JPH0254924A - 半導体ウエーハ積載治具 - 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、ポート又はマザーポートとして機能するウェ
ーハ積載治具に係り、特に耐熱セラミックで形成された
ウェーハ搬送体により炉芯管より搬出入可能に形成され
た半導体ウェーハ８１ａ治具に関する。

「従来の技術」 従来より、例えば略円形状の半導体ウェーハ表面に処理
ガスを流しながら、略４００−１４００℃前後の高温雰
囲気下で加熱処理を行う、酸化、拡散、気相生長、アニ
ール等の半導体製造工程は公知であり、この種の製造工
程では量産性の向上と搬送容易化を図る為に前記ウェー
ハを整列配置可能なウェーハポートを用い、更に近年に
おいてはウェーハ処理枚数の増加を図るとかハンドリン
グを容易にする為に、前記ポートを複数個搭載させるマ
ザーポートを用いて多鞠枚のウェーハの加熱処理を行っ
ている。

一方近年の熱処理装置においては、ポートと炉芯管との
摺擦に起因するパーティクルの発生等を防止する為に、
基側に設けた駆動部により片持支持され、該駆動部によ
り炉芯管３の軸線方向に沿って往復動回部に構成した搬
送アームを用意し、該アームの先側上面に、ポートを搭
載した状態で炉芯管内に装入した後、そのままアームと
半導体ウェーハ群を炉芯管に対し非接触の状態を維持し
ながら熱処理を行う、いわゆるポート中空加熱処理方式
と、炉芯管内に所定位置まで装入したアームを所定量下
降させて前記ポートを炉芯管内周面上にａ鐙させた後、
前記搬送アームのみを炉芯管より抜き出して熱処理を行
う、いわゆるソフトランディング（ポート設置加熱処理
）方式が提案されているが、いずれの熱処理方式におい
ても１片持支持された搬送アームの先側にポートを載設
する構成を取る為に、重量負担が大であり、而も前記搬
送体は高温雰囲気下に曝される為に、耐熱性も必要とさ
れる。

かかる条件を満足させる為に、従来より高強度であり而
も高温で変形する事がないＳＩＣ（炭化珪素）材又はＡ
ｌ２０３（アルミナ）等の耐熱性セラミック材を用いて
前記搬送体を形成している。

「発明が解決しようとする課題」 しかしながら耐熱性セラミック材は高温下に曝されると
不純物を発生し易いという欠点を有する為に、該セラミ
ック材で形成された搬送体上にポートにより整列保持さ
れたウェーハを搭載して熱処理を行った場合、前記搬送
体より飛散した不純物がウェーハ表面に付着し、ミクロ
の製品欠陥の原因となる。

又前記ウェーハの製品品質の向上を図る為には、熱処理
工程中の熱分布の均熱化を図る事が必須の要件であるが
、ＳｉＣ材やＡｌ１０３等のセラミック材は石英ガラス
に比較して熱伝導性が良好な為に、而も該セラミック材
により形成される搬送体はウェーハを加熱処理する高温
雰囲気域から常温下にある炉芯管外まで延在する構成を
採る為に、前記高温雰囲気域より搬送体を伝って炉芯管
外へ熱が逃げ易く、この為前記高温雰囲気域の均熱維持
を図るのが困難であり、結果として前記搬送体上に直立
配置しているウェーハの垂直方向に沿って（搬送体より
遠去かる方向に沿って）熱分布のバラツキが生じマクロ
の製品品質が低下する。

他方また、焼結セラミックである炭化珪素やアルミナは
、多数の気孔を含む構造のものであるために、不純物を
取り込み易いとか、あるいは摩擦や劣化によってパーテ
ィクルを発生し易く、これによりウェーハに悪影響を与
える問題もある。

本発明はかかる従来技術の欠点に鑑み、半導体ウェーハ
積載治具を有効に活用して耐熱セラミック、で形成され
たウェーハ搬送体の前述した各種欠点を解消せんとした
番をその目的とする。

即ち、搬送体全体を石英ガラス材で包被する事なく、ウ
ェーハへの不純物の付着や熱分布の不均一化等の欠点を
解消し得る事が可能な半導体つ工−ハ積載治具を提供す
る事を目的とする。

「課題を解決する為の手段」 本発明はかかる技術的課題を達成する為に下記構成要件
からなる発明を提案する。

■本発明に係るウェーハ積載治具Ａは複数のウェーハを
搭載回旋に形成した、ポート又はマザーポートとして機
イ艶する石英ガラス体１から構成される。

■そして本発明は特に、前記石英ガラス体ｌが前記耐熱
セラミック製ウェーハ搬送体２の少なくともウェーハ塔
載部位２０を実質的に包被可能に、炉芯管３軸線方向に
沿って延設する中空体で構成した点を第１の特徴とする
ものである。

この場合少なくともウェーハ塔載部位２０を実質的に包
被するとは、該耐熱、セラミック製のウェーハ搬送体２
より発生する不純物がウェーハ５に付着するのを実質的
に防止する程度に隠蔽されていればよく、従って中空体
の下面側等のウェーハ５と対面しない側の一部が開口さ
れている場合も本発明の技術的範囲に含まれる。しかし
ながら、より好ましくは前記石英ガラス体１を、入口端
側が開口された中空鞘状体から形成するとともに、該鞘
状体の開口部より前記搬送体２が石英ガラス体１内に嵌
入出可能に構成するのがよい。

■そして本発明の第２の特徴とする所は、好ましくは前
記石英ガラス体ｌのウェーハ５搭載部位２０と対面する
位置に、炉芯管３軸線とほぼ直交する面上に沿って一又
は複数の石英ガラス製板状部材Ｂ、６′を固設した点に
ある。

この場合前記板状部材８？６°は、炉芯管３人口側のみ
に取付けてもよいが、好ましくは１石英ガラス体１の長
手方向両端側に固設する事により本発明の効果が円滑に
達成される。

「作用」 かかる発明によれば、耐熱性セラミック材の搬送体２を
用いつつも、ウェーハ搬送体２の高温雰囲気下に曝され
る部分を中空石英ガラス体ｌにより実質的に包被させた
為に、熱処理によりセラミック材より発生した不純物を
前記石英ガラス体ｌにより封止させる事が出来、この結
果搬送体２より派生した不純物やパーティクルの飛散が
石英ガラス体１により阻止され、ウェーハ５表面に不純
物が付着する恐れを除去する事が出来、ミクロの製品欠
陥が大幅に低減し得る。

特に石英ガラス材は前記したようにセラミック材に比較
して均熱性が高く、而も該セラミック材の高温雰囲気下
に曝される部分を実質的に隠蔽する如く石英ガラス体ｌ
がセラミック材周囲を包被している為に、ウェーハ収納
区域の熱が搬送体ｚ側に伝熱する事なく石英ガラス体１
により遮熱され、結果としてウェーハの均熱維持を容易
に図るπが出来及びウェーハ表面の熱分布特性の変動を
防止し得、マクロの製品品質が大幅に向上する。

特に本発明は請求項２）に記載したように、石英ガラス
体ｌのウェーハ搭載部位２０と対面する位置にほぼ直立
させて石英ガラス製板状部材６，６゛を配置したが故に
、ウェーハ収納区域２５が前記石英ガラス体１と前記板
状部材６，６′に挟まれ実質的に閉鎖空間となる為に、
ウェーハ収納域２５の均熱維持とウェーハ５表面に不純
物が付着する恐れを除去する東が出来、ミクロとマクロ
の製品品質が大幅に向上する。

この結果前記搬送体２は周囲に石英ガラス管を被塑する
二重管構成を採る必要がない為に重量負担の軽減と熱容
量の低下を図る事が出来、結果として加熱処理時間と消
費電力の低減とともにつ工−ハ処理枚数を大にした場合
においても搬送体２が大きくたわむ専なく、結果として
搬送体２先端が炉芯管３内周面に接触したり、破損した
りする恐れを除く事が出来る。

又前記石英ガラス体１は中空体で形成されている為に、
そのまま炉芯管３内周面その他の部位に設置する喉が出
来、結果として設置面積が大になる為にソフトランディ
ングのようにその状態で加熱処理をしても脚部材ｌのよ
うに溶着する恐れが大幅に低減するとともに、炉芯管３
軸線方向に沿って延設する中空体であるが故に、前記ウ
ェーハ搬送体２の往復動により前記石英ガラス体１を脱
着させる４１が可能であり、搬送工程の自動化と無人化
が達成出来る。

「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図は、本発明の実施例に係るウェーハ積載治具を用
いた熱処理装置を示し、その全体構成を簡単に説明する
に、Ａは高純度石英ガラス材で形成されたウェーハ積載
治具として機能するマザーポートで、複数枚のウェーハ
５を整列保持する一又は複数のカセットポート４を搭載
可能に構成している。

２は炭化珪素材で形成されたウェーハ搬送体２で、第５
図に示す如く、部側をガイドレールＢに沿って移動可能
な駆動部７に取付け１片持支持状態で炉芯管３軸線方向
に往復動可能に構成されている。

炉芯管３は公知のように周囲に発熱体８が囲繞され、炉
芯管３内に収納したウェーハ５に所定の熱処理を施すよ
うに構成されている。

次に前記ウェーハ搬送体２及びマザーポートＡの形状に
ついて詳細に説明する。

ウェーハ搬送体２は、六個の駆動部７取付は位置より直
線状に伸びる円管状の筒部２１と、その先側に前記筒部
２１の弧状部位２０を徐々に拡幅化して形成される連接
部２２を介して直線方向に延設する断面円弧状の先側部
位２０が形成し、そして前記連接部２２の上面側を開口
する事なく封止して強度性の向上を図っている。

先側部位２０は、炉芯管３内径よりやや小径にして且つ
ウェーハ５直径より大なる曲率半径で断面円弧状に形成
するとともに、該挿入部２３の長さをポート本体として
機能する石英ガラス体１長さと同等か僅かに大に設定し
、更にその短手幅を後記するガラス体ｌに対応させて幅
広に形成するとともに、必要に応じガラス体開口部ｌｌ
内への挿入容易化を図る為にその先端側をＲ状に形成す
る。

一方マザーポートＡは第２図及び第３図に示すように石
英ガラス体ｌと該ガラス体ｌの入口端と出口端に垂直に
固設した略円板状の石英ガラス製板状部材６．６′から
なる。

石英ガラス体１は炉芯管３軸線方向に沿って直線状に延
設する断面略円弧状の中空鞘状体で形成するとともに、
入口端側を開口し、該開口部１１よりポート中空部１２
内に前記搬送体先側部位２０が嵌入山可俺に形成する。

中空部内面と搬送体先側部位表面との間のクリアランス
は、これが小さすぎると前記嵌入出の操作が困難になる
のみならず、熱膨張係数の差から石英ガラス体の破損が
起るおそれがあるし、一方大きすぎるとセラミック搬送
体から揮散する汚染成分を隠蔽する効果がそこなわれる
ようになるので、設計に当っては必要最小限のクリアラ
ンスとすることが望ましい。

又石英ガラス体ｌの上面側両側縁１ａは平面状に形成さ
れカセットポート４がガタつく事なく搭載可能に構成す
るとともに、前記ポート中空部１２の上面側を搬送体２
先側部位２０上面と面接触可能に同径の円弧で形成する
。そして更に前記石英ガラス体１の出口端側は均熱性維
持の面で封止させるのがよいが必要に応じて開口させ、
ポート中空部１２内を処理ガスが流れるように構成して
もよい。

板状部材６．Ｂｏは、遮熱効果を高める為に泡入り石英
ガラス板で形成され、そしてその形状を石英ガラス体１
外径より僅かに大にして且つ炉芯管３内径より小なる円
板状に形成するとともに、−の板状部材Ｂはその下側周
縁を石英ガラス体ｌ上面に沿って削成し、該板状部材８
を前記石英ガラス体りの入口端上面に直立状態に固設す
る。又前記出口端側に位置する板状部材６′はその下側
周縁をポー）Ａ底端形状沿って削成し、石英ガラス体１
出口端側を封止可能に固着している。

尚、板状部材６°は図面に示すように円板の両側を僅か
に削成して長円状に形成してもよく、これによりウェー
ハ搬送体２先端部分においては、僅かな重量負担の増加
でもたわみ量が多くなる為に、これを解消する事が可能
となる。

第４図は本発明の実施例に係る！ｉ！Ｉ藏治具をウェー
ハポートとして機能させた他の実施例で、前記石英ガラ
ス体１の上面両側縁及び上面中央部に、長手方向に平行
に延設する３本の支持棒１４を固設し、該支持棒１４に
多段状にウェーハ５保持溝１５を刻設し、ウェーハポー
トＡ’として機能させている。

次に上記第１図に示した処理装置の作用を第５図に基づ
いて筒単に説明する。

第５図はポート中空加熱処理方式の動作手順を示し、先
ずウェーハ５を整列保持したカセットポート４を搭載し
たマザーポートＡを図示しない炉芯管３人口側延長線上
の任意個所に載置した状態で、前記ポート中空部１２内
にウェーハ搬送体２の先側部位２０を挿入させた後、前
記ポートＡ及びウェーハ５が炉芯管３内周面に接触しな
い位置まで搬送体２を昇動させ、次にこの状態でガイド
レール８に沿って搬送体２を炉芯管３内に装入して搬送
体２基側に取付けた蓋体１０により閉塞させた後、その
まま搬送体２と半導体ウェーハ５群を炉芯管３に対し中
空保持状態を維持しなから熱処理を行う。

この際前記搬送体先側部位２０の高温雰囲気下に曝され
る部分がマザーポートにより隠蔽し、更に石英ガラス体
１の長手力向両端側には板状部材６゜６°直を配置され
ている為に結果としてウェーハ収納域２５を実質的に閉
鎖する事となる為に、搬送体２から発生する不純物が該
ウェーハ収納域２５内に侵入するのを防止する事が出来
る。

又熱処理は公知のように炉芯管３内に処理ガスを流しな
がら行われる訳であるが、前記石英ガラス体ｌの長手力
向両端側には板状部材６．６′直立配置されている為に
いわゆるガス流緩衝板としても機能し、ウェーハ５前面
に直接処理ガスが衝突する事なく、該処理ガスが板状態
と炉芯管３内周間の空隙を通過しながら均等な濃度分布
で各ウェーハ５と接触する事が可能となる。

元に戻り、前記熱処理終了後搬送体２を炉芯管３軸線方
向に沿って退出させ、任意個所で搬送体２を下降させ且
つ設置した後、前記搬送体２をマザーポートＡより抜出
させて次の動作に移る。以下これを綴り返す。

従ってかかる実施例によれば、前述した本発明の効果が
円滑に達成し得る事が理解される。

「効果」 以上記載の如く本発明によれば、搬送体を耐熱性セラミ
ック材で形成した場合においても該セラミック材の高温
雰囲気下に曝される部分を実質的に隠蔽する事が出来る
為に、搬送体より発生した不純物のウェーハ５表面に付
着する恐れの除去とウェーハ表面の熱分布特性の変動を
防止し得、ミクロとマクロの製品品質が大幅に向上する
。

′　この結果前記搬送体を、周囲に石英ガラス管を被覆
する二重管構成を採る事なく耐熱性セラミック材のみで
形成する事が出来る為に、結果として省部品点数化と小
型化、更には加熱処理時間と消費電力の低減を達成出来
る。

又前記積載治具を中空体で形成した為に、そのまま炉芯
管内周面その他の部位に設置する事が出来、結果として
設置面積が大になる為にソフトランディングのようにそ
の状態で加熱処理をしても脚部材のように溶着する恐れ
が大幅に低減するとともに、該治具が炉芯管軸線方向に
沿って延設する中空体であるが為に、前記ウェーハ搬送
体の往復動により前記石英ガラス体を脱着させる事が可
能であり、搬送工程の自動化と無人化が達成出来る。

等の種々の著効を有す。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係る熱処理装置を示す斜視図
、第２図及び第３図は第１図に示したマ第４図は本発明
に係る石英ガラス体をウェー７１ポートとして機能させ
た実施例を示す斜視図である。 第５図は第１図に示した処理装置の作用を示す動作説明
図である。 Ａ：ウェーハ積載治具　ｌ：石英ガラス体２：ウェーハ
搬送体 ３：炉芯管　５：ウェーハ ６．６°：石英ガラス製板状部材“

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）耐熱セラミックで形成されたウェーハ搬送体により
   炉芯管より搬出入可能に形成された半導体ウェーハ積載
   治具において、複数のウェーハを直接又は間接的に搭載
   可能に形成した石英ガラス体からなり、該石英ガラス体
   が前記ウェーハ搬送体の少なくともウェーハ塔載部位を
   実質的に包被可能に、炉芯管軸線方向に沿って延設する
   中空体で形成した事を特徴とする半導体ウェーハ積載治
   具２）前記石英ガラス体のウェーハ搭載部位と対面する
   位置に、一又は複数の石英ガラス製板状部材をほぼ直立
   させて固設した請求項１）記載の半導体ウェーハ積載治
   具 ３）前記石英ガラス体が、入口端が開口された中空鞘状
   体からなり、該開口部より前記搬送体が石英ガラス体内
   に嵌入出可能に構成した請求項１）記載のウェーハ積載
   治具 ４）前記石英ガラス製板状部材が、石英ガラス体の長手
   方向両端側に固設されている請求項２）記載のウェーハ
   積載治具 ５）耐熱セラミック搬送体を用いて炉芯管内に搬入出さ
   れる石英ガラス体からなる半導体ウェーハ積載治具にお
   いて、該石英ガラス体が複数のウェーハを直接又は間接
   的に塔載可能で且つ炉芯管軸線方向に形成された少なく
   とも一端開口の中空鞘構造を有し、そして前記石英ガラ
   ス体の少なくとも開口側に石英ガラス製板状部材を固設
   するとともに、前記耐熱セラミック搬送体の先端が前記
   一端開口より中空鞘状の石英ガラス体内に嵌入出可能に
   形成したことを特徴とするウェーハ積載治具