JP4464645B2

JP4464645B2 - 縦型ウェーハボート

Info

Publication number: JP4464645B2
Application number: JP2003320141A
Authority: JP
Inventors: 達也田中; 卓羽田; 俊広山口
Original assignee: Covalent Materials Corp
Current assignee: Coorstek KK
Priority date: 2003-09-11
Filing date: 2003-09-11
Publication date: 2010-05-19
Anticipated expiration: 2023-09-11
Also published as: JP2005086176A

Description

本発明は縦型ウェーハボートに係わり、特に特定断面形状を有する複数の支持部材に複数の円弧状支持面が設けられた縦型ボートに関する。

半導体デバイスの製造工程において、半導体ウェーハの酸化・拡散処理のために、多数の半導体ウェーハを積載し、拡散炉内部に搬入するＳｉ−ＳｉＣ製の縦型ウェーハボートが多く用いられている。

一般に縦型ボートは、複数のウェーハを水平状態に支持するために３本あるいは４本の棒形状の支持部材が立設され、それらの支持部材には所定の間隔で複数のウェーハ支持用の支持溝が形成されている。従来の縦型ウェーハボートは、全ての支持部材が同一断面形状の棒材であり、このような断面形状の棒材に形成された支持溝は、その終端がウェーハの外周に沿ったアーク形状となっていて、ウェーハに接触する面が小さく、かつウェーハの外周に沿っていた。すなわち、支持溝によって形成された支持面のウェーハ円周方向の幅が小さかった。このため、熱処理時にウェーハが搭載された縦型ウェーハボートが高温に曝されると、ウェーハ外周縁部を支持する方式であるため、特にウェーハが大口径になるにつれて、ウェーハはその重量で撓み量が増大し、ウェーハが変形したりスリップが発生したりして、いわゆる結晶転移が発生し、製品歩留に悪い影響を及ぼす。

さらに、支持面がウェーハの外周縁部のみと接触していると、特定の支持部材に荷重応力が集中する。そのため、特にウェーハが大口径になるにつれて、スリップの発生頻度が増加する。

また、パイプ状のウェーハ支持棒を３本立設し、これらに複数のウェーハ支持溝を形成した縦型ウェーハボートが知られているが、このウェーハボートも、上記従来例と同様にウェーハの外周部を支持するものであるため、外周支持による上記従来例と同様の問題が発生するばかりでなく、ウェーハのパイプ内周側領域が他全体領域と熱的及びガス流れ環境が大きく相違し、結果、デバイス製造時の歩留に悪影響を与え、また、このウェーハボートは定期的に洗浄を行う必要があり、パイプ状であるため、特にパイプ内に付着したダスト等の除去が困難となる問題がある。

一方、大口径ウェーハの荷重応力を緩和させる手段として、特許文献１及び特許文献２に示すような縦型ウェーハボートが提案されている。

特許文献１の縦型ウェーハボートは、曲率半径が異なる２種類の円弧状の支持部材に複数の支持溝を設け、この支持溝の支持面の両端に支持突部を形成し、ウェーハの外周縁部を超えて中央寄りでウェーハを支持するものであり、ウェーハの外周縁部を支持する縦型ウェーハボートに比較して、ウェーハの重量による撓み量を抑制し、ウェーハの変形、スリップの発生を防止するものであるが、ウェーハを支持突部で支持するため、支持点に応力の集中が発生しスリップの発生の防止が不十分である。また、特許文献２の縦型ウェーハボートは、立設された複数の支柱に支持アームが形成されるように櫛歯状に支持溝を形成し、支持アームの先端部分に支持突起を設けウェーハの外周縁部を超えて中央よりでウェーハを支持するものであり、特許文献１のものと同様に、ウェーハの外周縁部を支持する縦型ウェーハボートに比較して、ウェーハの重量による撓み量を抑制し、ウェーハの変形、スリップの発生を防止するものであるが、ウェーハを支持突部で支持するため、支持点に応力の集中が発生しスリップの発生の防止が不十分であり、また、縦型ウェーハボートの製造時、支持アームへのＳｉ含浸が困難である。
特開平６−１６９０１０号公報（段落番号［００１５］〜［００１７］、［００３０］、図１）特開平６−１６８９０２号公報（段落番号［００１５］〜［００１７］、［００１９］、［００２０］、図１）

本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、ウェーハの撓み、反り、スリップ発生を確実に低減し、熱処理工程時の製品歩留の向上が図れる縦型ウェーハボートを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の１の態様によれば、支持プレートと、この支持プレートに立設され断面の一部に円弧部が形成された板状体からなる４本の支持部材を有し、２本は断面形状が縦長Ｓ字状をなして、ウェーハの出し入れ側に設けられ、残りの２本は断面形状が略Ｓ字状をなし、これらの支持部材は搭載されるウェーハ出し入れ方向に向いたウェーハの中心線に対して線対称に配置されかつ、各々の支持部材にはウェーハを支持する多数の支持溝が前記円弧部に形成され、前記支持溝の支持面の凸側は搭載されるウェーハの中心方向に向き、前記支持面はウェーハの外周縁部を超えてウェーハの中央よりの部分を支持することを特徴とする縦型ウェーハボートが提供される。

また、本発明の他の態様によれば、支持プレートと、この支持プレートに立設され断面の一部に円弧部が形成された板状体からなる３本の支持部材を有し、２本は断面形状が縦長Ｓ字状をなして、ウェーハの出し入れ側に設けられ、残りの１本は断面形状が略Ｗ字状をなし、これらの支持部材は搭載されるウェーハ出し入れ方向に向いたウェーハの中心線に対して線対称に配置されかつ、各々の支持部材にはウェーハを支持する多数の支持溝が前記円弧部に形成され、前記支持溝の支持面の凸側は搭載されるウェーハの中心方向に向き、前記支持面はウェーハの外周縁部を超えてウェーハの中央よりの部分を支持することを特徴とする縦型ウェーハボートが提供される。

本発明に係わる縦型ウェーハボートによれば、ウェーハの撓み、反り、スリップ発生を確実に低減し、熱処理工程時の製品歩留の向上が図れる縦型ウェーハボートを提供することができる。

以下、本発明に係わる縦型ウェーハボートの第１実施形態について添付図面を参照して説明する。

図１は本発明に係わる縦型ウェーハボートの第１実施形態の斜視図である。

図１に示すように、縦型ウェーハボート１は、Ｓｉ−ＳｉＣ製で、上下一対のリング形状の板状固定プレート２、３と、この板状固定プレート２、３に立設された複数、例えば４本、２対の支持部材４，５からなっている。

図２に示すように、これら２対の支持部材４，５は、各々搭載されるウェーハＷの出し入れ方向に向いたウェーハＷの中心線Ｌに対して線対称に配置されている。

支持部材４は、ウェーハ出入側に設けられ、断面形状が縦長Ｓ字状をなす板状体からなり、その長手方向に沿って多数の支持溝４ａが設けられている。この支持溝４ａの下面には支持面４ｂが形成され、この支持面４ｂは断面形状が縦長Ｓ字状の一部で、曲率半径Ｒ_１を持つ円弧部に設けられ、かつ、角度αで規定される円弧部の頂部領域である凸部Ｔ_１に広い面積の支持面４ｂが形成されるように、凸部Ｔ_１を残して円弧部の一部を削り込み、凸部Ｔ１のみがウェーハＷと接触し、これを支持するようになっている。また、支持面４ｂの凸側は搭載されるウェーハＷの中心ｃ方向に向かい、ウェーハＷの外周縁部ｐを超えてウェーハの中央より例えばウェーハＷの外周縁部ｐから１０〜５０％（より好ましくは１０〜４０％）のところに位置している。また、各々の支持面４ｂは９０°の中心角上に設けられており、支持部材４は支持面４ｂから中心線Ｌと直交する中心線Ｌ_１と外周縁部ｐとの交点近傍まで延びている。

また、支持部材５は、反ウェーハ出入側に設けられ、断面形状が略Ｓ字状をなす板状体からなり、その長手方向に沿って多数の支持溝５ａが設けられており、この支持溝５ａの下面には支持面５ｂが形成され、この支持面５ｂは断面形状が略Ｓ字状の一部で、曲率半径Ｒ_２を持つ円弧部に形成され、角度βで規定される円弧部の頂部領域である凸部Ｔ_２に広い面積を有するように形成されている。支持面５ｂの凸側は搭載されるウェーハＷの中心ｃ方向に向かい、ウェーハＷの外周縁部ｐを超えてウェーハの中央より例えばウェーハＷの外周縁部ｐからウェーハ半径の１０〜５０％のところに位置している。

また、各々の支持面５ｂは９０°の中心角上に設けられており、支持部材５は支持面５ｂから中心線Ｌと直交する中心線Ｌ_１と外周縁部ｐとの交点近傍まで延びている。さらに、各々の支持面５ｂは９０°の中心角上に設けられており、支持部材５は支持面５ｂから中心線Ｌと外周縁部ｐとの交点近傍まで延びている。

上記支持部材４，５は、断面形状が縦長Ｓ字状あるいは略Ｓ字形状をなす板状体からなり、支持面４ｂ，５ｂは断面の一部の円弧部を用いているので、縦型ウェーハボート１の製造時、支持面４ｂ，５ｂへのＳｉ含浸が容易かつ確実に行え、また、支持部材に従来のように丸棒や角柱を用いる場合に比べて、より広い面積の支持面を形成することができると共に、支持面４ｂ，５ｂをウェーハＷの外周縁部ｐを超えてウェーハＷの中央よりに位置させることができる。さらに、支持部材４は、断面形状が縦長Ｓ字形状であるので、支持部材５間の間隔を広く取ることができ、大口径ウェーハの出し入れが容易に行える。

なお、上記支持面４ｂの曲率半径Ｒ_１と支持面５ｂの曲率半径Ｒ_２、および、凸部Ｔ１を規定する角度αと凸部Ｔ_２を規定する角度βは等しくするのが好ましい。これにより、ウェーハＷ面内での支持バランスが保て、スリップを防止できる。

上記構造を有する本実施形態の縦型ウェーハボートを用いてウェーハの熱処理を行う場合には、図２中矢印で示すウェーハ出入側からウェーハＷを縦型ウェーハボート１に搭載する。

この搭載は、ウェーハＷがウェーハＷの中心ｃと板状固定プレート２の中心が一致するように支持面４ｂ，５ｂに載置されて行われ、このとき支持面４ｂ，５ｂはウェーハＷの外周縁部ｐからウェーハＷの中心ｃ方向に向ってウェーハ半径の１０〜５０％のところに位置する。

しかる後、熱処理炉に収容され、ウェーハＷ及び縦型ウェーハボート１は加熱され、高温に曝される。高温に曝されたウェーハＷは、下方に撓むが、支持面４ｂ，５ｂがウェーハＷの外周縁部ｐからウェーハＷの中央よりの部分を支持するので、その撓み、変形が抑制される。また、支持面４ｂ，５ｂが円弧状をなし、その凸側は搭載されるウェーハＷの中心方向に向いているので、広い面積の支持面４ｂ，５ｂが半導体ウェーハＷを面接触した状態で支持しかつ、それぞれの支持部がウェーハ重量を均等に支持するので、ウェーハ支持部材４，５から半導体ウェーハＷに集中応力がかからず、熱処理工程において半導体ウェーハＷに熱応力がかかっても、半導体ウェーハＷにスリップが発生することはない。さらに、ウェーハＷの自重による荷重が、全ての支持面４ｂ、５ｂに分散され、ウェーハＷがスリップを起こす危険が確実に防止され、ウェーハの熱処理歩留が向上する。

また、支持部材４，５は、断面の一部に円弧部が形成された板状体からなっているので、板状体であっても剛性を有し、高温に曝されても変形、破損することがない。

なお、上記第１実施形態においては、支持部材４，５の凸部Ｔ_１及びＴ_２のみで、ウェーハと接触する構造について、よりスリップ低減効果が得られる好ましい実施形態として説明を行ったが、本発明の縦型ウェーハボートはこれに限定されるものではなく、支持溝４ａ及び５ａの下面側全体でウェーハと接触する構造であってもよい。このような構造ではより安定したウェーハ構造が可能となる。

次に本発明に係わる縦型ウェーハボートの第２実施形態について説明する。

上記第１実施形態は、支持プレートに立設される支持部材が４本、２対であるのに対して、本第２実施形態は、支持部材が３本である。

例えば、図３に示すように、第２実施形態の縦型ウェーハボート１Ａの２本の支持部材４Ａは、断面形状が縦長Ｓ字状をなして、ウェーハの出し入れ側に設けられ、残りの１本の支持部材５Ａは断面形状が略扁平Ｗ字状をなしている。この支持部材５Ａには略扁平Ｗ字状の一部に形成される半円弧部を利用して支持面５Ａｂが形成されている。従って、この半円弧部の広い面積の支持面５ＡｂによりウェーハＷは支持され、加熱時にウェーハＷにスリップが発生することがない。支持部材４Ａ，５Ａは３本であり、縦型ウェーハボート１Ａの製造が容易になる。なお、他の構成は図２に示す縦型ウェーハボートと異ならないので、同一符号を付して説明は省略する。

本発明に係わる縦型ウェーハボートの第１実施形態の斜視図。本発明に係わる縦型ウェーハボートの第１実施形態の横断面図。本発明に係わる縦型ウェーハボートの第２実施形態の横断面図。

符号の説明

１縦型ウェーハボート
２板状固定プレート
３板状固定プレート
４支持部材
４ａ支持溝
４ｂ支持面
５支持部材
５ａ支持溝
５ｂ支持面

Claims

支持プレートと、この支持プレートに立設され断面の一部に円弧部が形成された板状体からなる４本の支持部材を有し、２本は断面形状が縦長Ｓ字状をなして、ウェーハの出し入れ側に設けられ、残りの２本は断面形状が略Ｓ字状をなし、これらの支持部材は搭載されるウェーハ出し入れ方向に向いたウェーハの中心線に対して線対称に配置されかつ、各々の支持部材にはウェーハを支持する多数の支持溝が前記円弧部に形成され、前記支持溝の支持面の凸側は搭載されるウェーハの中心方向に向き、前記支持面はウェーハの外周縁部を超えてウェーハの中央よりの部分を支持することを特徴とする縦型ウェーハボート。
支持プレートと、この支持プレートに立設され断面の一部に円弧部が形成された板状体からなる３本の支持部材を有し、２本は断面形状が縦長Ｓ字状をなして、ウェーハの出し入れ側に設けられ、残りの１本は断面形状が略Ｗ字状をなし、これらの支持部材は搭載されるウェーハ出し入れ方向に向いたウェーハの中心線に対して線対称に配置されかつ、各々の支持部材にはウェーハを支持する多数の支持溝が前記円弧部に形成され、前記支持溝の支持面の凸側は搭載されるウェーハの中心方向に向き、前記支持面はウェーハの外周縁部を超えてウェーハの中央よりの部分を支持することを特徴とする縦型ウェーハボート。