JPH04188617A - シリコン製ウエハ支持ボートの製造方法 - 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］ 本発明はウェハ支持ボートに関し、特に半導体ウェハを
支持する保持ロッドと固定板とを接合により固定したシ
リコン製ウェハ支持ボートに係わる。

［従来の技術と課題］ 周知の如く、半導体デバイスの高集積化、高性能化が進
むにつれて高温熱処理に使用可能で、かつ高純度である
大口径ウェハの支持ボートの要求が高まっている。これ
に伴い、特に炉内温度の均熱性に優れ、大口径ウェハを
使用する高集積・高性能デバイスの製造に適している縦
型炉か使用されている。また、近年、自動化が進歩しそ
の対応のため、著しく高精度に加工されたボートか使用
されている。

従来、ウェハ支持ボート（組立式支持具）としては、実
公昭５９−４０４４３号公報が知られている。このボー
トは、間隔をおいて配置された一対の側枠部材と、この
側枠部材間を延びる複数本の支持ロッドとからなり、前
記支持ロッドの各々に複数個のウェハ装着溝を間隔をお
いて形成したことを特徴とするものである。

こうした構成のウェハ支持ボートによれば、製作の容易
性、耐高温性、耐熱衝撃性１部品交換性等の利点を有す
る。しかしながら、かかるボートによれば、支持ロッド
と側枠部材間に隙間かできるため、ウェハ移動やボート
搬送時にボートのゆれ、変形が生じ、更にはウェハの落
下が起きる恐れがある。また、支持ボートの変形による
ウェハとの擦れならびにボート接合部の擦れに起因して
パーティクル（ダスト）か発生して、拡散処理等のウェ
ハの高温熱処理時にウェハに対しパーティクルの４４着
か生しる等の弊害か生しる。更に、自動化にあたって枠
の変形のため、ウニ／＼の挿入。

取出しにあたって必要な精度維持、擦れの減少が困難で
ある。

また、従来、ウェハ支持ボートとしては、実公昭８２−
３４４３９号公報が知られている。このボートは、両端
に柄を形成し、この柄に係止凹部を有した複数のシリコ
ン棒と、ウェハを支持するだめの複数の溝を有した石英
ガラス製の側枠からなり、前記シリコン棒の柄か前記側
枠に設けた取付穴に挿入したことを特徴とするものであ
る。

こうした構成のウェハ支持ボートによれば、確かにボー
ト容積の縮小化、これに伴なう炉内温度の制御の容易化
、低価格化、溶着による固着の容易性・確実性等の利点
を有する。しかしながら、シリコン棒の材質であるシリ
コンと側枠の材質である石英ガラスの熱膨張係数の差に
よって、側枠にクラックまたは破損か生じるなどの問題
点を有する。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、拡散処理等
の高温熱処理時における耐変形性、耐熱衝撃性に優れ、
ウェハ汚染を著しく低減でき、更にはクラック発生、保
持ロッドと固定板との接合部の破損を回避できるウェハ
支持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］ 本発明は、半導体ウェハを保持する保持溝を有する複数
のシリコン製保持ロットと、これらの保持ロッドの両端
に配置されてこれらの保持ロットを直接的な接合により
固定する２つのシリコン製固定板とを具備することを特
徴とするウェハ支持ボートである。

本発明において、保持ロットと固定板の直接的な接合は
、例えば保持ロッドと固定板との接合部に厚さ０．００
１μｍ〜２０μｍのガラス化層を形成することによって
達成できる。ここで、ガラス化層の厚みが例えばｏ、ｏ
ｏｔμｍ程と薄い場合は、接合部の平面性の精度上の点
から固定板の凹部面と保持ロッドの突起部面にはカラス
化層はつけても、実質充分な接合の作用か得られない。

逆に、ガラス化層の厚みか例えば２０μｍと厚い場合は
、上記接合部の平面性をそれ程考慮する必要はなく、固
定板の凹部面と保持ロッドの突起部面にガラス化層をつ
ければ、より高強度な接合となる。また、接合部にテー
パをつけると、保持ロッドと固定板接合の非平坦性及び
非嵌合性を解消できる。

［作用コ 本発明において、保持ロッドと上・下固定板の接合部に
８１０２膜を形成した場合、９００〜１３００℃の熱処
理を行うことにより、Ｓｉ（固定板）−Ｓｉ（保持ロッ
ド）界面、５ｉ−５ｉＯ□界面で０及びＳｉの拡散移動
が生し、これにより各界面が接合される。なお、５ｉ０
２膜か薄い程、接合面の平坦度あるいは両面の凹凸対応
度が重要となる。つまり、ＳＬ単結晶を溶融温度より低
温で熱処理することにより、Ｓｉ単結晶を変質させるこ
となく直接的に接合することができる。

本発明によれば、拡散処理等の高温熱処理時における耐
変形性、耐熱衝撃性に優れ、ウニ・＼汚染を著しく低減
でき、更にはクラック発生、保持ロッドと固定板との接
合部の破損を回避できるウェハ支持ボートか得られる。

〔実施例］］ 以下、本発明の実施例１に係る縦型ボートを第１図〜第
４図を参照して説明する。ここで、第１図は縦型ボート
の全体図、第２図は第１図の平面図、第３図は第１図の
ホードに用いられる保持ロッドの説明図、第４図は要部
の説明図である。

図中の１，２は、夫々互いに平行に配置された円形のシ
リコン製上固定板、下固定板である。これらの固定板］
、２には、夫々例えば４本の保持ロット３の両端を装着
するための凹部１ａ、２ａが設けられている。前記保持
ロット３は例えばＣＺ法により形成された単結晶シリコ
ンからなる。

この場合、単結晶シリコンには結晶粒界が存在しないた
め、耐汚染性か著しく良好である。

前記保持ロッド３の両端には、前記上固定板１の凹部１
ａ、下固定板２の四部２ａと嵌合するための突起部３ａ
が設けられている。前記保持ロッド３の長手方向には、
夫々等間隔で半導体つｚ’＼４の周縁部を係止する保持
溝５が設けられている。

前記保持ロッド３の突起部３ａを除く上面、下面、及び
固定板１の凹部１ａ面を除く下面、固定板２の四部２８
面を除く上面には、ガラス化層としての例えば厚さ１８
μｍの５ｉｎ２膜６が形成されている（第４図参照）。

ここで、５ｉｎ２膜６は、保持ロッド３と上固定板１．
下固定板２との接合部を鏡面研磨した後、研磨面にＬＰ
ＣＶＤ法により下記条件で形成し、更に１３００℃で熱
処理することにより形成した。

Ｓ　ｉ　ｌ、Ｑ　２　Ｈ２；　　２０４１１　／１ｎＮ
２０　；　　４０ｆｆ　／ｉｊｎ 処理温度：９００℃ 処理時間；　　３０Ｈｒ 上記実施例１に係るウェハ支持ボートによれば、保持ロ
ッド３の突起部３ａを除く上面、下面、及び固定板１の
凹部１ａ面を除く下面、固定板２の凹部２ａ面を除く上
面には、例えば厚さ１８μｍの５ｉｎ２膜６が形成され
ているため、上・下固定板１，２にクラックか発生した
り、接合部に破損か発生するのを回避できる。また、保
持ボード３と上・下固定板１．２のいずれもシリコン製
であるため、拡散処理等の高温熱処理時における耐変形
性、耐熱衝撃性に優れ、またパーティクル等の不純物に
よるウェハ汚染を著しく低減できる。

事実、上・下固定板及び保持ロッドの材質が夫々Ｓ１の
場合の本発明、及び同材質で楔を用いた組立方式による
従来について、ウェハの自動移載。

ボート搬送連続１０回における接合部、接着部からのパ
ーティクルを調べたところ、従来の場合０．３μｍ以下
のパーティクルが２５個、０．３〜０．５μｍのパーテ
ィクルが１８個、０．５〜１．０μｍのパーティクルが
７個、１．０μｍ以上のパーティクルが２個であるのに
対し、本発明の場合いずれの粒径のパーティクルも存在
しないことが確認できた。

これらの結果により、本願発明が従来に比べて優れてい
ること事が明らかである。

［実施例２］ 実施例２では、保持ロッド３と上固定板１．下固定板２
との接合部を鏡面研磨し、研磨面にＣＶＤ法により下記
条件でＳｉＯ２膜を堆積させ、組み立て後、接触部に荷
重（Ｉ　Ｋ　ｇ／ｃｍ’　）をかけた状態で１０００℃
以上Ｓｉ融点以下の温度（１３００℃）で熱処理を施し
、保持ロッド３の突起部を上固定板１．下固定板２の凹
部に嵌合した。

０２　　（ｄｒｙ）；　　２０Ｊ７／ｗｉｎ処理温度−
８００℃ 処理時間；　　３０ｍ１ｎ 但し、上記５ｉｎ２膜の厚みは０．０１μｍであった。

［実施例３］ 実施例３では、保持ロッド３と上固定板１．下固定板２
との接合部を鏡面研磨し、接触部を下記条件の５ｉｎ２
スラリー（濃度８０％）の中に浸し、乾燥させた後組立
て、接触部に荷重（ＩＫｇ／Ｃ■２）をかけた状態で１
０００℃以上Ｓｉ融点以下の温度（１３００℃）で熱処
理を施し、保持ロッド３の突起部を上固定板１．下固定
板２の凹部に嵌合した。

粒径；０．０２〜０．１μｍの非晶譬Ｓ　ｉ　０２溶媒
；純水 但し、接合後の上記ＳｉＯ□膜の厚みは１μｍであった
。

［実施例４］ 実施例４では、保持ロッド３と上固定板１．下固定板２
との接合部を鏡面研磨し、ＨＦ処理を行い、水洗を行う
ことにより自然酸化膜を成長させた後、組み立て、接触
部に荷重をがけた状態で１０００℃で熱処理することに
より形成した。このときのＳｉＯ□膜の厚みは、０．０
０２μｍであった。

［比較例１］ 比較例１では、保持ロッド３と上固定板１．下固定板２
との接合部を鏡面研磨した後、研磨面にＣＶＤ法により
下記条件で５ｉｎ２膜を堆積し、組み立て後、接触部に
荷重をがけた状態で１ｏｏｏ”ｃで熱処理することによ
り形成した。

Ｓ　ｉ　Ｃ９２Ｈ２；　　２０１　／５１ｎＮ２０　；
　　４０ｐ　／ａｆｎ 処理温度；８００℃ 処理時間；　　　５Ｈｒ 但し、上記Ｓ　ｉＯ２膜の厚みは２２μｍであった。

ところで、上記実施例１〜４及び比較例１について、９
００℃に保持した炉からシリコンボートを３００　ｓｒ
ｓ／　ｓｉｎの速さで連続に炉入れ炉出しを行った。こ
の結果、実施例１〜４ではいずれも連続炉入れ炉出しを
５０回行ったが、接合部の破損等は全く認められなかっ
た。これに対し、比較例１ではサイクル３回で接合部が
破損した。

なお、上記実施例では、保持ロッドと固定板との接合部
に５ｉｎ２膜が形成されている場合について述べたが、
これに限らず、Ｓ　ｉ　０２膜が形成されていない場合
についても同様な効果が期待できる。また、固定板と保
持ロッドの組み合わせもＭ４図のものに限らず、第５図
、第６図及び第７図に示すものでもよい。

〔発明の効果〕 以上詳述した如く本発明によれば、保持ロッドと固定板
とを接合により固定することにより、拡散処理等の高温
熱処理時における耐変形性、耐熱衝撃性に優れ、ウェハ
汚染を著しく低減でき、更にはクラック発生、保持ロン
ドと固定板との接合部の破損を回避できるウェハ支持ボ
ートを提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る縦型ボートの全体図、
第２図は第１図のボートに用いられる保持ロッドの説明
図、第３図は第１図の略平面図、第４図は第１図の要部
の説明図、第５図〜第７図は保持ロッドと固定板との種
々の形態を示す説明図である。 １．２・・・固定板、ｌａ、２ａ・・・凹部、３・・・
保持ロッド、３ａ・・・突起部、５・・・保持溝、６・
・・ＳｉＯ□膜。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第３図 ′Ｒ７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 半導体ウェハを保持する保持溝を有する複数のシリコン
   製保持ロッドと、これらの保持ロッドの両端に配置され
   てこれらの保持ロッドを直接的な接合により固定する２
   つのシリコン製固定板とを具備することを特徴とするウ
   ェハ支持ボート。