JPH02272725A - ウエーハ保持装置、該装置を用いたウエーハ搬出入方法、主として該搬出入方法に使用する縦形ウエーハボート - 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」 本発明は、半導体製造工程に用いられるウェーハ保持装
置、ボートを介して多数枚のウェーハを熱処理装置より
搬出入する方法、及び該方法等に好適に使用される縦形
ウェーハボートに関す−る。

「従来の技術」 近年、ウェーハの大口径化が進むに連れ、半導体製造工
程の自動化と省設置面積化を図る為に、炉管軸線をほぼ
垂直に設定した縦形熱処理炉と多数枚のウェーハを上下
に積層して保持する縦形ウェーハボートとを用い、該ボ
ート内に保持させたウェーハ群を熱処理装置より搬出入
させながら拡散その他の所定の熱処理を行う縦型熱処理
装置が開発されている。

そしてかかる縦型熱処理装置に用いられる保持ボートに
は炉内に中量状態で所定の熱処理を行う吊架方式の保持
治具と、炉内の保温筒上に載置させて熱処理を行う載置
方式の保持治具に区分けされるが、後者の保持治具は一
般にウェーハ外径より僅かに大に形成した円板状の基台
に、多数の保持溝を刻設した保持棒を垂直に複数本立設
させ、前記保持溝を介して該保持棒上に多数枚のウェー
ハを積層保持可能に構成している。

従ってかかる保持治具においては従来の横型保持治具の
ようにウェーハを垂直に立設させてその下端側を保持溝
にて保持するのではなく、前記ウェーハを略水平状態に
維持した状態でその片側周縁を保持溝を介して保持する
構成を取る為に、該保持溝を刻設した保持棒等に印加さ
れる荷重応力が保持棒軸線と一致せず基台中心側に向は
斜め方向に印加される事となる。

面も該保持治具は一般に１，０００〜１．２００°Ｃ前
後の熱処理温度下で軟化し易い高純度の石英ガラス材に
より形成されている為に、前記積層ウェーハ枚数を大に
した場合、前記保持溝を刻設した保持棒等が傾斜してし
まう恐れがあり、結果として前記ウェーハの積層枚数を
それ程多くする事が出来ないという欠点を有す。

かかる欠点を解消する為に、特開昭６０−１８９８３０
号において、前記石英ガラス材で形成した治具本体内に
、ＳｉＣ材その他の耐熱性材料で形成した芯体を内封し
、該芯体によりその周囲を被包する石英ガラス製保持棒
等の傾斜を防止せんとした技術が開示されている。

「発明が解決しようとする課題」 しかしながら前記従来技術のように耐熱性芯体全体を石
英ガラス材からなる治具本体で被包した構成では、治具
洗浄時の洗浄液の侵入を防ぐ為に＃熱性芯体を被包する
治具本体を密封封止構造にする必要があり、更に熱処理
時の内部空間の熱膨張による破壊を防ぐ為に、前記治具
本体の内部空間を実質的に真空下に置く必要があり、結
果として該治具の製造工程が煩雑化する。

又例え真空封止した場合にも耐熱性芯体自体も石英ガラ
ス材に比較して熱膨張が大な為に、該熱膨張を考慮して
常温下において治具本体内形より相似的に小に、言い換
えれば所定空隙を介して芯体を治具本体内に内封しなけ
ればならず、この事は例えば洗浄時のように前記治具を
揺動させる場合に前記治具本体と芯体間が衝接し、これ
により破損やクラックが発生してしまう場合があり、洗
顔等が困難となる。

さて前記縦型治具においては前記ウェーハを略水平状態
に維持した状態でその片側周縁を保持溝で保持する構成
を取る為に、前記保持溝の腹面側（支持棒軸方向）に多
大の応力が印加される市となり、この状態で繰り返しウ
ェーハの加熱処理を行うと、永年使用により前記保持溝
にダレ等が生じ易くその劣化度合は従来の横型治具に比
較して大であり、又フッ酸、硝酸等による洗浄液により
前記溝部が拡がり且つ劣化レウエーハ保持が困難になっ
たり、又該劣化部にピンホールが発生し洗浄液が治具内
空隙部に侵入し使用が困難になる事があり、この為前記
劣化部分の交換若しくは修理が頻繁化するが、前記従来
技術のように芯体を内封すると、その劣化した治具本体
の交換に、内封した芯体を一々取外して行わなければな
らず保守作業が煩雑化する。

本発明はかかる従来技術の欠点に鑑み、加熱処理時の変
形を阻止しつつ治具製造作業、洗浄作業、及び修理その
他の保守作業の容易化を図ったウェーハ保持装置、該装
置を用いたウェーハ搬出入方法、主として該搬出入方法
に使用する縦形ウェーハボートを提供する事を目的とす
る。

「課題を解決しようとする手段」 Ａ、ウェーハ保持装置に関する発明 さて前記従来技術はいずれもボートと耐熱芯体が一体化
されている為に前述したような不具合が派生したもので
あり、そこで本発明はかかる発想を全く変え、請求項１
）において第１図に示すように前記ウェー７１３０を保
持するボート２０と耐熱芯体１０を別体に構成し、前記
芯体１０を所望の工程時好ましくは加熱処理工程時のみ
前記芯体１０がボート２０内に内挿回部に構成したもの
である。

かかる技術手段によれば、加熱処理時において前記芯体
１０のウェーハ３０と対面する側は全て石英ガラス製の
ウェーハボート２０に包被されている為に、前記従来技
術と同様な高品質の熱処理が可能であるとともに、前記
両部材１０．２０は基本的には別体に構成されている為
に、熱処理による表面汚染が生じた場合には該ウェーハ
ボート２０のみ取り出して洗浄すればよく、又同様に永
年使用により前記保持溝２２にダレ等が生じた場合にお
いてもウェーハボート２０のみを交換すればよく、結果
として芯体１０とボート２０を一体化したものに比較し
てランニングコストが大幅に低下する。

Ｂ、ウェーハ３０＠出入方法に関する発明又前記ボート
２０と耐熱芯体１０は第４図に示すように洗浄時のみ分
割可能に組み合わせておく事も可能であるが、好ましく
は前記耐熱性芯体１０を熱処理装置５０側の保温筒５１
上に固設又は載設させた状態で公知の搬送手段を利用し
て前記ウェーハボート２０のみを熱処理装置５０外に搬
出入させる事により、下記記載のような作用効果が派生
し、好ましい。

そこで請求項３）においてウェーハ３０を塔載したボー
ト２０の内部に耐熱性芯体１０を内挿した状態でウェー
ハ３０の加熱処理を行った後、前記耐熱性芯体１０を熱
処理装置５０側に残量させた状態で前記ウェーハボート
２０のみを熱処理装置５０外に搬出入する事を特徴とす
るウェーハ搬出入方法を提案している。

かかる技術手段によれば加熱処理時においては前記ボー
ト２０内に耐熱性芯体１０が内挿状態にある、為に、請
求項１）と同様な効果を得るとともに、前記耐熱性芯体
１０を熱処理装置５０側に残量させた状態で前記ウェー
ハポー）２０のみを搬出入可能に構成している為に、芯
体１０を一体的に組込んだ装置に比較して重量負担の大
幅軽減につながるとともに、熱処理による表面汚染が生
じた場合には該ウェーハボート２０のみを洗浄すればよ
く、又同様に永年使用により前記保持溝２２にダレ等が
生じた場合においてもウェーハボート２０のみを交換す
ればよく、結果として芯体１０を一体化したものに比較
シテランニングコストが大幅に低下する。

又ＳｉＣ材で形成される芯体１０は石英ガラス製のボー
ト２０に比較して格段に高価であるが、本発明によれば
−の芯体１０に対し、複数のボート２０群を用意し、適
宜交換して使用可能に構成する喜により、製造コストの
大幅低減につながるのみならず、洗浄又はウェーハ３０
移し変えの際に他のウェーハボードを使用して処理の続
行が出来る為に、インターバルタイムが短くなり生産性
の大幅向上につながる。

又外観デザインの異なる複数のボート２０を使用する４
Ｓも可能である、これにより、ウェーハ３０サイズと枚
数の変更が容易である。

尚前記請求項１）乃至３）記載の発明はいずれも縦型加
熱炉に好適に使用されるものであるが、これのみに限定
されず横形加熱処理装置５０にも適用可能である。

Ｃ９縦形ウェーハボート２０に関する発明請求項５）は
前記各発明に好適に用いられる縦形ウェーハボート２０
を提供するものであり、その特徴とする所は第１図に示
すように下面側が開口２３ａされ熱処理装置５０側の所
定位置に載設可能な台座部２３と、該台座部２３上面周
縁側より垂直に立設させ内部に台座側の下面開口２３ａ
と連通する空洞部２１ａを有する鞘状体２１よりなり、
該鞘状体２１の側壁面にウェーハ保持溝２２を多段状に
刻設するとともに、前記台座２３下面開口２３ａより前
記鞘状体２１内に耐熱性芯体１０が嵌挿可能に構成した
点にある。

尚、前記ウェーハ保持溝２２を刻設した鞘状体２１、の
形状は特に限定されず、例えば前記鞘状体２１を一側が
開口２３ａされた弧状中空周壁若しくは連接された複数
の中空棒体により形成する事も出来る。

又前記開口２３ａ部が処理ガス下流側に位置するように
加熱処理装置５０内のガスの流れ方向を設定するのがよ
い。

又前記耐熱性芯体ｌＯは、ＳｉＣ材のみに限定する事な
く、Ｓｉ材、Ａｌ２Ｏ３若しくはこれらを含有する混成
体等を用いる事が出来る。

かかる発明によれば前記請求項り乃至４）に記載した各
発明の作用効果を得るとともに、前記耐熱性芯体１０の
下面１１ａ側は、ウェーハボート２ｏには被嵌されてい
ないが、該下面１１ａは一般的には保温筒５１等に載置
され而も処理ガスの下流側に配置されている為に、該下
面１１ａ側より不純物が発散して処理炉５０内を汚染す
る恐れは全くない。

「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１図及び第２図は本発明の実施例に係る縦形ウェーハ
保持装置を示し、前記したようにＳｉＣ材からなる耐熱
性芯体ｌＯと５僅かな空隙を介して前記芯体１０の下面
１１ａを除く外周囲を被嵌可能に形成した石英ガラス製
ウェーハボート２０よりなる。

前記芯体１０は円板状の基板１１と該基板１１の片側周
縁部位より垂直に立設する円棒状の３木の補強部材１２
からなり、そして前記各補強部材１２は夫々周方向にＢ
Ｏ３隔てて且つその内縁側に沿って形成される内接円か
ウェーハ３０外径より僅かに大になる位置より夫々垂直
に立設させる。

ウェーハボート２０は、下面側が開口２３ａされた円蓋
状をなし処理装置５０内の保温筒５１上に載設可能な台
座２３と、該台座２３上面周縁側より垂直に立設させ内
部に台座２３側の下面開口２３ａと連通ずる空洞部２１
ａを有する中空管状の鞘状体２１と、該鞘状体２１上端
部を連接するリング状の固定部材２４からなり、台座２
３は下面２３ａが開放され前記耐熱性芯体１０の基板１
１外径より僅かに大なる相似形の内部空間２３をもって
中空状に形成するとともに、その周面上側に鍔部２５を
拡径し、該鍔部２５下側にフォーク状の搬送治具４０が
挿入可能に構成する。

又前記鞘状体２１は、上端が封止された３本の中空管か
らなり、各中空管の側壁にウェーハ保持溝２２を上下に
多段状に刻設し、該鞘状体２１側方よりウェーハ３０が
装入保持可能に構成する。

そして前記鞘状体２１はその肉厚を保持溝２２深さより
大に設定し、該保持溝２２が空洞部２１ａまで貫通しな
いように形成する。

かかる構成により、ウェーハボート２０は前記芯体ｌＯ
の下面１１ａ側を除く外周囲を被嵌する事が出来る訳で
あるが、ウェーハボート２０下面側が全面開放されてい
る為に、前記芯体ｌＯを熱処理装置５０側に残量させた
た状態で、搬送治具４０を利用してウェーハボート２０
のみを搬出入する事が出来る。

次にかかるウェーハ保持装置を用いたボート搬送手順に
ついて第２図及び第３図に基づいて説明する。

先ず、第２図及び第３図（■）に示すようにＳｉＣ材か
らなる耐熱性芯体ｌＯを内挿した石英ガラス製ウェーハ
ボート２０を保温筒５１上に設置した状態で上方より処
理ガスを流しながら加熱処理を行った後、保温筒５１を
支持する基台５２下方に設けた周回軸５３とともに、前
記ボート２０を下方に降下させ（■）、炉芯管５４内部
空間を開放した後、前記周回軸５３を利用して半周回さ
せた後上方に上昇させる事により前記ボート２０を基台
５２及び保温筒５１とともにボート取り出し位置に位置
せしめる。尚、５５は炉芯管である。（■） 次に前記ウェーハボート２０の鍔部２５下側にフォーク
状の搬送治具４０を挿入した後、周回軸５３を利用して
基台５２を下方に降下する事により、保温筒５１ととも
に耐熱性芯体１０が下方に降下し、ウェーハボート２０
のみがウェーハ３０を載置した状態で搬送治具４０Ｊ：
に保持される事となる。（■）そして前記搬送治具４０
を介してウェーハボート２０を他の位置に移動した後、
ウェーハ３０を装填した他のウェーハボート２０を前記
搬出入位置に位置せしめ、次に下方に位置している耐熱
性芯体１０を基台５２とともに上昇させて前記ボート２
０内に内挿させつつ、該ボート２０の台座２３が保温筒
５１上に載設するまで上昇させる。

前記上昇終了後搬送治具４０を抜出させて、再度前記動
作手順を逆に行いながら、所定の加熱処理を行う。

そして前記加熱処理中に、他の位置に移動させたウェー
ハボート２０よりウェーハ３０の取り出し及び再装填を
行い、次のボート２０搬出入動作に備える。

第４図は前記搬出入動作は芯体１０をボート２０と一体
化させて行い、洗浄若しくは保守作業工程時のみ、両者
を分割可能にした他の実施例で、前記芯体１０の底端側
を段差状に縮径させるとともに、前記ウェーハボート２
０の下端側内周面に螺子条２Ｂを刻設し、該螺子条２Ｂ
に、前記芯体１０の縮径部１３に係合可能なリング体２
７を取外し自在に螺合させる車により、前記芯体１０と
ウェーハボート２０を一体的に昇降させる事が可能とな
る。

「発明の効果」 以上記載した如く本発明によれば、前記ウェーハを保持
するボートと耐熱芯体を別体に構成し、主として加熱処
理時においてのみボート内に耐熱性芯体が内挿可能に構
成した為に、加熱処理時におけるボート変形阻止とその
補強と、治具製造作業、洗浄作業、及び修理その他の保
守作業の容易化という二律背反的な作用を効果的且つ円
滑に行う事の出来るものである。

等の種々の著効を有す。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の実施例に係る縦形ウェーハ
保持装置を示し、第１図（＋１）　　（ｂ）（Ｃ）は夫
々ウェーハボート、耐熱性芯体、及びこれらを組み合わ
せた保持装置の斜視図、第２図、は耳保持装置を加熱処
理装置内に載置した状態を示す正面断面図である。第４
図はその変形例を示す正面断面図である。第３図は第１
図に示すつ工−ハ保持装置の搬出入動作手順を示す作用
図である。 １１：基板　２１：鞘状体　１０：耐熱性芯体２０：ウ
エーハボート２２：ウェーハ保持溝第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）前記ウェーハを保持するボートと、耐熱芯体を別体
   に構成し、前記芯体を少なくとも所望の工程時に、少な
   くともボートのウェーハ保持部位内に内挿可能に構成し
   たウェーハ保持装置 ２）前記所望の工程が加熱処理工程である請求項１）記
   載のウェーハ保持装置 ３）ウェーハを塔載したボートの内部に耐熱性芯体を内
   挿した状態でウェーハの加熱処理を行った後、前記耐熱
   性芯体を熱処理装置側に残量させて前記ウェーハボート
   のみを熱処理装置外に搬出入する事を特徴とするウェー
   ハ搬出入方法 ４）前記ウェーハボートがウェーハを上下に多段状に積
   層配置された縦型ボートである請求項３）記載のウェー
   ハ搬出入方法 ５）下面側が開口され熱処理装置側の所定位置に載設可
   能な台座部と、該台座上面周縁側より垂直に立設させ内
   部に台座側の下面開口と連通する空洞部を有する鞘状体
   よりなり、該鞘状体の側壁面にウェーハ保持溝を多段状
   に刻設するとともに、前記台座下面開口部より前記鞘状
   体内に耐熱性芯体が嵌挿可能に構成した石英ガラス製縦
   形ウェーハボート ６）前記鞘状体が中空弧状壁若しくは複数の中空棒体か
   らなる請求項５）記載の縦形ウェーハボート