JP4486867B2

JP4486867B2 - 縦型ウエハボート

Info

Publication number: JP4486867B2
Application number: JP2004265656A
Authority: JP
Inventors: 達也田中; 卓羽田; 富雄金
Original assignee: Covalent Materials Corp
Current assignee: Coorstek KK
Priority date: 2004-09-13
Filing date: 2004-09-13
Publication date: 2010-06-23
Anticipated expiration: 2024-09-13
Also published as: JP2006080452A

Description

本発明は、縦型ウエハボートに係わり、特に縦型ウエハボートに関するものである。

シリコンウエハ（以下、ウエハと称する。）には、半導体素子形成における様々な機能に応じて、拡散、酸化、ドナーキラー等の熱処理が施されている。

ウエハを熱処理する際に使用される保持部材としては、鉛直平行に配置させた支柱にウエハを支持する支持アームあるいは溝が複数形成された縦型ボートが用いられている。近年、ウエハの径大化に伴い、ウエハを全面で支持するプレート状あるいは外周部全周で支持するリング状の支持部材も使用されている。それら支持部材の材質としては、炭化珪素、石英又はシリコン等が用いられている。

従来、大口径のウエハを載置するに適した縦型ウエハボートとして、多くのものが提案されている。例えば、支持アームの先端部分に支持突起を設けて、支持突起がウエハの外周縁部を超えてウエハの中央寄りの部分を支持するようにした縦型ウエハボート（例えば、特許文献１参照。）や、水平に配置した支持アームによってウエハを支持させるようにした縦型ウエハボート（例えば特許文献２参照。）や、ウエハの挿入方向に線対称に支柱を配置し、支柱の側面からウエハの挿入中心に向くようにウエハ支持体を突出させた縦型ウエハボート（例えば、特許文献３参照。）などがある。

これらに共通する考えは、大口径のウエハ重量を当分割する位置に、ウエハ支持体あるいはウエハ支持アームあるいは溝を設けているところにある。すなわち、ウエハ重量を均等に支持することにより、偏った重量支持に比べ、ウエハに生じる最大応力の低減を図ろうとするものといえる。
特開平６−１６８９０２号公報特表２００２−５０５５１８号公報特開２００３−３３２２５３号公報

ところが、従来のウエハ中央寄りを支持するボート形状では、バランスの崩れたウエハ支持状況を生じるため、ウエハ先端部分へ既存のスリップ低減策を講じても、さしたる効果は期待できないという問題を生じていた。

本発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、ウエハは、ウエハボートの支持アーム（あるいは溝）先端部以外に、ウエハ挿入側の支持アーム（あるいは溝）根元付近においても接触が生じることがわかってきた。ウエハボートの支持アーム（あるいは溝）先端位置でウエハを支持した場合、ウエハをバランス良く支持できる箇所に支持アーム（あるいは溝）を配置しても、実際にはウエハがウエハ挿入側の根元部分で接触し、支持アーム（あるいは溝）先端でウエハを支持した時の良好なバランスとは異なり、バランスの崩れたウエハ支持状況となるため、ウエハのウエハ挿入側の変形量が他に比べ大きくなることが多かった。この結果、ウエハ挿入側の支持アーム（あるいは溝）先端に位置するウエハ上に応力が集中し、スリップが発生していた。

本発明は上記のような従来の問題点に鑑みてなされたもので、解決しようとする問題点は、ウエハの変形を抑制でき、ウエハのスリップ低減を図る点にある。

本発明の一態様によれば、鉛直方向に互いに平行に配置され、各々支柱部及びこの側面から水平に突出して形成されたウエハ支持部を有する第1,第2及び第3の支持部材を具備してなる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前記第1，第2の支持部材は、ウエハの挿入方向とウエハの挿入中心点を結ぶ仮想線に対して線対称に構成され、ウエハ支持部を含む水平断面が略への字状で、前記ウエハ支持部が支柱部からウエハの挿入方向と直角をなす仮想線に対して所定の角度βで突出して形成され、前記ウエハ支持部の先端部はウエハの挿入中心を中心とし直径Bなる仮想円に接し、ウエハの挿入中心に向けたR形状に形成され、前記R形状の先端と直径Bなる仮想円との接点と、ウエハの挿入中心を結ぶ仮想線が、ウエハの挿入方向と直角をなす仮想線に対して所定の角度αをなしており、前記第１,第２の支持部材を有する支柱部は、ウエハの挿入方向と直角をなす前記仮想線よりもウエハの挿入側に位置し、ウエハ挿入終端側に位置する前記第3の支持部材は、ウエハ支持部を含む水平断面がウエハの挿入方向に平行でウエハの挿入中心点に向かって略直線状で、前記ウエハ支持部が支柱部からウエハの挿入中心に向けてウエハの挿入中心を中心とし直径Aなる仮想円に達するまで形成され、ウエハ挿入始端側に位置する前記第1,第2の支持部材のウエハ支持部のウエハの挿入中心に向かう先端部、ウエハ挿入終端側に位置する前記第3の支持部材の先端部は、ウエハの半径の４０〜６０％の位置にあり、角度α＝40〜50度、角度β＝15〜30度、直径A／直径B＝1．05〜1．15であることを特徴とする縦型ウエハボートが提供される。

また、本発明の別の一態様によれば、鉛直方向に互いに平行に配置され、各々支柱部及びこの側面から水平に突出して形成されたウエハ支持部を有する第1,第2,第3及び第4の支持部材を具備してなる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前記第1，第2の支持部材は、ウエハの挿入方向とウエハの挿入中心点を結ぶ仮想線に対して線対称に構成され、ウエハ支持部を含む水平断面が略への字状で、前記ウエハ支持部が支柱部からウエハの挿入方向と直角をなす仮想線に対して所定の角度βで突出して形成され、前記ウエハ支持部の先端部はウエハの挿入中心を中心とし直径Bなる仮想円に接し、ウエハの挿入中心に向けたR形状に形成され、前記R形状の先端と直径Bなる仮想円との接点と、ウエハの挿入中心点を結ぶ仮想線が、ウエハの挿入方向と直角をなす仮想線に対して所定の角度αをなしており、前記第１,第２の支持部材を有する支柱部は、ウエハの挿入方向と直角をなす前記仮想線よりもウエハの挿入側に位置し、ウエハ挿入終端側に位置する前記第3，第4の支持部材は、前記R形状と直径Bの仮想円の交点からウエハの挿入方向と直角をなす仮想線に対して引いた仮想垂線と直径Ａの仮想円の交点まで、ウエハの挿入中心点に向かって略直線状に形成され、ウエハ支持部は支柱部からストレートに延設され、ウエハ挿入始端側に位置する前記第1,第2の支持部材のウエハ支持部のウエハの挿入中心に向かう先端部、ウエハ挿入終端側に位置する前記第3，第４の支持部材の先端部は、ウエハの半径の４０〜６０％の位置にあり、角度α＝40〜50度、角度β＝15〜30度、直径A／直径B＝1．05〜1．15であることを特徴とする縦型ウエハボートが提供される。

本発明によれば、ウエハの変形を抑制でき、ウエハのスリップ低減を図った縦型ウエハボートが提供される。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。尚、各図において同一箇所については同一の符号を付すとともに、重複した説明は省略する。

（第１の実施の形態）まず、本発明の第１の実施の形態について説明する。図１は本発明の第１の実施の形態に係る縦型ウエハボートを、その上部から透視して見た状態を示している。図１において、ウエハボート１０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持部材２，３および後方の支持部材４が具備されており、これらの各支持部材は、円板形状の基台上に立設され、さらに各支持部材の上端部は、円板状の上部固定部材によって支持されている。
すなわち、図１に示す外周円を示す符号１は、このウエハボート１０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Ｘ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、前記各支持部材２〜４は、支柱部２ｂ，３ｂ，４ｂとこれら支柱部２ｂ，３ｂ，４ｂの側面よりそれぞれ水平に突出して形成される複数のウエハ支持部２ａ，３ａ，４ａから構成されウエハ支持部を含む水平断面が略への字状に形成されている。ウエハ挿入始端側に位置する支持部材２，３は、ウエハＷの挿入方向とウエハＷの挿入中心点Ｏを結ぶ仮想線に対して線対称に構成されている。ウエハ挿入始端側に位置する支持部材２，３は、ウエハＷの挿入方向と平行をなしている部位とそこから図１に示す角度βでもって、への字状に延設した部位から成る支柱部２ｂ，３ｂを有し、ウエハ支持部２ａ，３ａは、前記支柱部２ｂ，３ｂからさらに延長して形成されている。ウエハ支持部２ａ，３ａの先端部ＣはウエハＷの挿入中心点Ｏに向けて、丸みを帯びたＲ形状となっている。先端部ＣとウエハＷの挿入中心点Ｏを結ぶ仮想線と仮想線Ｙは角度αを成している。また、ウエハ支持部２ａ，３ａの先端部Ｃは、直径Ｂの仮想円上に位置している。

ウエハ挿入終端側に位置する支持部材４は、ウエハＷの挿入方向に平行でウエハＷの挿入中心点Ｏに向かって略直線状に形成されている。ウエハ支持部４ａは支持部材４から直径Ａの仮想円Ｅに達するまでストレートに延設している。

この構成によって、ウエハＷは、各ウエハ支持部２ａ，３ａ，４ａによって支持され、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。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、また、ウエハ支持部２ａ，３ａはその先端をウエハ中心方向に大Ｒ化しているので、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。

さらに、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。
この場合、ウエハ支持部２ａ，３ａの先端部ＣとウエハＷの挿入中心点Ｏを結ぶ仮想線と仮想線Ｙの成す角度αの大きさは４０〜５０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４０度に満たない場合には、ウエハＷを内側過ぎる位置で支持することになり、ウエハＷの外縁部が自重で垂れるようになり好ましくはない。一方、前記角度αが５０度を超える場合においては、ウエハＷの内側が自重で垂れるようになり好ましくはないからである。

ウエハ挿入始端側に位置する支持部材のへの字状に延設した部位と仮想線Ｙの成す角度βの大きさは、１５〜３０度の範囲となるように構成されていることが望ましい。前記角度βが１５度に満たない場合には、ウエハＷを内側過ぎる位置で支持することになり、ウエハＷの外縁部が自重で垂れるようになり好ましくはない。一方、前記角度βが３０度を超える場合においては、ウエハＷの内側が自重で垂れるようになり好ましくはないからである。

また、直径Ａから成る仮想円と直径Ｂから成る仮想円は、φＡ／φＢ＝１．０５〜１．１５の範囲となるように構成されていることが望ましい。この比率が１．０５に満たない場合には、支持部材４で実質的に支えるウエハ重量の割合が大きくなるため、ウエハ支持部４ａと重なるウエハ裏面（特に、ウエハ支持部４ｄの先端部）でのスリップの発生確率を高めてしまう。一方、この比率が１．１５を超える場合においては、支持部材２，３でウエハ重量を支持する割合が増加するため、これらのウエハ支持部２ａ，３ａと重なるウエハ部分へのスリップの発生を促進することとなり好ましくはないからである。

さらにまた、ウエハ挿入始端側に位置する支持部材２，３のウエハ支持部２ａ，３ａのウエハ挿入中心に向かう先端部、ウエハ挿入終端側に位置する支持部材４の先端部は、ウエハＷの半径の４０〜６０％の位置に構成されていることが好ましい。前記先端部の各々が、当該所定位置にすることによって、上述の支持部材によるウエハ重量のバランスをより最適化することができる。

本実施の形態によれば、ウエハの変形を抑制でき、ウエハ挿入側溝のウエハ挿入側先端位置への応力集中を緩和することができる。したがって、従来のスリップ低減対策を有効ならしめることができる。

ウエハ挿入始端側に位置する前記第1，第2の支持部材２，３は、ウエハ支持部を含む水平断面が略への字状で、前記ウエハ支持部２ａ，３ａが支柱部２ｂ，３ｂからウエハの挿入方向と直角をなす仮想線に対して所定の角度βで突出して、かつウエハの挿入中心に向けたR形状に形成され、前記R形状のウエハの挿入中心に向けた先端部はウエハ荷重を等バランスで支持する位置に配設され、ウエハ挿入終端側の前記第3の支持部材４は、ウエハ支持部４ａを含む水平断面が略直線状で、前記ウエハ支持部が支柱部４ｂからウエハの挿入中心に向けて形成され、前記ウエハ支持部の先端部はウエハ荷重を等バランスで支持する位置よりもウエハ挿入方向の奥側に配設されているため、各ウエハ支持部２ａ，３ａ，４ａの面にかかるウエハ荷重のバランスを最適化することができ、ウエハのスリップ発生をより低減することができる。

（第２の実施の形態）次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。図２は本発明の第１の実施の形態に係る縦型ウエハボートを、その上部から透視して見た状態を示している。図２において、ウエハボート１０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持部材２，３および後方の支持部材４，５が具備されており、これらの各支持部材は、円板形状の基台上に立設され、さらに各支持部材の上端部は、円板状の上部固定部材によって支持されている。
すなわち、図２に示す外周円を示す符号１は、このウエハボート１０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Ｘ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、前記各支持部材２〜５は、支柱部２ｂ，３ｂ，４ｂ，５ｂと支柱部２ｂ，３ｂ，４ｂ，５ｂの側面よりそれぞれ突出して形成される複数のウエハ支持部２ａ，３ａ，４ａ，５ａから構成されウエハ支持部を含む水平断面が略への字状に形成されている。ウエハ挿入始端側に位置する支持部材２，３は、ウエハＷの挿入方向とウエハＷの挿入中心点Ｏを結ぶ仮想線に対して線対称に構成されている。ウエハ挿入始端側に位置する支持部材２，３は、ウエハＷの挿入方向と平行をなしている部位とそこから図２に示す角度βでもって、への字状に延設した部位から成る支柱部２ｂ，３ｂを有し、ウエハ支持部２ａ，３ａは、前記支柱部２ｂ，３ｂからさらに延長して形成されている。ウエハ支持部２ａ，３ａの先端部ＣはウエハＷの挿入中心点Ｏに向けて、丸みを帯びたＲ形状となっている。先端部ＣとウエハＷの挿入中心点Ｏを結ぶ仮想線と仮想線Ｙは角度αを成している。また、ウエハ支持部２ａ，３ａの先端部Ｃは、直径Ｂの仮想円上に位置している。

ウエハ挿入終端側に位置する支持部材４，５は、ウエハＷの挿入中心点Ｏを通りウエハＷの挿入方向に伸びた仮想線に対して線対称に構成されている。そして、ウエハ挿入後端側に位置する支持部材４，５は、ウエハ支持部２ａ，３ａの先端部のR形状Ｃと直径Bの仮想円Ｆの交点から仮想線Ｙに対して引いた仮想垂線Ｄと直径Ａの仮想円Ｅの交点まで、ウエハＷの挿入中心点Ｏに向かって略直線状に形成され、ウエハ支持部４ａ，５ａは支柱部４ｂ，５ｂからストレートに延設している。このような位置関係に構成しているので、ウエハ支持部４ａ，５ａの先端位置は、ウエハＷの挿入方向に奥にシフトしたものとなっている。したがって、ウエハ支持部２ａ，３ａの先端位置、ウエハ支持部４ａ，５ａの先端位置は、ウエハＷの挿入中心点Ｏに対して、９０度毎には位置していない。

この構成によって、ウエハＷは、各ウエハ支持部２ａ，３ａ，４ａ，５ａによって支持され、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。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、また、ウエハ支持部２ａ，３ａはその先端をウエハ中心方向に大Ｒ化しているので、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。

この場合、ウエハ支持部２ａ，３ａの先端部ＣとウエハＷの挿入中心点Ｏを結ぶ仮想線と仮想線Ｙの成す角度αの大きさは４０〜５０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４０度に満たない場合には、ウエハＷを内側過ぎる位置で支持することになり、ウエハＷの外縁部が自重で垂れるようになり好ましくはない。一方、前記角度αが５０度を超える場合においては、ウエハＷの内側が自重で垂れるようになり好ましくはないからである。

ウエハ挿入始端側に位置するウエハ支持部材のへの字状に延設した部位と仮想線Ｙの成す角度βの大きさは、１５〜３０度の範囲となるように構成されていることが望ましい。前記角度βが１５度に満たない場合には、ウエハＷを内側過ぎる位置で支持することになり、ウエハＷの外縁部が自重で垂れるようになり好ましくはない。一方、前記角度βが３０度を超える場合においては、ウエハＷの内側が自重で垂れるようになり好ましくはないからである。

ウエハ挿入始端側に位置する前記第1，第2の支持部材２，３は、ウエハ支持部を含む水平断面が略への字状で、このウエハ支持部２ａ，３ａが前記支柱部２ｂ，３ｂからウエハの挿入方向と直角をなす仮想線に対して所定の角度βで突出して形成され、前記ウエハ支持部の先端部はウエハ荷重を等バランスで支持する位置に配設され、ウエハ挿入終端側の前記第3，第４の支持部材４，５は、前記ウエハ支持部４ａ，５ａを含む水平断面が略直線状で、このウエハ支持部が前記支柱部４ｂ，５ｂからウエハの挿入中心に向けて形成され、前記ウエハ支持部の先端部はウエハ荷重を等バランスで支持する位置よりもウエハ挿入方向の奥側に配設されているため、各ウエハ支持部２ａ，３ａ，４ａの面にかかるウエハ荷重のバランスを最適化することができ、ウエハのスリップ発生をより低減することができる。

尚、本発明において、「略への字状」とは、より好ましくは長さの異なる２つの直線状体を所定の角度（内角）を持って、各々の一端側で接続した形状及びこれの線対称形状を意味するものであるが、これに限定されず、２つの直線状体は、長さが等しいもしくは同等でもよく、各々、多少の曲線状の場合も含むものである。また、一方が線状ではなく点状の場合も含むものである。

また、本発明において、「略直線状」とは、より好ましくは直線状体を意味するものであるが、これに限定されず、一部にＲもしくは曲線部を有するものでもよく、例えば楕円形状でもよい。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

本発明の一実施の形態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。本発明の別の実施の形態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。

符号の説明

１：上部固定部材、２，３，４，５：支持部材、２ａ，３ａ，４ａ，５ａ：ウエハ支持部、１０：ウエハボート、Ｗ：ウエハ。

Claims

鉛直方向に互いに平行に配置され、各々支柱部及びこの側面から水平に突出して形成されたウエハ支持部を有する第1,第2及び第3の支持部材を具備してなる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前記第1，第2の支持部材は、ウエハの挿入方向とウエハの挿入中心を結ぶ仮想線に対して線対称に構成され、ウエハ支持部を含む水平断面が略への字状で、前記ウエハ支持部が支柱部からウエハの挿入方向と直角をなす仮想線に対して所定の角度βで突出して形成され、前記ウエハ支持部の先端部はウエハの挿入中心を中心とし直径Bなる仮想円に接し、ウエハの挿入中心に向けたR形状に形成され、前記R形状の先端と直径Bなる仮想円との接点と、ウエハの挿入中心点を結ぶ仮想線が、ウエハの挿入方向と直角をなす仮想線に対して所定の角度αをなしており、
前記第１,第２の支持部材を有する支柱部は、ウエハの挿入方向と直角をなす前記仮想線よりもウエハの挿入側に位置し、
ウエハ挿入終端側に位置する前記第3の支持部材は、ウエハ支持部を含む水平断面がウエハの挿入方向に平行でウエハの挿入中心点に向かって略直線状で、前記ウエハ支持部が支柱部からウエハの挿入中心に向けてウエハの挿入中心を中心とし直径Aなる仮想円に達するまで形成され、ウエハ挿入始端側に位置する前記第1,第2の支持部材のウエハ支持部のウエハの挿入中心に向かう先端部、ウエハ挿入終端側に位置する前記第3の支持部材の先端部は、ウエハの半径の４０〜６０％の位置にあり、
角度α＝40〜50度、角度β＝15〜30度、直径A／直径B＝1．05〜1．15であることを特徴とする縦型ウエハボート。
鉛直方向に互いに平行に配置され、各々支柱部及びこの側面から水平に突出して形成されたウエハ支持部を有する第1,第2,第3及び第4の支持部材を具備してなる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前記第1，第2の支持部材は、ウエハの挿入方向とウエハの挿入中心点を結ぶ仮想線に対して線対称に構成され、ウエハ支持部を含む水平断面が略への字状で、前記ウエハ支持部が支柱部からウエハの挿入方向と直角をなす仮想線に対して所定の角度βで突出して形成され、前記ウエハ支持部の先端部はウエハの挿入中心を中心とし直径Bなる仮想円に接し、ウエハの挿入中心に向けたR形状に形成され、前記R形状の先端と直径Bなる仮想円との接点と、ウエハの挿入中心点を結ぶ仮想線が、ウエハの挿入方向と直角をなす仮想線に対して所定の角度αをなしており、
前記第１,第２の支持部材を有する支柱部は、ウエハの挿入方向と直角をなす前記仮想線よりもウエハの挿入側に位置し、
ウエハ挿入終端側に位置する前記第3，第4の支持部材は、前記R形状と直径Bの仮想円の交点からウエハの挿入方向と直角をなす仮想線に対して引いた仮想垂線と直径Ａの仮想円の交点まで、ウエハの挿入中心点に向かって略直線状に形成され、ウエハ支持部は支柱部からストレートに延設され、
ウエハ挿入始端側に位置する前記第1,第2の支持部材のウエハ支持部のウエハの挿入中心に向かう先端部、ウエハ挿入終端側に位置する前記第3，第４の支持部材の先端部は、ウエハの半径の４０〜６０％の位置にあり、
角度α＝40〜50度、角度β＝15〜30度、直径A／直径B＝1．05〜1．15であることを特徴とする縦型ウエハボート。