JPH0325925A - ＳｉＣ質ウェーハ積載ボート - 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〕 本発明は半導体工業等で利用されるＳｉＣｉｔウェー八
積載ボートの形状の改良に関する。

〔従来の技術〕

半導体関連工業では、生産能率アップのために、高温で
短時間処理を含む工程が増加しており、例えば、シリコ
ンウェーハを石英ガラス製のボートに積載して酸化、拡
散、アニール等の熱処理を、８００〜１２００℃の炉内
で行うが、石英ガラス製ボートは高温軟化によるボート
の変形、酸処理によるウェーハ挿入溝の形成の際に溝幅
のバラッキが派生する等の理由で、特定条件の下でのＳ
ｉ含漫質ＳｉＣ製ボートの需要も少しずつ増している。

しかしながら、前記ＳｉＣ製ポートも、第４図および第
５図に示す如く、形状的には断面半円形状および台形を
雛形とする石英ガラス製ボートと同様の形状を踏襲して
おり、第４図に示す円形断面の積載棒状部材（２）を全
て脚部材（４）で固定した構造のボート、および第５図
に示すボートそのものの断面が円形状のものが存在する
が、当該積載棒状部材を固定する両端の支持板は一枚板
状部材が使用された。

〔発明が解決しようとする問題点〕

Ｓｉ含浸質ＳｉＣあるいは自焼結ＳｉＣ材料を石英ガラ
ス製ボートの代替品として使用した場合の最も問題にな
る課題は熱衝撃性の低いことであり、石英ガラス材料の
耐熱衝撃性が１０００℃程度の温度差でも製品の折損、
破損に至らないのに対し、Ｓｔ含浸質ＳｉＣ材料の場合
には、その熱膨張率の高さに起因して、温度差４００℃
以上では材料中にマイクロクランクを生じて製品が破損
する現象が頻発する。

上記、Ｓｉ含浸質ＳｉＣ材料の不具合は、ウエーハ挿入
溝を形成するウエーハ積載棒状部材が、その断面の単純
な円形を溝形成により切り欠く結果、断面係数を低下し
、発生応力による全体変形が大きくなることにも起因し
ている。

従って、機械的応力を受けた場合にＳｉＣ質ウェーハ積
載ポートの発生応力が許容応力を越える場合には、全体
変形を抑制できず折損等の現象が容易に派生する。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明では上記問題点に鑑み、ＳｉＣ質ウェーハ積載ボ
ートが使用中に受ける高熱作用下の熱応力歪を減殺する
ための形状的な変更を検討し、石英ガラスより熱膨張率
が大きいために実用が難しかったＳｉＣ質材の利用を可
能にするボート構造が根本的に再設計される。

Ｓｉ含浸質ＳｉＣをシリコンウェーハ積載ボート材料と
して用いる場合、その構或を、複数本の積載棒状部材と
支持板および脚部材の組み合わせとすることにより熱容
量を軽減し、また支持板間に偶数の脚部材を設置し、且
つ最外１本づつのみを前記偶数の脚部材で貫通支持する
ことにより耐熱衝撃性を高め得る。

即ち上記ボートの組み合わせ構成におけるタイトな一体
構造および固定部分を可能な限り省略し、変形拘束を緩
める遊び部分から熱応力歪が解放される構造を開発した
。

上記に詳述したように、石英ガラス代替Ｓｔ含浸質Ｓｉ
Ｃを材料とする板と棒の接着構造体である本発明のボー
トは、シリコンウェーハ積載時の精度を維持するのが困
難となる石英ガラス製ボートの構造的欠陥を脱却し、ま
た円筒の半割、あるいは三分割体にシリコンを含浸した
従来ポートに見られた形状が制約されること、重量が大
きいこと、精度が得られ無い等の欠点を補うことができ
、機械的応力を軽減して克服課題の耐熱衝撃性向上が可
能となる。

シリコンウエーハ積載ボートの汎用材となっている石英
ガラスのように、容易に溶接等の可能な材料では、軽量
化および材料の節約等の観点から九棒の溶接形状を採る
ことが多く、また、Ｌｏｗ　Ｐｒｅｓｓｕｒｅ　Ｃ　Ｖ
　Ｄ工程のように反応ガスの流れが重要な製造因子とな
っている工程では、ガス流通解放断面積を広げるために
、ウエーハ積載部の切り欠き部の大きい方が好ましいが
、以上のボート設計因子はＳｉ含浸質ＳｉＣを材料とし
て用いる場合にも充分に考慮しなげればならない。

そこで本発明では、第１図および第１図（Ａ，Ｂ，Ｃ，
Ｄ）に示す如く、複数本の積載棒状部材を（２）間に結
合した両端部支持板（１）の線対称的に区分される当該
積載棒状部材（２）をそれぞれ貫通結合する対の脚部材
（４）で構或されるウエーハ積載ボートにおいて、当該
ウエーノ＼積載ボートをＳｉ含浸質ＳｉＣよりなるＳｉ
Ｃ質材で形成し、前記支持板（１）の中央部にスリ・ノ
ト（３）を設けるとともに当該スリット（３）を跨ぐ把
手部（１ａ）で当該支持板（１）を一体保持し、上記複
数本の積載棒状部材（２）の最外部材の１本（２ａ）づ
つのみを貫通保持する脚部材（４〉で構威される構造に
より、積載棒状部材（２）の伸縮および支持板（１）に
加わる変形応力の拘束を軽減させることに或功した。

また、第３図に示す複数本の積載棒状部材（２）の全て
を偶数の脚部材（４）で支え、両端の支持板（１）の中
央部にスリット（３）を設けるとともに支持板（１）を
一体維持する把手（ｌａ）で熱歪を柔軟に吸収する構造
のものも同様の効果が期待できる。

尚、自焼結質ＳｉＣ材と、Ｓｉ含浸質ＳｉＣ材との比較
では、後者の製造工程における収縮が極めて小さい特質
があることから、接着一体化の上で後者がより良いと言
える。

〔作用および実施例〕

（実施例ｌ） 第１図および第１図（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）に示す如く、４
本のφ１０ｍｍのＳｉ含浸質ＳｉＣよりなる積載棒状部
材（２）を逆台形形状に配列し、両端を１５ｍｍ厚の支
持板（１〉に接着固定する。

当該支持板（１〉には逆台形形状を二分割する形で垂直
にスリソト（３）を設けるとともに把手（１ａ）で一体
維持し、且つ把手（ｌａ）が熱歪を柔軟に吸収する構造
体とする。。

同様に１５ｍｍ厚の２枚の脚部材（４）により前記４木
の積載棒状部材（２）の逆台形の長辺角に位置する最外
片の２本（２ａ）を固定するとともに、残りの逆台形の
短辺角に位置する中側の２本（２ｂ）は、装置両端の支
持板（１）のみにより固定し、浮き構造を持たせる。

上記構造により装置全体が緩い構造を有するため高温処
理の際に発生する熱応力歪が装置緩み部で解放されるの
で優れた耐熱衝撃特性を示す。

表ｌは上記記述を実証するデータで、第５図の従来の一
体型のパイプ形状を加工して製造した半円形断面の例、
第３図の支持板、積載棒状部材、脚部材より構或され、
４木の積載棒状部材を全て脚部材により固定した従来例
に、支持板のスリットを加えた例、第ｌ図の４木の積載
棒状部材の内、下方２本が脚部材で固定されておらず、
しかも支持板のスリットを加えた本発明によるボートを
、１■５０℃の炉の中へ出入りを繰り返すヒートサイク
ルテストを行った結果であり、破損に至るまでのサイク
ル数を示している。

尚、炉の中への出入り速度は、全て２００８ｍ／ｍｉｎ
である。

表１ （実施例２） 一般に材料に荷重による機械的応力が負荷された場合に
発生する応力は、Ｍを曲げモーメント、Ｚを断面係数と
して、σ＝Ｍ／Ｚで記述される。

従って、機械的応力を軽減するには、断面係数Ｚを大き
くすれば良い。

円形断面で断面係数を大きくするには、断面積を大きく
することが有効であるが、製品の軽量化という観点から
考えると、限界があり実用的ではない。

上記、材料力学的な考察から、ウェーハ積載用の溝が形
成される積載棒状部材（２）に関して、従来使用されて
いる円形断面でなく他形状により断面係数を大きくする
ことが望ましい。

即ち、積載棒状部材（２）の断面形状を、第２図に示す
如く、軽暖化の要請を｝員なわない範囲で、長方形（５
）とし、且つ断面の長辺を垂直方向に配置したＳｉＣ質
ウエーハ積載ボートを開発した。

本実施例の長方形積載棒状部材形状（５）により、断面
積を大幅に変更することな＜、ｌ析面係数が増加し、更
にこれに起因して製品強度も高まるので、より優れたＳ
ｉＣ質ウェーハ積載ボートを得ることができる。

表２は従来の円形断面積載棒状部材（２）と、本発明の
長方形断面積載棒状部材（５）の断面積と断面係数の関
係を示す。

本発明の長方形断面積載棒状部材（５）は、断面積の２
０％の増加は見込まれるものの、従来例の２倍の断面係
数を有することが明らかになった。

表３は、上記２例に就いて長さ６０ｃｎａの積載棒状部
材（２）および（５）の中心に３　ｋｇの集中荷重を負
荷した場合の発生応力を比較したものであり、本発明の
長方形断面積載棒状部材（５）の発生応力は従来例の１
／２に軽減される。

尚、本実施例の曲げモーメンｌ−Ｍは、Ｍ＝３×６　０
　／　４　＝　４　５　ｋｇ−ｃｒｓである。

表４は、上記２例に就いて温度１００〜９００℃の条件
で熱サイクルを繰り返し賦与した場合の折損に至るまで
の回数を比較したものであり、明らかに本発明の長方形
断面積載棒状部材（５）が耐熱寿命性で優位である。

表４ 表２ 表３ 本実施例では、積載棒状部材の断面形状を長方形、本数
を４本としたが、上記諸条件は本実施例に限定されない
のは当然のことである。

〔発明の効果〕

本発明のＳｉＣ質ウェーハ積載ボートは、熱応力歪を拘
束せずに解放する柔構造を特質とするから、石英ガラス
質ウェーハ積載ボートの特徴を備える上に、高温処理条
件における熱衝撃性に優れ、また軽量化が可能であり、
スリット部分の大きさの自由度が高（　、Ｌｏｗ　Ｐｒ
ｅｓｓｕｒｅＣ　Ｖ　Ｄにも対応可能であるとともに自
動移載システムにも適用でき高温度処理工程を含む諸工
業の要請に答え得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のＳｉＣ質ウェーハ積載ボートの全体図
、第ｌ図（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）は各々その上面図、底面図
、正面図、側面図を示し、第２図は本発明のＳｉＣ質ウ
ェーハ積載ボートの積載棒状部材を長方形の断面構造と
したもの、第３図は脚部材を全て脚部材により固定した
従来例に、支持板のスリソトを加えた構造を示し、第４
図は従来の組み立て型ボートの斜視図、第５図は従来の
一体型のパイプ形状のボートを示す。 第１図 （１）支持板 （１　ａ）歪吸収把手 （２）積載棒状部材 （２ａ）固゛定積載棒状部材 （２ｂ）浮き構造積載棒状部材 （３）スリソト （４）脚部材 （５〉断面長方形積載棒状部材 菓４図 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、複数本の積載棒状部材を間に結合した両端部支持板
   の線対称的に区分される当該積載棒状部材をそれぞれ貫
   通結合する対の脚部材で構成されるウェーハ積載ボート
   において、当該ウェーハ積載ボートをＳｉ含浸質ＳｉＣ
   よりなるＳｉＣ質材で形成し、前記支持板の中央部にス
   リットを設けるとともに当該スリットを跨ぐ把手部で当
   該支持板を一体保持することを特徴とするＳｉＣ質ウェ
   ーハ積載ボート。 ２、上記複数本の積載棒状部材の最外部材の１本づつの
   みを貫通保持する脚部材で構成されることを特徴とする
   ＳｉＣ質ウェーハ積載ボート。