JPH05326431A - 縦型収納治具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】１回の装填／抜き出し動作で全てのウエーハま
たはガラス基板が接触による破損やパーティクルの発生
がなく而もこれらが脱落する事なく常に正確かつ確実に
所定位置に位置決め保持可能であり、装填／抜き出し動
作の煩雑化を避けて、大口径、大面積のウエーハまたは
ガラス基板であっても積層ピッチを出来るだけ小さくと
ることが出来る縦型収納治具を提供する。 【構成】本発明は縦型処理装置内に設置される略半円筒
状の凹設区域を有し、内部に多段状の板状ガス流制御手
段を有する立設補助収納体２０と、該凹設区域に嵌合可
能な収納体本体１０とにより縦型収納治具１が構成され
て、ウェーハまたはガラス基板が前記多段状のガス流制
御手段と交互に配置可能に構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、縦型構造の熱処理装置
に用いられる半導体ウエーハ又は液晶等のガラス基板等
の板状体の収納治具に係り、特に複数の板状体を上下に
多数積層配置可能に構成した縦型収納治具に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、数１０〜１００枚程度の半導
体ウエーハを所定間隔存して配列保持した収納治具を、
加熱炉内に装入し、半導体ウエーハ上にシリコン酸化膜
やＰＮ接合部を形成する為の被膜形成処理や不純物拡散
処理等を行う熱処理装置は公知であり、この種の処理装
置においては省設置面積化、搬入搬出の際の石英屑の発
生防止、及び熱処理の均一化等を図る為に、石英ガラス
反応管の軸心が垂直に延びかつ該反応管と無接触の状態
で収納治具の搬入搬出が可能な、いわゆる縦型構造の熱
処理装置が提案されている。また、近年、大型の液晶基
板への被膜処理においても同様な理由から同じ構造の縦
型熱処理装置の利用が検討されるようになってきた。

【０００３】かかる熱処理装置においては、複数の半導
体ウエーハを上下に積層配置可能に構成した縦型収納治
具が用いられているが、かかる収納治具は一般に半円リ
ングの石英リング群を所定間隔で上下に積層配列したも
の、多段状にウエーハ溝を刻設した３〜５本の支柱を片
側によせて立設したもの等が存在するがいずれもウエー
ハ周縁を片側に偏って保持する構成の為に、ウエーハの
面内温度分布不均一や搬送もしくは熱処理時にウエーハ
の落下等の恐れがある。

【０００４】また、前記治具においてウエーハ同士が、
直接上下に対面する構成をとるために処理ガスの熱処理
時にウエーハ間を通過した際、ガスの流れがみだれると
ガスが上下に対面するウエーハから未制御な処理物質の
拡散移動の仲介を行たったり、上部ウエーハからの剥離
物質を運んで他のウエーハへの再付着を行い、ウエーハ
面の処理が安定せず結果として品質欠陥が多発すること
がある。又前記液晶板その他のガラス基板を処理する場
合も同様な治具を使用することから同様な落下の恐れや
品質欠陥の発生がある。

【０００５】かかる欠点を解消するために、例えば実開
平１−９３７２４号第１図及び第２図に示すように、５
本の支柱を片側によせて立設させるとともに該支柱内周
側に多段にコの字状の溝を刻設し、該溝にウエーハ外径
より僅かに大なる円形の仕切り板を支持固定し、該仕切
り板上に設けた受け片を介してウエーハを載設する構成
を取るものが考えられている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながらかかる従
来技術においてもウエーハの出し入れの必要性から片側
が完全な開放空間であるために、特に収納治具を回転し
ながら熱処理する装置にあってウエーハの落下のおそれ
が多分にある。また、片側が開放空間であることは、前
記支柱は常に周方向にたいして非対象に配置されること
になり、この結果支柱部分で熱の分布やガス流分布が不
均一になり、この結果周方向に形成された拡散処理や薄
膜形成等が不均一化し、高品質なウエーハ処理が不可能
となる。

【０００７】また、前記いずれの装置においても、狭い
保持空間にウエーハを１〜３枚づつ装填／抜き出しする
構成をとる必要があり、装填／抜き出し操作が煩雑化す
るだけでなく、装填時のウエーハと収納治具の一部との
接触による双方の破損の危険や処理の不良の原因となる
パーティクルの発生をさけるため、各積層配置されたウ
エーハのピッチ間隔を狭小にすることが困難となる。そ
して、この事は近年のようにバッチ処理における大量処
理を目的とする縦型の積層処理装置の極めて重要な欠点
ととなる。特に近年の面積の大きな大口径ウエーハやよ
り大きなガラス基板の処理においては、より顕著な致命
的な問題である。

【０００８】本発明は、かかる従来技術の欠点や問題に
鑑み、１回の装填／抜き出し動作で全てのウエーハまた
はガラス基板が接触による破損やパーティクルの発生が
ない装填／抜き出しが可能な縦型収納治具を提供するこ
とを目的とする。本発明の他の目的はウエーハまたはガ
ラス基板が脱落する事なく常に正確かつ確実に所定位置
に位置決め保持可能な縦型収納治具を提供することにあ
る。本発明の他の目的はウエーハまたはガラス基板上に
おけるガス流分布や熱分布の均一化を図り、良好な拡散
処理や薄膜形成等が可能な縦型収納治具を提供すること
にある。

【０００９】本発明の他の目的は、ウエーハまたはガラ
ス基板の装填／抜き出し動作の煩雑化を避けつつ、大口
径、大面積のウエーハまたはガラス基板であっても積層
ピッチを出来るだけ小さくとることが出来る縦型収納治
具を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明にお
いては、処理装置内に設置される、略半円筒状の凹設区
域を有する立設補助収納体と、該凹設区域に嵌合可能な
収納体本体とにより縦型収納治具を構成した点、前記立
設補助収納体が、多段状のガス流制御手段を有する点、
前記収納体本体が、前もって（例えば他の治具が熱処理
中）ウエーハまたはガラス基板を積層配置させる点、前
記収納治具を前記立設補助収納体に嵌合させることによ
り、前記ウエーハまたはガラス基板全周にわたり、前記
両収納体の一部をなす外被体を形成可能に構成するとと
もに、前記ウエーハまたはガラス基板が前記多段状のガ
ス流制御手段と交互に配置可能に構成した点、を特徴と
するものである。

【００１１】かかる技術手段によれば、前もって収納体
本体にウエーハまたはガラス基板を積層配置しておくこ
とにより、１回の装填／抜き出し動作で全てのウエーハ
の装填／抜き出し動作が大幅短縮化しかつ簡単化され
る。

【００１２】また、ウエーハまたはガラス基板の装填は
必ずしも縦型配置した状態で装填する必要がなく、自由
な配置形態で装填できしかもガス流制御手段を別体の立
設補助収納体側にもうけた為、ウエーハまたはガラス基
板の積層ピッチ間隔を極力狭小に設定することも可能で
ある。

【００１３】また、前記両収納体の嵌合によりウエーハ
またはガラス基板周方向全周にわたり外被体が形成され
ており、ガス流制御手段がウエーハまたはガラス基板と
交互に配置される為に、ウエーハ上におけるガス流分布
や熱分布の均一化をはかり、良好な拡散処理や薄膜形成
等が可能となる。

【００１４】さて請求項２記載の発明は、前記立設補助
収納体側に、収納体本体側に支持させた各ウエーハまた
はガラス基板の外周部をほぼ被覆可能な外形をもった輪
板または板状のガス流制御手段をもうけ、前記収納体本
体嵌合時に、該収納体本体側に設けたウエーハまたはガ
ラス基板支持溝と前記ガス流制御手段または、ウエーハ
またはガラス基板支持部と前記ガス流制御手段にもうけ
た切り欠きが嵌合可能に構成し、該ウエーハまたはガラ
ス基板とガス流制御手段が所定の空隙を持って配置可能
に構成した点にある。かかる発明によれば、ウエーハま
たはガラス基板の全周にわたり筒状の外被体が形成され
しかもガス流制御手段がウエーハまたはガラス基板の外
周部をほぼ被覆するため、熱分布の均等化やウエーハま
たはガラス基板の外周部におけるガス流分布のみだれを
防止均一化でき、またガス流制御手段とウエーハまたは
ガラス基板が一定の空隙をもって配置されるためにガス
流制御手段自体による熱分布の不均一も防止できるだけ
でなくガス流制御手段とウエーハまたはガラス基板との
接触による傷、パティクルの発生を防止でき、特に同一
ウエーハまたはガラス基板内の処理が均一な高品質のウ
エーハまたはガラス基板の形成が可能となる。また、ガ
ス流制御手段によりガスの流れを均一化できることによ
り結果としてガスが異なるウエーハまたはガラス基板表
面を通過し未制御な処理物質の拡散移動の仲介を行たっ
たり、上部ウエーハまたはガラス基板からの剥離物質を
運んで他のウエーハまたはガラス基板への再付着を行う
ことによるウエーハまたはガラス基板の品質欠陥を防止
でき、積層されたウエーハまたはガラス基板相互間の高
品質化を達成できる。

【００１５】また、請求項３記載の発明は前記立設補助
収納体側に、前記収納体本体側に支持させた各板状体
（ウエーハまたはガラス基板）の一部を支持可能な支持
部をもったガス流制御手段を設け、前記収納体本体嵌合
時に前記立設補助収納体側の支持部にて板状体を支持
し、該ボート本体に設けた板状体支持部と前記ガス流制
御手段が同一平面上で合致しつつ前記積層配置された板
状体間の空間を仕切り可能に構成した点にある。

【００１６】かかる発明においてもウエーハまたはガラ
ス基板の全周にわたり筒状の外被体が形成され、各ウエ
ーハまたはガラス基板がガス流制御手段により仕切られ
ているために熱分布の均一か、ガス流分布の均一かが達
成され、ガス流制御手段にウエーハまたはガラス基板の
一部を支持可能にしたために回転によるウエーハのがた
つきやガス流制御手段本体との接触によるパーティクル
の発生を防止でき、高品質のウエーハの形成が可能とな
る。

【００１７】

【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。

【００１８】図１は本発明の実施例に係る熱処理装置
で、１は内管３Ａと外管３Ｂからなる二重炉心管３で、
基台４上に設置可能に構成するとともに、該炉心管３内
の基台中心部に保温筒２を介して、内部にウエーハ10が
積層配置された縦型収納治具１を設置する。

【００１９】一方、前記縦型収納治具１設置位置と対応
する炉心管３周囲には螺旋管状の発熱体４を囲繞し、高
周波加熱可能に構成する。一方前記発熱体４囲繞位置下
方の炉心管３周面上には、図上右方にガス導入管31が、
左方にはガス導出管32が夫々配設され、前記ガス導入管
31から導入された処理ガスが内管3Aのガス穴33及び収納
治具1のスリット空隙15を通ってウエーハ表面と接触し
た後、内管3Aのガス穴33を通って導出管32より外部に排
出される。図２は前記熱処理装置に組込まれた縦型収納
治具の詳細構成を示し、該収納治具１は保温筒２上に設
置される収納体本体10と、ウエーハ積層配置した状態で
該収納体本体10に嵌合装着される立設補助収納体20から
なり、両者の組合せにて円筒状をなす収納治具が形成さ
れる。

【００２０】収納体本体10は、（Ｃ）に示すように中空
円筒体を縦方向に２つ割りして形成される断面半円状の
外被体11と、該外被体11の底面に固着され、該外被体11
と同径の円板状基板12と、該外被体11の内周面側にウエ
ーハピッチ間隔と対応するピッチ間隔で上下に積層固定
された多数枚のガス流制御板13から構成される。そして
前記外被体11はウエーハ外径より僅かに大なる内周径を
もって前記ガス流制御板13間に挟まれる周面夫々に弧状
のスリット空隙15を開口する。ガス流制御板13は第３図
（Ａ）に示すように、片側半円部を前記外被体11内周と
同径に設定し該外被体11に固着するとともに、他側半円
部をウエーハ径より僅かに小径になるようにその周縁を
削成して形成する。

【００２１】そして該ガス流制御板13上にウエーハ10が
載置可能な様に、他側半円部の中央先端片側半円部の左
右両側に受け片16を凸設する。立設補助収納体20は、収
納体本体10の外被体11と同径の半円筒状の外被体21と、
該外被体21の内周面側にウエーハピッチ間隔と対応する
ピッチ間隔で上下に積層固定された多数枚の半円リング
状のウエーハ支持部17から構成され、そして前記外被体
21についても前記支持部17間に挟まれる周面夫々に弧状
のスリット空隙15を開口し、一方前記支持部17はウエー
ハ９が設置可能に断面Ｌ字状段差部171をもって形成す
るとともに、該段差部171の中央部171aを凹設し前記ガ
ス流制御板13の受け片16が該凹設部171aに侵入可能に構
成する。尚、支持部17の取り付け位置は前記両ボート1
0,20を一体的に組込んだ際に両者がほぼ対面可能な位置
に設定する。

【００２２】次にかかる実施例の作用を説明する。先
ず、収納体本体10は第２図（Ｃ）に示すように保温筒２
上に設置しておく。一方立設補助収納体20には前記支持
部17に前もって多数枚のウエーハ９を搭載しておく。こ
の状態で第３図（Ａ）に示すように、ガス流制御板13取
り付け位置より僅かに上方にウエーハ支持部17が位置す
るように立設補助収納体20を収納体本体10側に水平に接
近当接させた後、該当接面に沿って下方に垂下させる。
この結果前記ウエーハ９は前記支持部17との載設位置か
ら外れ、収納体本体10側のガス流制御板13の受け片16上
に載置される。そして熱処理後、前記ウエーハ９を取り
出す際は前記と逆の動作を行なえばよい。

【００２３】従ってかかる実施例によればウエーハ９の
全周に亙りスリット空隙15を有する円筒状の外被体21が
形成され、又ガス流制御板13においても他側半円周部が
支持部17内周にきっちり嵌合される為に該ガス流制御板
13と支持部17との組合せが上下のウエーハ９間を仕切る
仕切板として機能するとともに完全に均等径となるため
に、熱分布の均等化、ガス流分布の均一化等が達成さ
れ、高品質のウエーハ９の形成が可能となる。尚、ガス
流制御板13は主として上段のウエーハ９の表面材の落下
に起因するウエーハ欠陥を防止するもので必ずしも必須
要件ではない。

【００２４】尚、本実施例の効果を確認するために、ウ
エーハピッチ５.５ｍｍ、ウエーハ１５０ｍｍ、肉厚０.
５８ｍｍ、ガス流制御板径（外径は筒内径と同じ１５２
ｍｍ、内径１３０ｍｍの輪板）、ウエーハ下方１.５ｍ
ｍにガス流制御板を配置するようにガス流制御板上に保
持ピンを設けた、本実施例を用意する。

【００２５】比較例１として、ガス流制御板を持たない
ピッチ５.５ｍｍで、片側開放４支柱支持の収納治具を
用いる。比較例２として、ガス流制御板をもったピッチ
５.５ｍｍので片側開放４支柱支持の収納治具を用い
る。これらにウエーハをエアーピンセットで手作業にて
移載を行い酸化膜の膜付け処理を行った結果、 比較例
１においては支柱部及びウエーハ周囲に膜の不良が多発
した。又比較例２においては支柱部に膜の不良が多発し
た、また、移載時による傷が要因と思われるピン周囲の
不良が多発したが、本実施例においては不良はみられな
かった。

【００２６】図４及び図５は水平方向のセッティング動
作のみで、収納体本体10Bと立設補助収納体20Bとを一体
化が可能な縦型収納治具１で、収納体本体10は、基板12
上に立設するスリット空隙15を有する外被体21Bと、該
外被体21の上面に取り付けた円板状のカバー体19と、前
記外被体11の内周面側にウエーハピッチ間隔より僅かに
下側に同一ピッチ間隔で上下に積層固定された多数枚の
ガス流制御板13Bから構成されるが、前記実施例と異な
り、受け片16は設けていない。立設補助収納体20は、カ
バー体19と基板12に挟まれる収納体本体10の外被体11B
と同径の半円筒状の外被体21Bと、該外被体21Bの内周面
側に立設させた４本の支柱23よりなり、該支柱23にウエ
ーハ溝23aを刻設する。かかる実施例によれば、前記支
持部17に前もって多数枚のウエーハ９を搭載した立設補
助収納体20Bを、マザーボード10Bの、カバー体19と基板
12に挟まれる半円筒凹部空間に沿って収納体本体10A側
に水平に接近当接させることにより、ウエーハ９が収納
体本体10B側のガス流制御板13B上に僅かな空隙をもって
設置させることとなる。かかる実施例は収納体本体10B
の上面側にかバー体を設ける等の立設補助収納体20Bを
上下に移動させることが不可能な装置に有効である。

【００２７】今、収納体本体（立設補助収納体）をウエ
ーハ保持用溝のピッチを５.５ｍｍで搭載時の積層枚数
１５０枚、搭載ウエーハ径２００ｍｍ厚み０.６ｍｍと
し、立設縦型補助収納治具にピッチ４.５ｍｍ、対面す
る本体の保持用溝と嵌合する部分の半径約１００ｍｍ、
厚み１ｍｍのガス流制御板を取り付け、使用時に相互を
嵌合してガス流制御板がウエーハの下方１.５ｍｍに位
置するように構成した本実施例の縦型収納治具を用い、
ウエーハのキャリヤーからの移載をおこなった。

【００２８】また、比較例として同様なガス制御板を持
った片側４本の溝付き支柱、対面開放の式の同様な配置
ピッチをもった従来の収納体での移載も行った。比較例
の移載では、ガス流制御板が妨害となり２５枚キャリヤ
ーからのバッチ移載ができないため、２枚づつのキャリ
ヤからエアーピンセットで取り出し立てた収納体に移載
を行い、炉の所定の位置に設置を行うまでの時間を測定
したところ２８分の時間を要した。

【００２９】また、本実施例では立設補助収納体を熱処
理炉内の昇降式の炉床部の所定の位置に設置し、収納体
本体は横型の移載機にとりつけ２５枚キャリヤーからの
２５枚ごとの移載を６回行った。そして１５０枚移載
後、該収納体本体をゆっくり立て予め処理炉内の所定の
位置に設置しておいた立設補助収納体に横から所定の嵌
合を行い収納治具の形成を行った。この間に約５分の所
要時間であった。また、同様試験で本実施例と比較例の
移載作業を一枚づつ手作業のエアーピンセットにて行っ
たところ、本実施例の収納体では、８分であったのに対
し比較例は３７分の時間を要した。また、作業中に、比
較例ではガス流制御板にウエーハが接触し傷、破損が起
き、後の熱処理工程で１５０枚中８０枚になんらかの傷
やパーティクルによる不良が発生した。また、本実施例
ではわずか１５０枚中２枚にパーティクルによる不良が
発生したのみであった。

【００３０】

【発明の効果】以上記載の如く本発明によれば、ウエー
ハの装入／抜出動作を一動作で行なう事を可能にしつ
つ、ウエーハ1の積層ピッチを出来るだけ小さく取る事
を可能にし、これにより炉内軸方向の温度分布差を極力
均等に且つ大量処理を達成することが出来る。又本発明
によれば、前記両ボートの嵌合によりウエーハ周方向全
周に亙り外被体が形成されている為に、ウエーハ上にお
けるガス流分布や熱分布の均一化を図り、良好な拡散処
理や薄膜形成等が可能となる。

【００３１】一方請求項２に記載の発明によれば、ウエ
ーハの全周に亙り円筒状の外被体が形成され、又ガス流
制御板においても該ガス流制御板とウエーハ支持部との
組合せが上下のウエーハ間を仕切る仕切板として機能す
るとともに完全に均等径となるために、熱分布の均等
化、ガス流分布の均一化等が達成され、高品質のウエー
ハの形成が可能となる。又前記仕切板上にウエーハが載
置されるために、半導体ウエーハの脱落等を完全に防止
し得、例え表面材等が剥離しても前記仕切板で完全に阻
止され、下位側のウエーハへの品質欠陥を防止できる。

【００３２】更に、請求項３記載の発明においても収納
体本体と立設補助収納体側の支持部との組合せにより円
形リング上のウエーハ支持部が形成されることになり、
例え前記収納治具を回転させた場合にもウエーハの落下
が生じることなく、而も熱分布の均等化、ガス流分布の
均一化等が達成され、高品質のウエーハの形成が可能と
なる。等の種々の著効を有す。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施例に係る熱処理装置の全体図
を示す。

【図２】図１の要部構成たる縦型収納治具の各部構成を
示す分解斜視図である。

【図３】図１の熱処理装置の装填動作を示す作用図であ
る。

【図４】他の実施例に係る縦型収納治具の各部構成を示
す分解斜視図である。

【図５】図４に示す縦型収納治具の装填動作を示す要部
縦断面図である

【符号の説明】

９ 板状体 １３ ガス流制御手段 ２０ 立設補助収納体 １０ 収納体本体

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の半導体ウエハーまたはガラス基板
   である板状体を上下に積層配置可能構成した縦型収納治
   具において、 半導体ウエーハ処理装置内に設置される、略半円筒状の
   凹設区域と多段状のガス流制御手段を有する立設補助収
   納体と、前記板状体を積層配置した状態で該凹設区域に
   嵌合可能な収納体本体を有し、前もって前記収納体本体
   に板状体を積層配置した後、該収納体本体を前記立設補
   助収納体に嵌合させることにより、前記板状体全周にわ
   たり、前記両収納体の一部をなす外被体を形成可能に構
   成するとともに、前記板状体が前記多段状のガス流制御
   手段と交互に配置可能に構成したことを特徴とする縦型
   収納治具
2. 【請求項２】 前記立設補助収納体側に、収納体本体側
   に支持させた各板状体とほぼ同一の間隙をもち多段状に
   配置され、少なくとも該板状体の外周部を被覆可能な外
   形を有するガス流制御手段を設け、前記収納体本体嵌合
   時に、該収納体本体側に設けた板状体の支持溝と前記ガ
   ス流制御板又は、板状体支持部と前記ガス流制御手段に
   設けた切り欠きが嵌合し、該板状体とガス流制御手段が
   所定の空隙を持って配置可能に構成した請求項１記載の
   縦型収納治具
3. 【請求項３】 前記立設補助収納体側に、収納体本体側
   に支持させた各板状体の一部を支持可能な支持部をもっ
   たガス流制御手段を設け、前記収納体本体嵌合時に前記
   立設補助収納体側の支持部にて板状体を支持し、該補助
   収納体に設けた板状体支持部と前記ガス流制御手段が同
   一平面上で合致しつつ前記積層配置された板状体間の空
   間を仕切り可能に構成した請求項１記載の縦型収納治具