位置し、かつウェーハ22の中心が保持具本体73の中心と一致するようにウェーハ22を保持具本体73の上方に搬送する。次にフォーク77を下降させるとウェーハ22が突起74上面に接触し、更にフォーク77を下降させるとフォーク77がウェーハ22から離れる。この状態でフォーク77をフォーク用凹部76aから引抜いて、ウェーハ22が載ったウェーハ保持具63を熱処理炉に収容する。
一方、熱処理炉からウェーハ22を取出すときには、先ずフォーク77をフォーク用凹部76aに挿入する。次にフォーク77を上昇させるとフォーク77がウェーハ22の下面に接触し、更にフォーク77を上昇させるとウェーハ22が突起74から離れてフォーク77に載る。この状態でフォーク77を引抜いて、ウェーハ22が熱処理炉から取出す。
なお、本明細書では、「切欠き」とは保持具本体の中心部近傍まで達する切欠きのことであって、保持具本体の外周縁に僅かな深さで形成された切欠きは含まない。換言すれば、保持具本体の製作時に保持具本体に反りを発生させない程度の小さな切欠きは本明細書にいう切欠きには該当しない。
【0008】
請求項2に係る発明は、上面にウェーハを載せる保持具本体を備え、前記保持具本体が熱処理炉に収容される支持具に形成された複数の保持具用凹溝に挿入されて水平に保持されたウェーハ保持具の改良である。
その特徴ある構成は、保持具本体が切欠きのない円板状に形成され、保持具本体の外周縁に上方に突出する凸状リングが形成され、凸状リングの内側の保持具本体にこの保持具本体の軸線を中心に円周方向に延びかつ上方に突出する直径の異なる複数のリング状の突起が形成され、複数の突起の全てが凸状リングより低く形成され最外側の突起が最も高くかつ内側に向うに従って順次低くなるように形成され、ウェーハが突起のうちいずれか1つの突起の上面に接触して保持具本体に載るように構成され、ウェーハの直径をDとするとき複数の突起のうちいずれか1つの突起の外径が0.5D〜0.98Dの範囲内に形成されウェーハの外周縁が前記突起に接触しないように構成され、突起の高さHが2.0〜20mmに形成され、凸状リングの一部にウェーハ搬送用のフォークを挿入可能なフォーク用凹部が形成され、フォーク用凹部の底壁が凸状リング周囲の保持具本体と同一平面となるように形成されたところにある。
この請求項2に記載されたウェーハ保持具では、直径の大きなウェーハを保持具本体に載せると、このウェーハは最外側の突起上面に接触するとともに、このウェーハの外周面は凸状リングの内周面により水平方向へのずれが阻止される。一方、直径の小さなウェーハを保持具本体に載せると、このウェーハは内側の突起上面に接触するとともに、このウェーハの外周面は最外側の突起の内周面により水平方向へのずれが阻止される。この結果、直径の異なるウェーハを所定の位置からずれることなく同一の保持具本体により確実に保持することができる。
またウェーハを熱処理炉に収容するときには、先ずフォークにウェーハを載せてフォークを移動させ、このフォークが保持具本体のフォーク用凹部の上方に位置し、かつウェーハの中心が保持具本体の中心と一致するようにウェーハを保持具本体の上方に搬送する。次にフォークを下降させるとウェーハが突起上面に接触し、更にフォークを下降させるとフォークがウェーハから離れる。この状態でフォークをフォーク用凹部から引抜いて、ウェーハが載ったウェーハ保持具を熱処理炉に収容する。
一方、熱処理炉からウェーハを取出すときには、先ずフォークをフォーク用凹部に挿入する。次にフォークを上昇させるとフォークがウェーハの下面に接触し、更にフォークを上昇させるとウェーハが突起から離れてフォークに載る。この状態でフォークを引抜いて、ウェーハが熱処理炉から取出す。
【0013】
請求項3に係る発明は、図8及び図9に示すように、上面にウェーハ27を載せる保持具本体93を備え、保持具本体93が熱処理炉に収容される支持具に形成された複数の保持具用凹溝に挿入されて水平に保持されたウェーハ保持具の改良である。
その特徴ある構成は、保持具本体93が切欠きのない円板状に形成され、保持具本体93の外周縁に上方に突出する凸状リング96が形成され、凸状リング96の内側の保持具本体93にこの保持具本体93の軸線を中心に円周方向に延びかつ上方に突出する直径の異なる複数のリング状の突起94が形成され、複数の突起94の全てが凸状リング96より低く形成され最外側の突起94が最も高くかつ内側に向うに従って順次低くなるように形成され、ウェーハ27が突起94のうちいずれか1つの突起の上面に接触して保持具本体93に載るように構成され、ウェーハ27の直径をDとするとき複数の突起94のうちいずれか1つの突起の外径が0.5D〜0.98Dの範囲内に形成されウェーハ27の外周縁が突起94に接触しないように構成され、突起94の高さHが2.0〜20mmに形成され、凸状リング96の一部及び突起94の一部にウェーハ搬送用のフォーク97を挿入可能な複数のフォーク用凹部96a,93a,93bが形成され、フォーク用凹部96a,93a,93bの底壁が凸状リング96及び突起94の周囲の保持具本体93と同一平面となるように形成されたところにある。
この請求項3に記載されたウェーハ保持具では、ウェーハ27を熱処理炉に収容するときには、先ずフォーク97上にウェーハ27を載せてフォーク97を移動させ、このフォーク97が保持具本体93のフォーク用凹部96a,93a,93bの上方に位置し、かつウェーハ27の中心が保持具本体93の中心と一致するようにウェーハ27を保持具本体93の上方に搬送する。次にフォーク97を下降させるとウェーハ27が突起94上面に接触し、更にフォーク97を下降させるとフォーク97がウェーハ27から離れる。この状態でフォーク97をフォーク用凹部96a,93a,93bから引抜いて、ウェーハ27が載ったウェーハ保持具83を熱処理炉に収容する。
一方、熱処理炉からウェーハ27を取出すときには、先ずフォーク97をフォーク用凹部96a,93a,93bに挿入する。次にフォーク97を上昇させるとフォーク97がウェーハ27の下面に接触し、更にフォーク97を上昇させるとウェーハ27が突起94から離れてフォーク97に載る。この状態でフォーク97を引抜いて、ウェーハ27を熱処理炉から取出す。
【0014】
請求項4に係る発明は、請求項3に係る発明であって、更に図10及び図11に示すように、突起94の両端部が面取りされたことを特徴とする。
この請求項4に記載されたウェーハ保持具では、突起94上面を平面加工することにより、フォーク用凹部93a,93bの両端部、即ち突起94の両端部が鋭いエッジとなるけれども、突起94上面を平面加工した後に、この突起94の両端部を面取りすることにより、上記鋭いエッジが除去されるので、突起94にウェーハ27を載せてもウェーハ27にスリップは発生しない。
【0015】
【発明の実施の形態】
次に参考の形態を図面に基づいて説明する。
図1〜図3に示すように、縦型の熱処理炉10は鉛直方向に延びるSiC製の反応管11を備える。この反応管11には所定の間隔をあけて立設されかつSiCにより形成された棒状の複数の支持具12が収容され、複数の支持具12には長手方向に所定の間隔をあけてウェーハ保持具13の外周縁を遊挿可能な多数の保持具用凹溝14がそれぞれ形成される。反応管11の外周面は均熱管16を介して筒状のヒータ17により覆われる(図3)。支持具12はベース18及び保温筒19を介してキャップ21に立設される。またウェーハ支持具12はこの参考の形態では4本であり、同一半円上に等間隔に設けられる(図2)。この支持具12は熱処理時の高熱により支持具12自体の変形を防止するためと、パーティクル等が発生して反応管11内を汚染するのを防止するために、SiCにより形成される。
【0016】
ウェーハ保持具13は4本の支持具12の同一水平面内に位置する4つの保持具用凹溝14の下部水平面に載り、このウェーハ保持具13の上面には8インチのシリコンウェーハ22が載るように構成される(図1及び図2)。またウェーハ保持具13は切欠きのない円板状に形成された保持具本体23と、保持具本体23にこの保持具本体23の軸線を中心に円周方向に延びて形成されかつ上方に突出する複数のリング状の突起24とを有する。保持具本体23はSiCにより形成される。
【0017】
一例として保持具本体23と同一形状に形成されたカーボン基材上にCVD法にてSiCを堆積していき、このSiCが所定の厚さになったときに上記カーボン基材を焼失することにより、保持具本体23が所定の形状に形成される。また保持具本体23の突起24となる部分の上面は平面加工(平面研磨や平面研削等)して平滑にされ、突起24上面の平面加工後に突起24上面の周縁は面取りされる(図1)。本明細書において「面取りする」とは面と面との交わりの角に斜面又は丸味(radius)を付与することをいい、この参考の形態では面と面との交わりの角に丸味(radius)を付与する。なお、保持具本体23は切欠きのない円板状に形成される、即ち保持具本体23はその軸線を中心とする点対称に形成されているため、保持具本体23の製作時にこの保持具本体23に反りが発生することはない。
【0018】
また保持具本体23の外周縁には上方に突出する凸状リング26が形成され、この凸状リング26は支持具12の保持具用凹溝14の下部水平面に載るように構成される。複数のリング状の突起24は凸状リング26の内側の保持具本体23に直径を異にして形成され、これらの突起24は凸状リング26より低く形成され、最外側の突起24aが最も高くかつ内側に向うに従って順次低くなるように形成される。この参考の形態では、複数のリング状の突起24は直径の大きな第1突起24aと、直径の小さな第2突起24bとからなり、第1突起24aの上面は凸状リング26の上面より低くかつ第2突起24bの上面より高く形成される。また保持具本体23には凸状リング26及び第1突起24a間に位置するように第1凹状リング31が形成され、第1突起24a及び第2突起24b間に位置するように第2凹状リング32が形成される。凸状リング26の内径は8インチのシリコンウェーハ22の外径より僅かに大きく形成され(図1及び図2)、第1突起24aの内径は6インチのシリコンウェーハ27の外径より僅かに大きく形成される(図5)。更に保持具本体23の中央に形成された円形の通孔23aには後述するプランジャ28を遊挿可能に構成される。なお、図1及び図2の符号33は第3凹状リングである。また図2の符号22aはシリコンウェーハ22の結晶方位を示すためのオリエンテーションフラットであり、シリコンウェーハ22の外周縁の所定の位置に形成される。
【0019】
一方、ウェーハの直径をDとするとき突起24の外径は0.5D〜0.98D、好ましくは0.6D〜0.8Dの範囲内に形成される。具体的には直径が8インチ(200mm)のウェーハ22の場合には、突起24aの外径は100〜196mm、好ましくは120〜160mmの範囲内に形成され、直径が6インチ(150mm)のウェーハ27の場合には、突起24bの外径は75〜147mm、好ましくは90〜120mmの範囲内に形成される。なお、突起24の外径を0.5D〜0.98Dに限定したのは、0.5D未満では単一の保持具本体で直径の異なるウェーハを保持可能に構成したときに突起の幅が小さくなって突起の受ける面圧が大きくなりウェーハにスリップが発生するおそれがあり、0.98Dを越えるとウェーハの外周縁が保持具本体に接触するおそれがあるからである。
【0020】
このように構成されたウェーハ保持具13に8インチのシリコンウェーハ22を載せて熱処理炉10に収容する手順を図4に基づいて説明する。
先ず保持具本体23を熱処理炉10近傍に設置された保持具仮置き台33に載せる。この状態で上面が水平に形成されかつ上下動可能なプランジャ28を上昇させて保持具本体23の通孔23aに下から遊挿する(図4(a))。次いで熱処理前のシリコンウェーハ22を第1搬送具41を用いてウェーハカセット(図示せず)から取出し、プランジャ28の上面に載せる。この第1搬送具41の上面には図示しないが真空ポンプに接続された複数の吸引孔が設けられ、第1搬送具41の上面をシリコンウェーハ22の下面に接触させると、上記真空ポンプの吸引力によりウェーハ22が第1搬送具41に密着し、バルブ(図示せず)を切換えて吸引孔を大気に連通すると、第1搬送具41がウェーハ22から離脱するようになっている。即ち、ウェーハ22を図4(a)の実線矢印で示す方向にプランジャ28上に下ろした後に(図4(a)の二点鎖線で示す位置)、バルブ(図示せず)を切換えて吸引孔を大気に連通すれば、第1搬送具41を破線矢印で示す方向に移動させることにより、第1搬送具41はウェーハ22をプランジャ28上に載せたままウェーハ22から離脱する。
【0021】
次にプランジャ28を図4(b)の一点鎖線矢印で示す方向に下降させると、ウェーハ22は第1突起24a上面に接触した状態で保持具本体23に載り、プランジャ28を更に下降させると、プランジャ28はウェーハ22から離脱する。このときウェーハ22の外周面の水平方向へのずれは凸状リング26の内周面により阻止される。この状態で第2搬送具42を保持具本体23の下方に挿入して上昇させると、この第2搬送具42に保持具本体23が載り、第2搬送具42を更に図4(c)の二点鎖線矢印で示す方向に上昇させると、保持具本体23は保持具仮置き台33から離脱する。更にウェーハ保持具13をシリコンウェーハ22とともに第2搬送具42により支持具12まで搬送し、保持具本体23の外周縁を支持具12の同一水平面内の4つの保持具用凹溝14に挿入して、保持具本体23をこれらの保持具用凹溝14の下部水平面に載せる。このウェーハ保持具13を支持具12等とともに反応管11内に挿入することにより、ウェーハ22の熱処理炉10への収容作業が完了する。
【0022】
このようにシリコンウェーハ22を熱処理炉10に収容した状態で、熱処理炉10を稼働すると、熱処理炉10内の温度はヒータ17により1300℃以上に上昇する。このとき保持具本体23が切欠きのない円板状であるため、この保持具本体23が上記のように熱せされても、保持具本体23に反りが発生することはない。また第1及び第2突起24a,24bの上面は平面加工されているので、突起24a,24bの上面にCVD処理時の粒成長等により発生した凸部が除去されて平滑になる。更に突起24a,24bの上面の平面加工後に突起24a,24b上面の周縁を面取りすることにより、突起24a,24b上面の周縁に丸味(radius)が付与される。この結果、第1突起24aにウェーハ22を載せると、ウェーハ22が第1突起24aの上面に均一に接触してウェーハ22には殆ど内部応力が発生しない、即ちウェーハ22の面圧が減少しかつウェーハ22の荷重が分散されるので、ウェーハ22にスリップは発生しない。またウェーハ22の外周縁が保持具本体23に接触せず、ウェーハ22外周部の面だれの影響を受けずにウェーハ22を均等に保持できるため、ウェーハ22にスリップは発生しない。
【0023】
更に熱処理炉10内でのウェーハ22の熱処理が終了すると、上記とは逆の手順で保持具本体23を支持具12とともに熱処理炉10から取出して保持具仮置き台33に載せ、更にウェーハ22をウェーハカセットに収容する。
なお、この参考の形態では、保持具本体23に8インチのウェーハ22を載せたが、図5に示すように6インチのウェーハ27を載せてもよい。この場合、6インチのウェーハ27は第1突起24aより低い第2突起24bの上面に接触して保持具本体23に載り、かつ第1突起24aの内径はこのウェーハ27の外径より僅かに大きいため、このウェーハ27の水平方向へのずれは第1突起24aの内周面により阻止される。この結果、6インチのウェーハ27は保持具本体23の中心に位置した状態に保持される。
【0024】
図6及び図7は本発明の第1の実施の形態を示す。図6及び図7において図1及び図2と同一符号は同一部品を示す。
この実施の形態では、保持具本体73に形成された突起74の高さHが2.0〜20mm、好ましくは3〜10mmに形成され、凸状リング76の一部にウェーハ搬送用のフォーク77を挿入可能なフォーク用凹部76a,76aが形成され、更にこのフォーク用凹部76a,76aの底壁が凸状リング76周囲の保持具本体73と同一平面となるように形成される。この保持具本体73は8インチのシリコンウェーハ22だけを載せるためのものであり、上記突起74は断面が略アングル状に形成される。また突起74の高さHを2.0〜20mmの範囲に限定したのは、2.0mm未満ではフォーク77をフォーク用凹部76a,76aに遊挿又は引抜くときにフォーク77がウェーハ22又は保持具本体73に接触するおそれがあり、20mmを越えると保持具用凹溝(図示せず)に挿入された保持具本体73の間隔が広くなり過ぎて熱処理炉(図示せず)に収容されるウェーハ22の枚数が減少するからである。なお、突起74の上面は平面加工(平面研磨や平面研削等)され、平面加工した後に突起74上面の周縁は面取りされる(図6)。
【0025】
またフォーク77は基部77aと、この基部77aの先端から二股に枝分れする一対の受け部77b,77bとを有する。一対の受け部77b,77bの上面には参考の形態と同様に、真空ポンプ(図示せず)に接続された複数の吸引孔(図示せず)が設けられる。これらの吸引孔は一対の受け部77b,77bの上面をシリコンウェーハ22の下面に接触させたときに上記真空ポンプの吸引力によりウェーハ22を一対の受け部77b,77bに密着させるためと、バルブ(図示せず)を切換えて吸引孔を大気に連通させたときに一対の受け部77b,77bをウェーハ22から容易に離脱させるために設けられる。
【0026】
更に凸状リング76は保持具本体73の外周縁に上方に突出して形成され、フォーク用凹部76a,76aはこの凸状リング76に2つ形成される。具体的には2つのフォーク用凹部76a,76aは一対の受け部77b,77bと同一の間隔をあけ、かつ一対の受け部77b,77bの幅よりそれぞれ僅かに広く形成される。保持具本体73には凸状リング76及び突起74間に位置する第1凹状リング71が形成され、上記フォーク用凹部76aの底壁は第1凹状リング71と同一平面となるように形成される。なお、図6及び図7の符号73aは保持具本体73の中心に形成された円形の通孔である。上記以外は参考の形態と同一に構成される。
【0027】
このように構成されたウェーハ保持具63に8インチのシリコンウェーハ22を載せて熱処理炉に収容する手順を説明する。
予め支持具(図示せず)の同一水平面内の4つの保持具用凹溝(図示せず)に保持具本体73の外周縁を挿入して、保持具本体73をこれらの保持具用凹溝の下部水平面に載せておく。先ず真空ポンプを作動して一対の受け部77b,77bの吸引孔を真空ポンプに連通させ、上記一対の受け部77b,77bにウェーハカセット(図示せず)内のウェーハ22を載せる。この状態でフォーク77を移動させて、上記一対の受け部77b,77bが保持具本体73の2つのフォーク用凹部76a,76aの上方にそれぞれ位置し、かつウェーハ22の中心が保持具本体73の中心と一致するようにウェーハ22を保持具本体73の上方に搬送する。次に一対の受け部77b,77bの吸引孔を大気に連通させた後に、フォーク77を下降させるとウェーハ22が突起74上面に接触し、更にフォーク77を下降させると一対の受け部77b,77bがウェーハ22から離れる。この状態で一対の受け部77b,77bをフォーク用凹部76a,76aから引抜いた後に、ウェーハ保持具63を支持具等とともに反応管(図示せず)内に挿入することにより、ウェーハ22の熱処理炉への収容作業が完了する。
【0028】
このようにシリコンウェーハ22を熱処理炉に収容した状態で、熱処理炉を稼働すると、参考の形態と同様にウェーハ22が突起74の上面に均一に接触するので、ウェーハ22には殆ど内部応力が発生せず、従ってウェーハ22内にスリップが発生するのを抑制できる。
【0029】
一方、熱処理炉内でのウェーハ22の熱処理が終了すると、先ず熱処理炉からウェーハ保持具63を支持具等とともに取出した後に、真空ポンプを作動して一対の受け部77b,77bの吸引孔を真空ポンプに連通させた状態で、一対の受け部77b,77bを2つのフォーク用凹部76a,76aにそれぞれ挿入する。次にフォーク77を上昇させると、一対の受け部77b,77bはウェーハ22の下面に接触し、更にフォーク77を上昇させると、ウェーハ22が突起74から離れて一対の受け部77b,77bに載る。この状態でフォーク77を水平方向に一対の受け部77b,77bを引抜く方向に移動させる。更にフォーク77を移動してウェーハ22をウェーハカセットに収容することにより、ウェーハ22の熱処理炉からの取出し作業が完了する。このようにウェーハ22の熱処理炉への収容作業や熱処理炉からの取出し作業を参考の形態より短時間でスムーズに行うことができる。
【0030】
図8〜図11は本発明の第2の実施の形態を示す。
この実施の形態では、保持具本体93に形成された第1及び第2突起94a,94bのうち低い第2突起94bの高さHが2.0〜20mm、好ましくは3〜10mmに形成され、凸状リング96の一部及び突起94の一部にウェーハ搬送用のフォーク97を挿入可能な複数のフォーク用凹部96a,93a,93bが形成され、更にこれらのフォーク用凹部96a,93a,93bの底壁が凸状リング96及び突起94の周囲の保持具本体93と同一平面となるように形成される。この保持具本体93は8インチのシリコンウェーハ(図示せず)と6インチのシリコンウェーハ27のいずれをも載せることができるように構成される。また凸状リング96は保持具本体93の外周縁に上方に突出して形成される。第1及び第2突起94a,94bは凸状リング96より低く形成され、内側の第2突起94bは外側の第1突起94aより低く形成される。また第2突起94bの内側にはこの第2突起94bより低い凸状リブ98が形成される。
【0031】
凸状リング96の内径は8インチのシリコンウェーハ(図示せず)の外径より僅かに大きく形成され、第1突起94aの上端近傍の内径は6インチのシリコンウェーハ27の外径より僅かに大きく形成される。第1突起94aには8インチのウェーハが載り、第2突起94bには6インチのウェーハ27が載るように構成される。これらの突起94a,94bは断面がそれぞれ略アングル状に形成される。また第2突起94bの高さHを2.0〜20mmの範囲に限定したのは、2.0mm未満ではフォーク97をフォーク用凹部96a,93a,93bに遊挿又は引抜くときにフォーク97がウェーハ27又は保持具本体93に接触するおそれがあり、20mmを越えると保持具用凹溝(図示せず)に挿入された保持具本体93の間隔が広くなり過ぎて熱処理炉(図示せず)に収容されるウェーハ27の枚数が減少するからである。なお、突起94の上面は平面加工(平面研磨や平面研削等)され、平面加工した後に突起94上面の周縁は面取りされる(図8)。
【0032】
またフォーク97は一直線に延びる平板状に形成され、その先端近傍の上面には参考の形態と同様に、真空ポンプ(図示せず)に接続された複数の吸引孔(図示せず)が設けられる。これらの吸引孔はフォーク97の上面をシリコンウェーハ27の下面に接触させたときに上記真空ポンプの吸引力によりウェーハ27をフォーク97に密着させるためと、バルブ(図示せず)を切換えて吸引孔を大気に連通させたときにフォーク97をウェーハ27から容易に離脱させるために設けられる。
【0033】
一方、フォーク用凹部98aが凸状リング96、第1突起94a及び第2突起94bに加えて、凸状リブ98の一部にも形成される。これらのフォーク用凹部96a,93a,93b,98aは保持具本体93の中心から半径方向に一直線上に連なるように形成され、かつフォーク97の幅より僅かに広く形成される。保持具本体93には、凸状リング96及び第1突起94a間に位置する第1凹状リング101と、第1突起94a及び第2突起94b間に位置する第2凹状リング102と、第2突起94b及び凸状リブ98間に位置する第3凹状リング103と、凸状リブ98の内側に位置する凹状円板104とがそれぞれ形成される。上記第1凹状リング101、第2凹状リング102、第3凹状リング103及び凹状円板104は同一平面となるように形成されるとともに、フォーク用凹部96a,93a,93b,98aの底壁とも同一平面となるように形成される。更に図10及び図11に示すように、上記フォーク用凹部93a,93bの形成により切欠かれた第1及び第2突起94a,94bの両端部、即ちフォーク用凹部93a,93bの両端部はそれぞれ面取りされる。上記以外は参考の形態と同一に構成される。
【0034】
このように構成されたウェーハ保持具83に6インチのシリコンウェーハ27を載せて熱処理炉に収容する手順を説明する。
予め支持具(図示せず)の同一水平面内の4つの保持具用凹溝(図示せず)に保持具本体93の外周縁を挿入して、保持具本体93をこれらの保持具用凹溝の下部水平面に載せておく。先ず真空ポンプを作動してフォーク97の吸引孔を真空ポンプに連通させ、上記フォーク97にウェーハカセット(図示せず)内のウェーハ27を載せる。この状態でフォーク97を移動させて、このフォーク97が保持具本体93のフォーク用凹部96a,93a,93b,98aの上方にそれぞれ位置し、かつウェーハ27の中心が保持具本体93の中心と一致するようにウェーハ27を保持具本体93の上方に搬送する。次にフォーク97の吸引孔を大気に連通させた後に、フォーク97を下降させるとウェーハ27が第2突起94b上面に接触し、更にフォーク97を下降させるとフォーク97がウェーハ27から離れる。この状態でフォーク97をフォーク用凹部96a,93a,93b,98aから引抜いた後に、ウェーハ保持具83を支持具等とともに反応管内に挿入することにより、ウェーハ27の熱処理炉への収容作業が完了する。
【0035】
このようにシリコンウェーハ27を熱処理炉に収容した状態で、熱処理炉を稼働すると、熱処理炉内の温度はヒータ(図示せず)により1300℃以上に上昇する。このとき保持具本体93が切欠きのない円板状であるため、この保持具本体93が上記のように熱せされても、保持具本体93に反りが発生することはない。また第1及び第2突起94a,94bの上面は平面加工されているので、突起94a,94bの上面にCVD処理時の粒成長等により発生した凸部が除去されて平滑になる。更に突起94a,94bの上面の平面加工後に、突起94a,94b上面の周縁及び突起94a,94bの両端部(フォーク用凹部93a,93bの両端部)を面取りすることにより、突起94a,94b上面の周縁及び突起94a,94bの両端部に丸味(radius)が付与される。この結果、第2突起94bにウェーハ27を載せると、ウェーハ27が第2突起94bの上面に均一に接触してウェーハ27には殆ど内部応力が発生しない、即ちウェーハ27の面圧が減少しかつウェーハ27の荷重が分散されるので、ウェーハ27にスリップは発生しない。またウェーハ27の外周縁が保持具本体93に接触せず、ウェーハ27外周部の面だれの影響を受けずにウェーハ27を均等に保持できるため、ウェーハ22にスリップは発生しない。
【0036】
一方、熱処理炉内でのウェーハ27の熱処理が終了すると、先ず熱処理炉からウェーハ保持具83を支持具等とともに取出した後に、真空ポンプを作動してフォーク97の吸引孔を真空ポンプに連通させた状態で、フォーク97をフォーク用凹部96a,93a,93b,98aにそれぞれ挿入する。次にフォーク97を上昇させると、フォーク97はウェーハ27の下面に接触し、更にフォーク97を上昇させると、ウェーハ27が第2突起94bから離れてフォーク97上に載る。この状態でフォーク97を水平方向に引抜く。更にフォーク97を移動してウェーハ27をウェーハカセットに収容することにより、ウェーハ27の熱処理炉からの取出し作業が完了する。このようにウェーハ27の熱処理炉への収容作業や熱処理炉からの取出し作業を参考の形態より短時間でスムーズに行うことができる。
【0037】
なお、上記第2実施の形態では、保持具本体に2本のリング状の突起を形成し、第1の実施の形態では、保持具本体に1本のリング状の突起を形成したが、3本以上の直径の異なるリング状の突起を形成してもよい。
また、上記第1及び第2の実施の形態では、ウェーハとしてシリコンウェーハを挙げたが、GaPウェーハ,GaAsウェーハ等でもよく、ウェーハの外径は8インチ及び6インチに限らずその他の外径を有するウェーハでもよい。
【0038】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、保持具本体を切欠きのない円板状に形成し、保持具本体にこの保持具本体の軸線を中心に円周方向に延びかつ上方に突出するリング状の突起を形成し、ウェーハが突起上面に接触して保持具本体に載りかつウェーハの外周縁が突起に接触しないように構成したので、保持具本体がその軸線を中心に点対称であり、保持具本体の製作時における保持具本体の反りを防止できる。この結果、ウェーハが突起の上面に均一に接触するので、ウェーハには殆ど内部応力が発生せず、従ってウェーハ内にスリップが発生するのを抑制することができる。またウェーハの外周縁が保持具本体に接触せず、ウェーハ外周部の面だれの影響を受けずにウェーハを均等に保持できるため、ウェーハにスリップが発生することはない。
【0039】
また保持具本体の外周縁に上方に突出する凸状リングを形成し、リング状の突起を凸状リングの内側の保持具本体に直径を異にして複数形成し、これらの突起を凸状リングより低く形成し最外側の突起を最も高くかつ内側に向うに従って順次低くなるように形成すれば、直径の異なるウェーハを同一の保持具本体により所定の位置からずれることなく確実に保持することができる。
また突起の上面を平面加工すれば、突起の上面にCVD処理時の粒成長等により発生した凸部が除去されて平滑になる。この結果、突起にウェーハを載せてもウェーハが突起の上面に均一に接触してウェーハには殆ど内部応力が発生しない、即ちウェーハの面圧が減少しかつウェーハの荷重が分散されるので、ウェーハにスリップは発生しない。
【0040】
また突起上面の平面加工後に、突起上面の周縁を面取りすれば、突起の上面を平面加工することにより突起上面の周縁に発生した鋭いエッジが除去されるので、突起上にウェーハを載せてもウェーハに突起上面の周縁に起因したスリップは発生しない。
また保持具本体の中心にプランジャを遊挿可能な通孔を形成すれば、プランジャの通孔からの引抜き及び通孔への遊挿により、ウェーハを保持具本体に載せたり或いは保持具本体から離脱させたりすることができる。この結果、ウェーハを保持具本体に載せる作業や保持具本体から離脱させる作業を比較的スムーズに行うことができる。
【0041】
また突起の高さを2.0〜20mmに形成し、凸状リングの一部にウェーハ搬送用のフォークを挿入可能なフォーク用凹部を形成し、このフォーク用凹部の底壁を凸状リング周囲の保持具本体と同一平面となるように形成すれば、ウェーハの熱処理炉への収容作業や熱処理炉からの取出し作業を短時間でスムーズに行うことができる。
また突起の高さを2.0〜20mmに形成し、凸状リングの一部及び突起の一部にウェーハ搬送用のフォークを挿入可能な複数のフォーク用凹部を形成し、これらのフォーク用凹部の底壁を凸状リング及び突起の周囲の保持具本体と同一平面となるように形成しても、上記と同様にウェーハの熱処理炉への収容作業や熱処理炉からの取出し作業を短時間でスムーズに行うことができる。
更に突起上面の平面加工後に、突起の両端部を面取りすれば、突起の上面の平面加工により突起の両端部に発生した鋭いエッジが除去されるので、突起上にウェーハを載せてもスリップは発生しない。
【図面の簡単な説明】
【図1】 参考の形態のウェーハ保持具を含む図2のA−A線断面図。
【図2】 図3のB−B線断面図。
【図3】 そのウェーハ保持具を含む熱処理炉の断面構成図。
【図4】 保持具本体にウェーハを載せて熱処理炉に収容する手順を示す工程図。
【図5】 保持具本体に小径のウェーハを載せた状態を示す図1に対応する断面図。
【図6】 本発明第1実施形態の保持具本体を示す図7のC−C線断面図。
【図7】 図6のD矢視図。
【図8】 本発明第2実施形態の保持具本体を示す図9のE−E線断面図。
【図9】 図8のF矢視図。
【図10】 図9のG−G線断面図。
【図11】 図9のH−H線断面図。
【符号の説明】
10 熱処理炉
12 支持具
13 ウェーハ保持具
14 保持具用凹溝
22,27 シリコンウェーハ
23 保持具本体
23a 通孔
24 突起
24a 第1突起
24b 第2突起
26 凸状リング
28 プランジャ
Claims (4)
- 上面にウェーハ(22)を載せる保持具本体(73)を備え、前記保持具本体(73)が熱処理炉に収容される支持具に形成された複数の保持具用凹溝に挿入されて水平に保持されたウェーハ保持具において、
前記保持具本体(73)が切欠きのない円板状に形成され、
前記保持具本体(73)にこの保持具本体(73)の軸線を中心に円周方向に延びかつ上方に突出するリング状の突起(74)が形成され、
前記ウェーハ(22)が前記突起(74)上面に接触して前記保持具本体(73)に載るように構成され、
前記ウェーハ(22)の直径をDとするとき前記突起(74)の外径が0.5D〜0.98Dの範囲内に形成され前記ウェーハ(22)の外周縁が前記突起(74)に接触しないように構成され、
前記突起(74)の高さHが2.0〜20mmに形成され、前記保持具本体 (73) の外周縁に上方に突出する凸状リング (76) が形成され、前記凸状リング(76)の一部にウェーハ搬送用のフォーク(77)を挿入可能なフォーク用凹部(76a,76b)が形成され、前記フォーク用凹部(76a,76b)の底壁が前記凸状リング(76)周囲の保持具本体(73)と同一平面となるように形成された
ことを特徴とするウェーハ保持具。 - 上面にウェーハを載せる保持具本体を備え、前記保持具本体が熱処理炉に収容される支持具に形成された複数の保持具用凹溝に挿入されて水平に保持されたウェーハ保持具において、
前記保持具本体が切欠きのない円板状に形成され、
前記保持具本体の外周縁に上方に突出する凸状リングが形成され、
前記凸状リングの内側の保持具本体にこの保持具本体の軸線を中心に円周方向に延びかつ上方に突出する直径の異なる複数のリング状の突起が形成され、
前記複数の突起の全てが前記凸状リングより低く形成され最外側の突起が最も高くかつ内側に向うに従って順次低くなるように形成され、
前記ウェーハが前記突起のうちいずれか1つの突起の上面に接触して前記保持具本体に載るように構成され、
前記ウェーハの直径をDとするとき前記複数の突起のうちいずれか1つの突起の外径が0.5D〜0.98Dの範囲内に形成され前記ウェーハの外周縁が前記突起に接触しないように構成され、
前記突起の高さHが2.0〜20mmに形成され、前記凸状リングの一部にウェーハ搬送用のフォークを挿入可能なフォーク用凹部が形成され、前記フォーク用凹部の底壁が前記凸状リング周囲の保持具本体と同一平面となるように形成された
ことを特徴とするウェーハ保持具。 - 上面にウェーハ (27) を載せる保持具本体 (93) を備え、前記保持具本体 (93) が熱処理炉に収容される支持具に形成された複数の保持具用凹溝に挿入されて水平に保持されたウェーハ保持具において、
前記保持具本体 (93) が切欠きのない円板状に形成され、
前記保持具本体 (93) の外周縁に上方に突出する凸状リング (96) が形成され、
前記凸状リング (96) の内側の保持具本体 (93) にこの保持具本体 (93) の軸線を中心に円周方向に延びかつ上方に突出する直径の異なる複数のリング状の突起 (94) が形成され、
前記複数の突起 (94) の全てが前記凸状リング (96) より低く形成され最外側の突起 (94) が最も高くかつ内側に向うに従って順次低くなるように形成され、
前記ウェーハ (27) が前記突起 (94) のうちいずれか1つの突起の上面に接触して前記保持具本体 (93) に載るように構成され、
前記ウェーハ (27) の直径をDとするとき前記複数の突起 (94) のうちいずれか1つの突起 の外径が0.5D〜0.98Dの範囲内に形成され前記ウェーハ (27) の外周縁が前記突起 (94) に接触しないように構成され、
前記突起(94)の高さHが2.0〜20mmに形成され、凸状リング(96)の一部及び前記突起(94)の一部にウェーハ搬送用のフォーク(97)を挿入可能な複数のフォーク用凹部(96a,93a,93b)が形成され、前記フォーク用凹部(96a,93a,93b)の底壁が前記凸状リング(96)及び前記突起(94)の周囲の保持具本体(93)と同一平面となるように形成された
ことを特徴とするウェーハ保持具。 - 突起(94)の両端部が面取りされた請求項3記載のウェーハ保持具。
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