JPH01302814A - 半導体ウェーハ保持装置の保持溝形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、加熱処理工程において例えば石英管の中に多
数枚の半導体ウェーハを整列保持する半導体ウェーハ保
持装置に係り、特に軸方向に沿って多数のウェーハ挿入
溝を刻設した少なくとも二つの支持棒からなる半導体ウ
ェーハ保持装置に関する。

「従来の技術」 従来より例えば−側表面を研磨して形成される略円形薄
板状の半導体ウェーハ表面に反応ガスを流しながら、比
較的低温例えば５００℃より比較的高温例えば１２００
℃の高温雰囲気下で加熱処理を行う、酸化、デポジショ
ン、拡散、その他の半導体製造工程は公知であり、この
種の製造工程では量的処理と取扱いの容易化を図る為に
前記ウェーハを多数枚整列保持するウェーハ保持装置（
以下ウェーハポートという）を用い、該ポートを熱処理
炉内に出入させて加熱処理が行われている。

かかるポートは一般に耐熱性があり、且つ高温時におい
ても処理する半導体ウェーハの汚染の原因とならない石
英ガラス又はＳｉＣ材を用いて形成され、その形状はほ
ぼ平行に延設する複数の支持棒の対面する側に、軸方向
に沿って多数のウェーハ挿入溝を刻設したもの、又ウェ
ーハ外周に沿って湾曲させた板状部材の内壁面側に前記
多数のウェーハ挿入溝を刻設したもの、更には前記板状
部材と支持棒との組合せからなるもの等が存在するが、
いずれも複数点支持にて前記挿入溝にウェーハ周縁を係
止させながら、前記炉管軸線方向に沿って多数枚の半導
体ウェーハを整列配置する構成を取っている。

そしてこのような挿入溝の断面形状には、矩形溝、■溝
又はＹ溝等の種々の形状が存在するが、矩形溝ではウェ
ーハ挿入時にウェーハ間縁部が溝開口端部に衝接し易く
、訪衝接によりウェーハの欠け、傷又はその結果として
パーティクル付着等が発生する恐れがあり、更にウェー
／”ｔが局部的なへ接触の状態で支持される為に姿勢保
持安定性に欠けるという問題と、その接触点においてポ
ート部材とウェーハの固着、酸化膜の成長不良、更には
結晶質の劣化等が生ずる。

この為−量的には前記欠点を解消するために、■又はＹ
溝形状のウェーハ挿入溝が多く用いられている。しかし
、■及びＹ溝形状のウェーハ挿入溝においても、なお解
決すべき問題点がある。

そして、かかる挿入溝を断面円形の支持棒に刻設させる
場合は１例えば第５図（ａ）（ｂ）に示すように前記挿
入溝１１０と同形の断面形状を有する円板状のダイヤモ
ンドカッター１２０を上方より支持棒１００中心側に向
は侵入させるか、又は支持棒１００接線方向に沿って該
カッター１２０を侵入させながら加工を行うものである
為に、平行溝１１１の底面１１１ａと該溝１１１　と案
内溝１１２間に形成される稜１ｉ１１２ａが平行となる
とともに、第５図（Ｃ）に示すように、該平行溝１１１
の両側端１１１ｂが鋭角に支持棒１００周面状に露出す
る車となる。

「発明が解決しようとする課題」 一方第６図に示すように支持棒１００をウェーハ周縁に
沿って複数本配置し、該支持棒１００に形成される囲繞
空間、内にウェーハを収納する構成をとるポートにあっ
ては、ウェー／ｈ保持の安定化を図る為に、各支持棒１
００の挿入溝開口方向を該溝１１０に収納されているウ
ェーハの半径方向ｃ−ｃ’と合致すべく配向しているが
、このような構成をとると各挿入溝の方向と鉛直方向と
の角度αが大になればなる程、支持棒１００周面に露出
している平行溝＋１１側壁の一方の１ｌｌｂが上方に位
置する事となり、結果としてウェーハｌをＡ方向に挿入
する時にウェーハｌが、前記案内溝１１２のテーパ部に
導かれる事なく直接平行溝１１１に挿入されてしまう為
に、Ｙ溝形状にした利点が何等生かされず、ウェーハ挿
入時にウェーハ周縁部が前記側端に衝接し易くなる。

又ウェーハが挿入された後で、平行溝１１１　とウェー
ハの厚さとの意図された寸法差のためにウェーハは僅か
な傾斜をもって載置されるが、その際左右の支持棒の案
内溝１１２と平行溝１１１とで形成される稜線と、支持
棒１００表面との一交点の角部１１１ｃでウェーハ周端
面が接触し、局部的な応力集中が起きる。（第５図（Ｃ
）、第６図参照）かかる欠点を解消する為に、第７図に
示すように、平行溝部１２１は底面がウェーハ１外周と
合致する如く形成するとともに、案内溝部１２２を前記
平行溝部１２１に対し角度を変向させ、該案内溝部１２
２の開口部１２２Ａが上側に向けて形成した従来技術（
実開昭８１−２２３４７号、以下第１従来技術という）
が存在するが、かかる従来技術においては。

溝加工された支持棒を組合加工する場合、例えば材質が
石英の場合手作業で溶接組立が行われるので、案内溝を
理想的に水平方向に対峙することが不可能に近く、この
ため案内溝と平行溝の稜線の支持棒との一交点の角部の
ウェーハ載置時に接触を避けるのに困難があり、又平行
溝Ｉ１１の上部で案内溝部１２２が形成されないところ
では平行溝ｌ１１の深さが大になる為に、その部分にお
ける反応ガスの回り込みが円滑に行われにくく、結果と
して製品不良が増大する事となる。

本発明はかかる従来技術の欠点に鑑み、前記支持棒をウ
ェーハ周方向の任意の位置に配設した場合においても、
前記半導体ウェーハの周縁を保持する溝部が直接支持棒
周面上に露出する事なく、常に案内溝を介してウェーハ
の平行溝への挿入を可能にし、且つ載置時にウェーハが
局部的に支持棒溝の鋭角な角部で接触保持されず、且つ
溝部における反応ガスの回り込みを容易にする半導体ウ
ェーハ保持装置を提供する事を目的とする。

「課題を解決する為の手段」 本発明は、ポートを構成するその長さ方向の複数の支持
棒のうち、少なくとも前記−つの平行棒を有する支持棒
が組み込まれた半導体ウェーハ保持装置に適用されるも
のであり、その特徴とする所は、 先ず請求項１）においては、第１図及び第３図に示す実
施例から明らかなように、 α）前記支持棒２に刻設するウェーハ挿入溝１０を、半
導体ウェーハ１の周縁を保持する第一の溝部１１．２１
　と該第一の溝部１１．２１側にウェーハ１を案内する
第二の溝部１２．２２とから構成した点を第一の特徴と
する。

この場合前記第一の溝部１１．２１はウェーハ周縁を保
持するものであれば、ウェーハ１肉厚より僅かに大なる
幅間隔で形成した平行溝のみに限定されるものではなく
、該平行溝を支持棒２軸方向側に傾斜させた傾斜溝や逆
台形溝に加えて、前記ウェーハ周縁を点接触で支持する
Ｖ形溝をも含む。

又、前記ウェーハ１を案内する第二の溝部１２．２２に
おいても、前記第一の溝部１１．２１の開口側を拡幅化
して形成される案内面を有するものであれば円錐面状、
輪環面状等の種々の溝形状を含む。

■前記第二の溝部１２．２２を略支持棒２周面に沿って
弧状に形成した点、即ちより好ましい実施例においては
弧状に形成した第二の溝部１２を第１図に示すように、
第一の溝部１１の両側端底部１１ｃ更には両側端底部１
１ｃを超えた位置まで延在させるか、又第３図に示すよ
うに第二の溝部２２を第一の溝部２工と同心円状に形成
した点 を第２の特徴とする。

この場合前記第一の溝部１１．２１の底部形状は特に限
定せず、直線状又はウェーハ周縁形状に沿って僅かに凹
弧状に形成してもよく、又前記第二の溝部１２．２２と
ほぼ同心状に凸弧状に形成してもよい。

一方請求項３）は第１図及び第４図の実施例を包含する
もので。

その特徴とする所は。

■半導体ウェーハ１の周縁を保持する溝部１１．３１（
以下保持溝部という）が、その開口側を徐々に拡幅化し
て形成されるウェーハ案内部位１２．３２を介して支持
棒２周面と連接可能に構成した点この場合の溝部１１．
３１形状はウェーハｌの周縁を保持可能であれば前記請
求項■と同様に、特に限定されない。

■案内部位１２．３２が前記保持溝部１１．３１の側端
底部１１ｃ、３１ｃまで延在させて形成した点、このよ
うな構成は、例えば第１図に示すように、前記第１の溝
部１１周囲に弧状の第２の溝部を設けてもよく、又第４
図に示すように、３１と支持棒２周面との稜線部分３１
ｂが側端底部３１ｃまで断面Ｒ状又はテーパ状の面取り
処理を施こす事により容易に達成される。

「作用」 かかる技術手段によれば、請求項１）においてはウェー
ハ１を第一の溝部Ｕに案内する第二の溝部１２を弧状に
形成した為に、第１図に示すように、第一の溝部１１の
両側端底部１１ｃ更には両側端底部＋１ｃを超えた位置
まで延在させる事も、又第３図に示すように第二の溝部
２２を第一の溝部２１の周囲に第二の溝部１２を無端状
に形成する事も可能であリ、この結果、前記第１の溝部
１１の稜線部分１１ｂ言い換えれば支持ｊ４２周面側の
縁部全てが第二の溝部１２を介して支持棒２周面と接す
る事になる。

又請求項５）においても同様であり、半導体ウェーハｌ
の周縁を保持する溝部１１．３１の開口側を徐々に拡幅
化して形成されるウェーハ案内部位１２．３２を前記溝
部１１．３１の側端底部３１ｃまで延在させた為に、溝
部１１．３１の縁部全てが案内部位１２．３２を介して
支持棒２周面と接する事になる。

従って前記両請求項はいずれも支持棒２をどの回転角度
位置に配設したか否かを問わず、ウェーハ挿入溝１０の
開口部はいずれも案内部位等１２．２２．３２を介して
半導体ウェーハｌの周縁を保持する溝部１１．２１．３
１が位置する事になる為に、ウェーハ挿入方向Ａに限定
される事なくウェーハ挿入の容易化が達成されるととも
に、従来のＹ溝のように前記溝部１１．２！、３１側端
側がウェーハ１周面に露出する事もない為に、該側端側
にウェー／−１が衝接する恐れが極めて低減する。

而も前記両請求項はいずれも支持棒２の回転角度位置に
合せて案内部位等＋２．２２．３２を変向して形成する
必要が全くない為に、取付角度の異なる異種の保持装置
に使用出来汎用的であるとともに、几つ前記支持棒２の
取付は角度が多少狂った場合においても問題が生じない
為に、ウェーハ保持装置の製造工程の共通化とともに組
立作業に熟練を必要とする事なく製造可能であり、製造
コスト及び工数の低減につながる。

又請求項１）において、第二の溝部１２は弧状である為
にいずれも支持棒２周面方向に沿ってほぼ同一溝深さで
形成されており、又請求項３）においても、前記案内部
位１２．３２の溝深さが保持溝中央位ｔを挟んで左右均
等に形成されている為に、いずれも前記第１の従来技術
のように案内溝１１２が周径方向に非対称に形成されて
いるのではなく対称に形成されている為に、必然的にガ
スの回り込み本よくなり、製品不良も大幅に低減する。

又前記案内部位等１２．２２．３２が円周方向に対称に
形成されている事は、ウェー／＼ｌが保持溝１１゜２１
．３１内で僅かに傾刺してその稜線部分１３ｂ、２３ｂ
。

３３ｂ、で保持される場合においても、その稜線１３ｂ
。

２３ｂ、３３ｂの接触位置がウェーハｌ接線上の稜線中
央位置となり、この結果左右に配設した各一対の支持棒
２夫々に均等にウェーハ１荷重が印加する事となり、こ
の結果高温処理時に前記稜線１３と接触しているウェー
ハｌ偏に集中接触圧のために固着したり、結晶欠陥の発
生する事もない。

「実施例」 以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に
詳しく説明する。ただしこの実施例に記載されている構
成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特
定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれのみに
限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。

第２図は本発明に適用される石英ガラス製のつ工−ハ保
持装置４を示す斜視図で、軸方向に沿って多数のウェー
ハ挿入溝１０を刻設した一対の支持棒２を平行に延設す
るとともに、該支持棒２の両端側に連結棒３を溶着し、
該支持棒２間の間隔保持を行っている。

第１図（ａ）（ｂ）（ｃ）はかかる保持装置４に使用さ
れる請求項１）乃至３）に記載した本発明の実施例に係
る支持棒２で、ウェーハ挿入溝ｌＯをその製造手順に従
って説明するに、先ず、ウェー／＼ｌ肉厚より僅かに大
なる肉厚を有する断面矩形状のダイヤモンドカッタ５１
を、支持棒２の任意の接線方向に沿って侵入させながら
加工を行い先ずウェーハｌの周縁を保持する平行溝１１
（第一の溝部、保持溝部）を刻設する。（第１図（ａ）
参照） 次に第１図（ｂ）に示すように、前記支持棒２を断面Ｖ
溝状の小径のダイヤモンドカッタに当てながら、平行溝
１１の−の側端底部１１ｃから反対側の側端底部１１ｃ
に至るまで所定角度回転させて研削を行う事により第１
図（Ｃ）に示すように、テーパ状に拡幅化した弧状溝１
２　（第二の溝部、案内部位）を略支持棒２周面に沿っ
て弧状に形成される。

そして前記各溝間の稜線部分１３ａ　、　＋３ｂ　、　
＋３ｃをバーナであぶって先鋭化したエツジ除去を行い
且つ洗節した後、該一対の支持棒２を第１図（ｄ）に示
すようにウェーハ１周径に沿って配置するとともに、該
支持棒２に形成した挿入溝１０を互いに対面させて且つ
前記平行溝１１底面が、ウェーハｌの接線方向と合致す
べく配置した状態で、その両端側に連結棒３を溶着して
完成する。

第３図（ａ）（ｂ）は請求項１）に記載した本発明の他
の実施例で、断面Ｙ溝状のダイヤモンドカッタを用意し
、該カッタに円棒状の支持棒２を回転させながらその周
面を切削する事により、半導体ウェーハｌの周縁を保持
する平行溝２１（第一の溝）の外側にウェーハ１を案内
するテーパ溝２２（第二の溝）が同心且つリング状に形
成出来る。

かかる実施例によれば、前記両ｔＩＩ！２１．２２がい
ずれも同心無端状のリング円である為に、前記実施例の
ように連結棒３を溶着する際に、平行溝１１底面とウェ
ーハｌの接線方向と合致するように考慮する必要がなく
、且つ平行溝２１底面とテーパ１Ｊ２２が全く交差しな
い為に、エツジ状の交差個所１３ａが発生する余地がな
く、この結果組立上からもウェーハｌの傷防止又はパー
ティクル発生の面からも好ましい、尚強度性については
前記支持棒２の直径及び溝深さ等を考慮する事により対
処が可能である。

第４図（ａ）（ｂ）は請求項３）に記載した本発明の実
施例で、ウェーハ挿入溝ＩＯの製造手順に従って説明す
るに、先ず、ウェーハ１肉厚より僅かに大なる肉厚を有
する断面矩形状のダイヤモンドカッタを、支持棒２の任
意の接線方向に沿って侵入させながら加工を行い先ずウ
ェーハ１の周縁を保持する平行溝３１を刻設した後、該
平行溝３１と支持棒２周面間に形成される全ての稜線部
分３１ｂ　、　３１ｃをサンドブラスト処理、ダイヤモ
ンドカッタ又は軟質研磨材を用いて厚肉に面取り３２処
理を施す、そして面取り３２終了後、前記面取り３２に
より形成された二次稜線３３ｂ及びに前記平行溝３１側
端底部３１ｃ側に出来た二次稜線部分３３ａ、３３ｃを
バーナであぶって先鋭化したエツジ除去を行い且つ洗浄
した後、該一対の支持棒２を第３図（ｂ）に示すように
ウェーハ１周径に沿って配置するとともに、該支持棒２
の挿入溝１０を互いに対面させて且つ前記平行溝３１底
面が、ウェーハｌの接線方向と合致すべく配置した状態
で、その両端側に連結棒３を溶着して完成する。

「発明の効果」 以上記載した如く本発明によれば、前記支持棒をウェー
ハ周方向の任意の位置に配設した場合においても、前記
半導体ウェーハの周縁を保持する溝部が支持棒周面上に
露出する事なく、前記第二の溝その他のウェーハ案内部
位を介して支持棒周面と連接させる事が出来、これによ
り前記支持棒の配設位置（振れ角α）に限定される事な
く前記ウェーハの挿入容易化とともに、該挿入時におけ
るウェーハと支持棒が衝接する恐れを極力低減し、且つ
、熱処理時のウェーハの不良の原因を除去する。

等の種々の著効を有す。

【図面の簡単な説明】

第２図は本発明が適用される半導体ウェーハ保持装置を
示す斜視図、第１図（ａ）乃至（ｄ）は本発明の実施例
に係り、（ａ）乃至（Ｃ）は支持棒の製造手順を示し、
（ｄ）はウェーハ収納状態を示すウェーハ保持装置断面
図である。 第３図（ａ）及び（ｂ）は他の実施例に係り、（ａ）は
要部斜視図、（ｂ）はウェーハ収納状態を示す断面図で
ある。 第４図（ａ）及び（ｂ）は第３の実施例に係る支持棒で
、（ａ）は製造手順を示す平面図と正面図、（ｂ）はウ
ェーハ収納状態を示す断面図である。 第５図（ａ）（ｂ）（ｃ）は従来技術に係る支持棒の製
作手順を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は溝切削状態を
示す作用図、（Ｃ）は切削後の外形形状を示す斜視図で
ある。 第６図は前記支持棒を用いて形成したウェーハ保持装置
を示す概略図、第７図は他の従来技術に係るウェーハ保
持装置を示す概略図である。 第１図 （ｄ） 第２図 第３図 （ｂ） 第６＠ 第７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）軸方向に沿って多数のウェーハ挿入溝を刻設した少
   なくとも一つの支持棒を有する半導体ウェーハ保持装置
   において、前記ウェーハ挿入溝を半導体ウェーハの周縁
   を保持する第一の溝部と、該第一の溝部にウェーハを案
   内する第二の溝部とから構成するとともに、該第二の溝
   部を略支持棒周面に沿って弧状に形成した事を特徴とす
   る半導体ウェーハ保持装置 ２）前記第二の溝部を、第一の溝部の側端底部の前後ま
   で延在させた請求項第１）項記載のウェーハ保持装置 ３）上記第一溝底部凸面で形成されることを特徴とする
   請求項第１）項記載のウェーハ保持装置４）上記第一溝
   底部が支持棒の全周に亙ることを特徴とする請求項第１
   ）項記載のウェーハ保持装置５）軸方向に沿って多数の
   ウェーハ挿入溝を刻設した少なくとも一つの支持棒を有
   する半導体ウェーハ保持装置において、半導体ウェーハ
   の周縁を保持する溝部が、その開口側を徐々に拡幅化し
   て形成されるウェーハ案内部位を介して支持棒周面と連
   接可能に構成するとともに、該案内部位を前記溝の側端
   底部まで延在させて形成した事を特徴とする半導体ウェ
   ーハ保持装置 ８）前記案内部位が断面Ｒ状又はテーパ状である請求項
   ５）項記載のウェーハ保持装置