JPH02123736A - 縦型熱処理炉用ウェハボート - 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］ この発明は、酸化炉、ＣＶＤ、拡散炉等の半導体ウェハ
の熱処理炉に用いられるウェノ）ボートに関する。

［従来の技術］ 熱処理炉は、ウェハ表面に酸化膜、ＣＶＤ膜等を形成す
るための装置で、炉の形状によって縦型炉及び横型炉が
あるがいずれの場合においてもウェハは通常石英製のウ
ェハボートに約１００〜２００枚はど搭載した状態で炉
内に搬送され処理される。

−船釣な縦型熱処理炉用ウェハボート１０は第５図に示
すように、二つの面板２０．３０間に設けられた複数の
支柱４０から成り、各支柱４０にはウェハを保持するた
めの溝６０が所定ピッチで長手方向に直角に設けられて
いる。

又、支柱の熱変形を防止するため、支柱間に補強部材５
０が設けられている。横型熱処理炉用のウェハボートの
場合は、水平状態で取扱いがなされるため、ボートの長
手方向に直角に作用するボート及びウェハの重量の支持
部はボートの長手方向に必要箇所設けることが容易であ
り、通常、搭載するウェハ数に応じ４〜８箇所程度の支
持部を持っている。しかし、縦型熱処理炉では、ウェハ
ボートが反応管に押入（搬入）された状態ではボートが
ほぼ垂直であるため支柱４０は長手方向の軸に対し垂直
方向の荷重負荷がなく、又、縦型熱処理炉の特性を生か
す上で、横型熱処理炉用のウェハボートの様なボート及
びウェハの重量支持部を多数設けて非対称形となること
は上下方向に流れる反応ガスの流れの均一性、及び断面
均熱性が阻害されるため、この様な支持部は特にその目
的のためだけには設けられてない。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、このような縦型熱処理炉用のウェハボートに
おいても、ウェハの移し替えはウェハの移し替え時間を
短縮するためウェハボートをほぼ水平にして行われる。

この場合、下側となる支柱にはウェハの荷重がほぼ均等
にかかるが、上側の支柱には下側の支柱の荷重方向の変
形に伴い補強ロッド５０を介して荷重が伝達されるので
、これが集中荷重として作用するため上側の支柱の強度
的負荷が増大される。

例えば、第６図に示すように補強ロッド５０で中央を連
結され、且つ各々その両端を支持された２本の支柱４０
Ａ、４０Ｂをモデルとして下側の支柱４０Ｂに等分布荷
重ｗ　ｋｇ／ａｍがかかる場合を考えると、補強ロッド
５ｏの位置では支柱４０Ｂの荷重方向への変形δＢと補
強ロッド５ｏを伝達する集中荷重Ｐによる支柱４０Ａの
変形δいとはほぼ等しく、且つ支柱４０Ｂの変形δＢは
概略等分布荷重Ｗによる変形と補強ロッド５０を伝達す
る反力Ｐによる変形との和であるといえるので、この関
係より支柱４０Ａ、支柱４０Ｂに生ずる最大曲げモーメ
ントＭＡ、ＭＢを求めると、　ＭＡ、　ＭＢはそれぞれ となる、（但し、Ｑは支柱４０Ａ、４０Ｂの長さを表わ
す。） すなわち、実際に荷重のかかる支柱４０Ｂより支柱４０
Ａの方が最大曲げモーメントが大きくなっていることが
わかる。

ところで、実際のボートにおいて各支柱には前述のよう
に、ウェハを保持するための溝が設けられているため、
このような曲げモーメントが作用した場合、ウェハ収納
溝内の底部のコーナに応力集中が起こる。すなわち、第
７図（ａ）（ｂ）に示すように支柱４０Ａではこのよう
な曲げモーメン１〜によって上側では圧縮力が、下側で
は引張力が負荷され、それが溝底部６１のコーナ６２に
集中する。ここで１通常石英ガラス等の圧縮強度は非常
に大きいので問題とならないが１曲げ強度及び弓張強度
はそれに比べかなり小さいため集中荷重のかかる支柱４
０Ａが強度的にクリティカルになる。

特にウェハの大径化、一つのボートへ搭載するウェハ数
の増加に伴ないこのようなボートの支柱の強度が重要な
問題となる。

支柱の強度を上げるために支柱の直径を大きくし、曲げ
剛性を大きくすることが考えられるが支柱直径が大きく
なることにより支柱の熱容量が増加し、熱処理炉及びウ
ェハの温度特性に影響を与えるため望ましくない。

この発明は縦型熱処理炉用ウェハボートの持つこのよう
な問題を解決し、強度的に優れ且つ定量的なボート設計
が可能であるウェハボートを提供することを目的とする
。

［課題を解決するための手段］ このような目的を達成する本発明のウェハボートは、多
数のウェハ保持溝を刻設してなる複数の支柱と該支柱を
支持する支持部とを備えたウェハボートにおいて、前記
ウェハ保持溝はその底部コーナが所定の曲率を有するこ
とを特徴とする。

ここで、ウェハＷのエツジ断面形状は第４図に示すよう
な曲線をしており、その形状は厚さＤを直径とする円弧
に近似できる。すなわちその曲率半径Ｒはほぼウェハ厚
さＤの１／２と近似できる。

従って、溝底部７に当接するウェハＷのエツジがチッピ
ングを生じないために、溝底部コーナ８の曲率半径ｒは
ウェハエツジの近似的曲率半径Ｒとの兼ね合いで決定す
ることが必要であり、この値ｒは適用されるウェハによ
って異なるが、通常のウェハの場合０．２〜０．４ｍｍ
が適当である。

［作用］ 応力集中と曲率半径ｒとは略反比例の関係にあり、曲率
半径ｒ岬Ｏのコーナでは応力集中が非常に大きいが、曲
率を設けることにより溝底部コーナへの応力集中は急激
に減少し、全体として強度が増加したことになる。

しかも溝底部コーナーの曲率半径ｒとウェハエツジの近
似的曲率半径Ｒとがほぼ等しいので、ウェハエツジにチ
ッピングを発生させる要因を除外できる。

［実施例］ 以下、本発明を縦型熱処理炉用ウェハボートに適用した
一実施例について図面を参照して説明する。

第１図に示すウェハボート１は材料としては、石英ガラ
スやＳｉＣが用いられ両端の面板２と３及び面板２と３
の間に設けられた４本の支柱４１．４２．４３．４４と
から成り、各支柱のうち２本４１．４２はウェハの出入
が可能なように広い間隔で設けられ、それぞれ他の２本
４３．４４との間に各支柱の熱変形を防止するため、補
強ロッド５が取り付けられている（第２図）。更に各支
柱４１〜４４にはウェハを保持するための保持溝６が所
定ピッチで刻設されている。保持溝６の形状、ＯＴｄ及
び深さｈは搭載するウェハのサイズに応じて設計される
が、第２図及び第３図に示す実施例ではその断面形状は
入口が広い略Ｙ字状であり、支柱４１．４２．４３．４
４の中心位置を越えない範囲で４〜６ｍｍ程度の深さに
刻設される。輻ｄはウェハＷの厚さＤの略２倍である。

更に、溝底部７の２つのコーナ８はそれぞれ直角ではな
く、所定の曲率半径ｒで形成されている。

曲率半径ｒは大きいければ大きいほどコーナ８への応力
集中が少ないが、ウェハエツジのチッピングを防止する
ため、ウェハサイズとの兼ね合いで定められ、例えば直
径５又は６インチのウェハでは通常厚さが０．６〜０　
、７　ａｍであり、ｒの値は０゜２〜０．４龍が適当で
ある。

以上のように構成されるウェハボート１は多数の、例え
ば１００枚のウェハをての溝６で保持し。

面板２が下になるように縦型炉内に挿入される。

すなわち、炉内においてウェハは水平に保持された状態
で熱処理される。この場合、各支柱４１〜４４に軸と垂
直方向の荷重負荷はなく、４本の支柱の各溝全体に一枚
のウェハの荷重がかかるだけなので強度は問題とならな
い。

一方、ウェハボート１から処理済のウェハを取り出し、
未処理ウェハを搭載させる時は、ウェハボートを第１図
に示すようにほぼ水平にして面板２と３を下方より支持
してウェハの移替えが行われる。この場合は例えば１０
０枚のウェハ全体の荷重が下側の支柱４３．４４にはほ
ぼ等分荷重として作用するが、上側になる支柱４１．４
２には前記のように補強ロッド５を介して伝達される荷
重が集中荷重として作用する。

この際、支柱に刻設された溝６底部のコーナ８が曲率半
径ｒを有しているため、応力集中が然るべく緩和され、
支柱強度を相対的に増加することができる。

以上、縦型炉用のウェハボートについて説明したが、本
発明は横型炉用のウェハボートに適用できることはいう
までもない。

［発明の効果］ 以上の説明からも明らかなように本発明のウェハボート
においては、ウェハ保持溝への応力集中を減少させるこ
とができるので結果としてウェハボートの強度を上げる
ことができ、ウェハボートの破損等を防止できる。

又、全体としてウェハボートの強度を上げることができ
るので、従来と同程度の強度をより小径の支持柱にて達
成することが可能であり、その場合ウェハ熱処理時の熱
特性を上げることができる。

更に、ウェハサイズ、搭載量に対応したウェハボートの
定量的な設計が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明が適用されるウェハボートの一実施例の
側面図、第２図は同実施例の断面図、第３及び第４図は
それぞれ第１図のウェハ保持溝の拡大断面図、第５図は
従来の一般的な縦型熱処理炉用ウェハボートの斜視図、
第６図はウェハボートの支柱への荷重を示すための構成
図、第７図（ａ）、（ｂ）はそれぞれ従来のウェハボー
トの支柱の部分的斜視図及びウェハ保持溝部の拡大断面
図である。 １・・・・・・・ウェハボート ２・・・・・・・面板（下部） ３・・・・・・・面板（上部） ４１．４２．４３．４４・・・・・支柱５・・・・・・
・補強ロッド ６・・・・・・・ウェハ保持溝 ７・・・・・・・溝底部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　多数のウェハ保持溝を刻設してなる複数の支柱と該支
   柱を支持する支持部とを備えた縦型熱処理炉用ウェハボ
   ートにおいて、前記ウェハ保持溝はその底部コーナが所
   定の曲率を有することを特徴とする縦型熱処理炉用ウェ
   ハボート。