JP4285676B2

JP4285676B2 - 縦型ウエハボート

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Publication number: JP4285676B2
Application number: JP2002140627A
Authority: JP
Inventors: 富雄金; 卓羽田; 雄史堀内
Original assignee: Covalent Materials Corp
Current assignee: Coorstek KK
Priority date: 2002-05-15
Filing date: 2002-05-15
Publication date: 2009-06-24
Anticipated expiration: 2022-05-15
Also published as: JP2003332253A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体の製造プロセスにおけるＣＶＤ工程、あるいは酸化拡散工程などで使用される熱処理用の縦型ウエハボートに関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体の製造プロセスにおいては、量産性などの点から、例えばＣＶＤ工程や酸化拡散工程などで、同時に多数枚のウエハを熱処理できる縦型ウエハボートが使用されている。従来の縦型ウエハボートとしては、例えば図９に示したような構成のものが提供されている。すなわち、符号２１で示す縦型ウエハボートは、円板形状の基台２２と、この基台２２上にウエハの搬入または搬出用の開口部２３が形成されるように立設された３本の支柱２４ａ，２４ｂ，２４ｃと、これら各支柱に対して上下方向にほぼ等間隔となるように、且つそれぞれの先端部が各支柱に囲まれた中央領域に向くようにして、溝部を施すことにより形成された複数のウエハ支持体２５と、前記各支柱２４ａ，２４ｂ，２４ｃの安定と支柱間の間隔保持のために各支柱の上端部に設けられた円板形状の上部固定部材２６とから構成されている。
【０００３】
前記した構成の縦型ウエハボート２１においては、前記開口部２３を介して、板面が水平状態になされた状態でウエハＷが搬入され、それぞれの支柱２４ａ，２４ｂ，２４ｃに形成された各ウエハ支持体２５によって、各ウエハＷの板面が水平状態となるように支持される。すなわち、図９に示した構成による縦型ウエハボートにおいては、各支柱に形成されたウエハ支持体２５によってウエハＷの裏面が３点において支持される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記したような構成の縦型ボートによると、図示せぬウエハキャリアによってウエハＷを水平状態に支持した状態で、開口部２３に対してウエハの搬入する操作がなされるため、開口部２３はウエハＷの直径よりも大きな幅となるように設定する必要がある。このために、前記した各支柱２４ａ，２４ｂ，２４ｃは、円板形状の基台２２に対して周方向に等間隔（互いに等角度）となるように配置することは困難であり、開口部２３を形成する２本の支柱２４ａ，２４ｃの間隔は広く設定せざるを得ない。
【０００５】
したがって、前記した構成の縦型ボート１に対してウエハＷを装填した場合、開口部２３を形成する前方の２本の支柱２４ａ，２４ｃに対するウエハＷの荷重負担割合は、後方の１本の支柱２４ｂに対する荷重負担割合よりも大きくなる。すなわち、ウエハＷの自重による応力は前方の２本の支柱２４ａ，２４ｃに形成されたウエハ支持体２５の部分に集中することになる。したがって、この応力集中が熱処理時においてウエハＷに対してスリップや結晶転位を発生させる要因となるだけでなく、集中する応力がボートとウエハの熱膨張差により比較的大きな摩擦を生むことになり、その結果としてパーティクルを発生させることも懸念される。
【０００６】
特に昨今においては半導体デバイスの高集積化に伴い、ウエハ１枚あたりのデバイス収率を上げるために、ウエハの大口径化が進んでいる。したがって、ウエハ径の増大に伴いボートにおける前記ウエハ支持体２５から受けるウエハの自重による応力も増大し、なおさらスリップや転位の発生度合いが増大し、製造歩留りが低下するという問題を抱えることになる。
【０００７】
この発明は、前記したような技術的な課題に基づいてなされたものであり、ウエハＷの自重による応力を集中させることにより、スリップや結晶転位を発生させる度合いを低減させると共に、ボートとウエハの熱膨張差に基づく両者の摩擦の発生度合いを低減し得る縦型ウエハボートを提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記した目的を達成するためになされたこの発明にかかる縦型ウエハボートは、鉛直方向に互いに平行状態に配置された前方および後方２対の支柱と、前記各支柱の側面よりウエハの挿入中心点に向くように突出して形成された複数のウエハ支持体とを具備した縦型ウエハボートであって、ウエハ挿入始端側に位置する第１の前方支柱とウエハの挿入中心点を介した対角線側に位置するウエハ挿入後端側に位置する第１の後方支柱とにそれぞれ形成された各ウエハ支持体のほぼ中央部を通る第１の直線状の仮想線と、ウエハ挿入始端側に位置する第２の前方支柱とウエハの挿入中心点を介した対角線側に位置するウエハ挿入後端側に位置する第２の後方支柱とにそれぞれ形成された各ウエハ支持体のほぼ中央部を通る第２の直線状の仮想線とが、ウエハの挿入方向に直交する第３の直線状の仮想線を中央にしてほぼ等しい角度で交差するように構成され、前記第３の仮想線に対して、前記第１の仮想線および前記第２の仮想線が交差する角度が、それぞれ１５〜２５度の範囲となるように構成され、前記前方および後方２対の支柱にそれぞれ形成された各ウエハ支持体の上面には、ウエハの挿入中心点に向かって表面位置が低下する傾斜面がそれぞれ形成されると共に、前記傾斜面における第１または第２の仮想線と直交する少なくとも一方の縁部には、円弧状の曲面部が形成され、かつ前記各ウエハ支持体の上面に形成されたそれぞれの傾斜面には、前記第３の仮想線側に向かってそれぞれ表面位置が上昇する第２傾斜面がさらに施されている点に特徴を有する。
【００１０】
この場合、前記第２傾斜面には、円弧状の凸面がさらに施されることもある。一方、ウエハ挿入後端側に位置する第１および第２の後方支柱における間隔を、搭載されるウエハの直径よりも狭く構成することが望ましい。
【００１１】
前記した構成のウエハボートによると、ウエハの挿入方向に直交する線を線対称にして各支柱が配置されると共に、各支柱の側面よりウエハの挿入中心点に向くように複数のウエハ支持体が突出して形成されているので、ウエハの若干のたわみによって、ウエハは４つのウエハ支持体によってほぼ均等な荷重負担割合をもって支持される。したがって、ウエハの一部に極端な応力が作用することでスリップや転位が発生し、製造歩留りが低下するという問題を解消することができる。したがって、ウエハは４つのウエハ支持体によってほぼ均等な荷重負担割合をもって支持されるので、各支持体に作用する荷重を低減させることができ、ボートとウエハの熱膨張差に基づく両者の摩擦の発生度合いを低減させることが可能となる。
【００１２】
また、対角線状に位置する前方および後方２対の支柱を結ぶ第１の仮想線および前記第２の仮想線と、ウエハの挿入方向に直交する第３の仮想線とが交差する角度を、それぞれ１５〜２５度の範囲となるように構成させることにより、ウエハの挿入方向の間隔を確保することができると共に、４つのウエハ支持体による、荷重負担のアンバランスを極力少なくさせることができる。
【００１３】
さらに、各ウエハ支持体の上面には、前記したように傾斜面、並びに当該傾斜面上に、前記第２の傾斜面をさらに施すことにより、４点で支持されるウエハのたわみによって生ずるウエハの変型に対応したウエハ支持面を形成することができる。したがって、前記したようなスリップや転位の発生、並びにボートに対する摩擦の度合いをさらに低減させることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明にかかる縦型ウエハボートについて図に示す実施の形態に基づいて説明する。図１はこの発明にかかる縦型ウエハボート１を、その上部から透視して見た状態を示している。図１に示すウエハボート１は、鉛直方向に互いに平行状態に配置されたウエハ挿入方向から見た前方の支柱３，４および後方の支柱５，６が具備されており、図９に示した例と同様にこれらの各支柱は、円板形状の基台上に立設され、さらに各支柱の上端部は、円板状の上部固定部材によって支持されている。
【００１５】
すなわち、図１に示す外周円を示す符号２は、このウエハボート１の上部固定部材を示している。また、仮想線で示す符号Ｗは、このウエハボート１に搭載されるウエハの搭載位置を示している。また矢印Ａは、ウエハボート１に対するウエハＷの挿入方向を示している。そして、前記各支柱３〜６には、その側面よりウエハＷの挿入中心点Ｏに向くようにして、複数のウエハ支持体８〜１１がそれぞれ突出して形成されている。
【００１６】
一方、ウエハ挿入始端側に位置する第１の前方支柱３と、ウエハ挿入後端側に位置する第１の後方支柱６とは、ウエハＷの挿入中心点Ｏを介した対角線（第１の仮想線Ｃ）上に位置するように構成されている。したがって、第１の前方支柱３と第１の後方支柱６にそれぞれ形成された各ウエハ支持体８，１１のほぼ中央部に、前記第１の仮想線Ｃが通るように構成されている。
【００１７】
また、ウエハ挿入始端側に位置する第２の前方支柱４と、ウエハ挿入後端側に位置する第２の後方支柱５とは、ウエハＷの挿入中心点Ｏを介した対角線（第２の仮想線Ｄ）上に位置するように構成されている。したがって、第２の前方支柱４と第２の後方支柱５にそれぞれ形成された各ウエハ支持体９，１０のほぼ中央部に、前記第２の仮想線Ｄが通るように構成されている。
【００１８】
そして、前記第１の仮想線Ｃと第２の仮想線Ｄは、ウエハＷの挿入方向Ａに直交する第３の直線状の仮想線Ｅを中央にして、ほぼ等しい角度で交差するように構成されている。すなわち、前記した前方支柱３，４と、後方支柱５，６は、仮想線Ｅを介して線対称の位置に配置されている。この構成によって、ウエハＷは、各ウエハ支持体８〜１１によって支持され、また、ウエハ支持体８〜１１は前記した仮想線Ｅを介して線対称の位置に配置されているので、ウエハＷの自重による荷重負担をほぼ均等にすることができる。
【００１９】
これにより、ウエハＷの特定の箇所にウエハの自重による応力が集中するのを避けることができ、熱処理時においてスリップや結晶転位を発生させる度合いを低減させることが可能となる。また、前記したようにウエハＷの自重により発生する応力の集中を避けることができるので、ボートとウエハの熱膨張差により発生する比較的大きな摩擦も低減させることが可能となり、摩擦によるパーティクルの発生度合いも低減させることに寄与できる。
【００２０】
この場合、前記仮想線Ｅに対して、第１の仮想線Ｃおよび第２の仮想線Ｄが交差する角度αは、それぞれ１５〜２５度の範囲となるように構成されていることが望ましい。すなわち、前記角度αが１５度に満たない場合には、図２に基づいて後述するように、前方支柱３と後方支柱５との間隔、および前方支柱４と後方支柱６との間隔が狭くなり、ウエハＷの両端が下側に湾曲する度合いが激しくなり、スリップや転位を低減させる点で好ましくはない。また、前記角度αが１５度に満たない場合には、後述するように後方支柱５，６をストッパーとして利用し、ウエハＷの挿入位置を設定するための機能を果たすことが困難となる。
【００２１】
一方、前記角度αが２５度を超える場合においては、ウエハＷの挿入方向Ａから見た間隔が狭くなり、ウエハボートに対するウエハの搬入および搬出が困難になる。
【００２２】
図２は、前記した前方支柱３，４および後方支柱５，６にそれぞれ形成された各ウエハ支持体８〜１１によって、ウエハＷを支持した例を模式的に示したものである。なお、図２（ａ）は図１に示す矢印Ａ方向、すなわちウエハボート１に対するウエハＷの挿入方向から見た場合におけるウエハの湾曲状態を、また図２（ｂ）は図１に示す矢印Ｂ方向から見た場合におけるウエハＷの湾曲状態を、それぞれ誇張して描いてある。
【００２３】
この実施の形態によると、ウエハボート１に対するウエハＷの挿入方向Ａから見た場合におけるウエハＷは、図２（ａ）に示すように、間隔の広いウエハ支持体８，９の間において支持されるため、ウエハＷはその自重により中だるみの状態に湾曲する。また、ウエハボート１に対するウエハＷの挿入方向に直交するＢから見た場合におけるウエハＷは、図２（ｂ）に示すように、間隔の狭いウエハ支持体８，１０において支持されるため、ウエハＷは、その自重により両端が下側に湾曲する。
【００２４】
このために、各支柱３〜６にそれぞれ形成された各ウエハ支持体８〜１１は、以下に説明する構成になされている。まず、図３ないし図５は、前記した前方支柱３に形成されたウエハ支持体８の構成を示したものであり、図３はこれを上部から見た平面図で、図４は図３におけるＦ−Ｆ線より矢印方向に見た断面図で、さらに図５は図３における矢印Ｇ方向から見た状態を示している。なお、他方の前方支柱４に形成されたウエハ支持体９においても、以下に説明するウエハ支持体８と対称な形状を備えており、以下代表してウエハ支持体８の構成について説明する。
【００２５】
前方の支柱に形成されたウエハ支持体８は、前記したとおり支柱３よりウエハＷの挿入中心点Ｏに向かうようにして突設されている。そして、その上面は平坦部８ａになされており、この平坦部８ａに続いて、先端部にはウエハの挿入中心点Ｏに向かって表面位置が低下する傾斜面８ｂが形成されている。そして、図４に示すように前記傾斜面８ｂにウエハＷの周縁が載置され、ウエハＷはボートに搭載されるようになされる。また、前記傾斜面８ｂには、図５に示したようにさらに第２の傾斜面８ｃが形成されている。この第２の傾斜面８ｃは、ウエハＷの挿入方向Ａに直交する第３の仮想線Ｅに向かって、その表面位置が上昇するように形成されている。
【００２６】
これにより、図２に基づいて説明したように、ウエハＷが自重により湾曲状態になされても、第２の傾斜面が８ｃは、その湾曲方向に沿った傾斜面になされているので、ウエハ支持体８はウエハＷの周縁に対してほぼ線接触の状態でウエハＷを支持することができる。したがって、この構成によりウエハＷの周縁を損傷させるという不都合を回避することができる。また、熱処理の実行により、ボートとウエハの熱膨張差に基づく両者の摩擦の発生度合いを低減させることが可能となる。
【００２７】
図５には、前記した第２の傾斜面８ｃのいくつかの例が示されている。図５（ａ）に示した例においては、第２の傾斜面８ｃはほぼ直線状に構成されている。そして、前記傾斜面における第１の仮想線と直交する少なくとも一方の縁部、すなわち、第２傾斜面８ｃの下端部には、円弧状の曲面部８ｄが形成されている。この円弧状の曲面部８ｄは、ウエハＷが設定以上に湾曲した場合において、ウエハＷの周縁に損傷を与えるのを効果的に阻止するように機能する。したがって、前記曲面部８ｄは、図５（ａ）において、さらに傾斜面８ｃの上端部に形成されていてもよい。
【００２８】
また、図５（ｂ）に示した例においては、第２の傾斜面は形成されずに、端部には曲面部８ｄが形成されている。さらに、図５（ｃ）に示した例においては、第２の傾斜面が８ｃは円弧状の凸面になされると共に、その傾斜下端部には円弧状の曲面部８ｄが形成されている。なお、これらの構成は図５に示されたような形態に限定されるものではなく、ウエハＷの湾曲状態に応じて適宜設定される。
【００２９】
なお、前記したウエハ支持体８の先端部、すなわちウエハの挿入中心点Ｏに向かって表面位置が低下する傾斜面８ｂが形成された先端部は、図３に示されたように平面視において円弧状に形成されている。そして、その円弧状に形成された一部は、ウエハＷの挿入方向に平行する線Ｊの軌跡をもって切除された構成になされている。これにより、ボートにウエハを搬入または搬出する際に使用されるウエハキャリアのフォーク部材（図示せぬ）が、ウエハ支持体８に衝突するのを避けることができる。
【００３０】
また、図３に示されたように前方の支柱３は、長手方向に直交する端面が、ほぼ三角形状に構成されており、その一辺は前記したウエハＷの挿入方向に平行する線Ｊに、さらに平行するように構成されている。これにより、水平姿勢で搬入されるウエハの端縁が、支柱３に衝突するが回避される。
【００３１】
次に、図６ないし図８は、前記した後方支柱５に形成されたウエハ支持体１０の構成を示したものであり、図６はこれを上部から見た平面図で、図７は図６におけるＫ−Ｋ線より矢印方向に見た断面図で、さらに図８は図６における矢印Ｍ方向から見た状態を示している。なお、他方の後方支柱６に形成されたウエハ支持体１１においても、以下に説明するウエハ支持体１０と対称な形状を備えており、以下代表してウエハ支持体１０の構成について説明する。
【００３２】
後方の支柱に形成されたウエハ支持体１０は、前記したとおり支柱５よりウエハＷの挿入中心点Ｏに向かうようにして突設されている。そして、その突設部にはウエハの挿入中心点Ｏに向かって表面位置が低下する傾斜面１０ａが形成されている。これにより、図７に示すように前記傾斜面１０ａにウエハＷの周縁が載置され、ウエハＷはボートに搭載されるようになされる。また、前記傾斜面１０ａには、図８に示したようにさらに第２の傾斜面１０ｂが形成されている。この第２の傾斜面が１０ｂは、ウエハＷの挿入方向Ａに直交する第３の仮想線Ｅに向かって、その表面位置が上昇するように形成されている。
【００３３】
これにより、図２に基づいて説明したように、ウエハＷが自重により湾曲状態になされても、第２の傾斜面が１０ｂは、その湾曲方向に沿った傾斜面になされているので、ウエハ支持体１０はウエハＷの周縁に対してほぼ線接触の状態でウエハＷを支持することができる。したがって、この構成によりウエハＷの周縁を損傷させるという不都合を回避することができる。
【００３４】
図８には、前記した第２の傾斜面１０ｂのいくつかの例が示されている。図８（ａ）に示した例においては、第２の傾斜面１０ｂはほぼ直線状に構成されている。そして、前記傾斜面における第２の仮想線と直交する少なくとも一方の縁部、すなわち、第２傾斜面８ｃの下端部には、円弧状の曲面部１０ｃが形成されている。この円弧状の曲面部１０ｃは、ウエハＷが設定以上に湾曲した場合において、ウエハＷの周縁に損傷を与えるのを効果的に阻止するように機能する。したがって、前記曲面部１０ｃは、図８（ａ）において、さらに傾斜面１０ｂの上端部に形成されていてもよい。
【００３５】
また、図８（ｂ）に示した例においては、第２の傾斜面は形成されずに、端部には曲面部１０ｃが形成されている。さらに、図８（ｃ）に示した例においては、第２の傾斜面が１０ｂは円弧状の凸面になされると共に、その傾斜下端部には円弧状の曲面部１０ｃが形成されている。なお、これらの構成は図８に示されたような形態に限定されるものではなく、ウエハＷの湾曲状態に応じて適宜設定される。
【００３６】
なお、前記したウエハ支持体８の先端部は、図６に示されたように平面視において円弧状に形成されている。そして、その円弧状に形成された一部は、ウエハＷの挿入方向に平行する線Ｎの軌跡をもって切除された構成になされている。これにより、ボートにウエハを搬入または搬出する際に使用されるウエハキャリアのフォーク部材（図示せぬ）が、ウエハ支持体１０に衝突するのを避けることができる。
【００３７】
また、図６に示されたように後方の支柱５は、その長手方向に直交する平面視において、その内面には若干円弧状にくりぬかれた凹面部１０ｄが構成されており、かつ、挿入されたウエハＷの端縁が、この凹面部１０ｄの挿入方向の後端部で係合（符号Ｐで示す）されるように構成されている。すなわち、ウエハ挿入後端側に位置する後方支柱における間隔は、搭載されるウエハの直径よりも狭く構成されている。これにより、後方支柱５，６はウエハＷの挿入位置を設定するためのストッパーとしての機能を果たしている。
【００３８】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなとおり、この発明にかかる縦型ウエハボートによると、ウエハのたわみを利用してほぼ均等な荷重応力をもって支持することができるので、ウエハに対してその自重に基づく過度な応力を与えることを防止することができる。それ故、熱処理時においてウエハに対する結晶転位の発生を効果的に抑制させることができ、ウエハ品質上の信頼性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明にかかる縦型ウエハボートをその上部から見た状態の透視図である。
【図２】図１に示すウエハボートにおいてウエハを支持した場合の作用を説明する模式図である。
【図３】図１に示すウエハボートにおける前方支柱に形成されたウエハ支持体の構成を示した平面図である。
【図４】図３におけるＦ−Ｆ線より矢印方向に見た状態の断面図である。
【図５】図３における矢印Ｇ方向から見た状態の側面図である。
【図６】図１に示すウエハボートにおける後方支柱に形成されたウエハ支持体の構成を示した平面図である。
【図７】図６におけるＫ−Ｋ線より矢印方向に見た状態の断面図である。
【図８】図６における矢印Ｍ方向から見た状態の側面図である。
【図９】従来の縦型ウエハボートの一例を示した斜視図である。
【符号の説明】
１ウエハボート
３，４前方支柱
５，６後方支柱
８〜１１ウエハ支持体
８ａ平坦部
８ｂ傾斜面
８ｃ第２の傾斜面
８ｄ曲面部
１０ａ傾斜面
１０ｂ第２の傾斜面
１０ｃ曲面部
１０ｄ凹面部
Ｗ半導体ウエハ

Claims

鉛直方向に互いに平行状態に配置された前方および後方２対の支柱と、前記各支柱の側面よりウエハの挿入中心点に向くように突出して形成された複数のウエハ支持体とを具備した縦型ウエハボートであって、
ウエハ挿入始端側に位置する第１の前方支柱とウエハの挿入中心点を介した対角線側に位置するウエハ挿入後端側に位置する第１の後方支柱とにそれぞれ形成された各ウエハ支持体のほぼ中央部を通る第１の直線状の仮想線と、ウエハ挿入始端側に位置する第２の前方支柱とウエハの挿入中心点を介した対角線側に位置するウエハ挿入後端側に位置する第２の後方支柱とにそれぞれ形成された各ウエハ支持体のほぼ中央部を通る第２の直線状の仮想線とが、ウエハの挿入方向に直交する第３の直線状の仮想線を中央にしてほぼ等しい角度で交差するように構成され、前記第３の仮想線に対して、前記第１の仮想線および前記第２の仮想線が交差する角度が、それぞれ１５〜２５度の範囲となるように構成され、前記前方および後方２対の支柱にそれぞれ形成された各ウエハ支持体の上面には、ウエハの挿入中心点に向かって表面位置が低下する傾斜面がそれぞれ形成されると共に、
前記傾斜面における第１または第２の仮想線と直交する少なくとも一方の縁部には、円弧状の曲面部が形成され、かつ前記各ウエハ支持体の上面に形成されたそれぞれの傾斜面には、前記第３の仮想線側に向かってそれぞれ表面位置が上昇する第２傾斜面がさらに施されていることを特徴とする縦型ウエハボート。
前記第２傾斜面には、円弧状の凸面がさらに施されていることを特徴とする請求項１に記載の縦型ウエハボート。
ウエハ挿入後端側に位置する第１および第２の後方支柱における間隔を、搭載されるウエハの直径よりも狭く構成したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の縦型ウエハボート。