JPH07190637A

JPH07190637A - 石英ガラス製ウェーハボート搬送治具

Info

Publication number: JPH07190637A
Application number: JP34772793A
Authority: JP
Inventors: Makoto Kumakura; 真熊倉; Takashi Takano; 孝高野
Original assignee: Toshiba Ceramics Co Ltd
Current assignee: Coorstek KK
Priority date: 1993-12-24
Filing date: 1993-12-24
Publication date: 1995-07-28

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、変形量が少なく、しかも製造コスト
が安価で、更に、有効なトラップ機能を発揮し得る石英
ガラスの製のウェーハボート搬送治具を提供することを
目的とする。【構成】本発明にかかる石英ガラス製ウェーハボード
搬送治具は、炉心管内へウェーハボートを搬入する際に
使用するソフトランディング方式の石英ガラス製ウェー
ハボート搬送治具において、ウェーハボートを支持する
支持部と、この支持部に接続固定されるアーム部とを有
し、前記ウェーハボートの支持部に接続固定されるアー
ム部を構成する石英ガラスのＯＨ基の含有率を３００ｐ
ｐｍ以下とすると共に、前記ウェーハボート支持部を構
成する石英ガラスのＯＨ基の含有率を前記アーム部を構
成する石英ガラスのＯＨ基の含有率よりも低くしたこと
を特徴とする

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体ウェーハを載置
したウェーハボートを炉心管へ出し入れする際に用いる
ソフトランディング方式の石英ガラス製ウェーハボート
搬送治具に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体ウェーハを載置したウェーハボー
トを炉心管に出し入れする際には、管状又は棒状の搬送
治具本体の先端部に切欠部を設けて、ウェーハボート支
持部を形成したウェーハボート搬送治具が用いられる。
従来、この種のウェーハボート搬送治具は純度的な観点
から石英ガラス材質のものが主体である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】こうしたウェーハボー
ト搬送治具は熱処理炉の炉心管内面に非接触で半導体ウ
ェーハボートを出し入れするものであるため数ｍｍの変
形であっても、使用上問題となる。特に、搬送治具のウ
ェーハボート支持部には通常４〜６ｋｇの荷重がかかる
ため変形が生じ易く、また従来の石英ガラス製の搬送治
具を熱処理工程中の高温炉に出し入れした場合には、粘
性が低下して搬送治具の先端で変形が生じ、長時間の使
用ができないという技術的課題があった。

【０００４】これを解決するものとして、先に本願出願
人は、ＯＨ基の含有量を３００ｐｐｍ以下、１２００℃
における粘性を１０¹²ポイズ以上とした石英ガラス製の
ウェーハボート搬送治具を提案している（特開昭６１−
２８９２８９）。しかし、この石英ガラス製のウェーハ
ボート搬送治具にあってもたわみを生じ、使用上最適な
ものとはいえなかった。一方、熱処理工程中における粘
性を低下させないために、前記ウェーハボート搬送治具
を構成する石英ガラスのＯＨ基の含有量を極力低く、搬
送治具全体を低ＯＨ基を有する治具として構成し、変形
を生じ難くすることも可能であるが、製造コストがかか
るという技術的課題があった。またＯＨ基の含有量が低
くなると、不純物を取り込むいわゆるトラップ機能を有
効に発揮し得ないという技術的課題があった。

【０００５】本発明は上記課題を解決するためになされ
たものであり、変形量が少なく、しかも製造コストが安
価で、更に、有効なトラップ機能を発揮し得る石英ガラ
ス製のウェーハボート搬送治具を提供することを目的と
する。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的達成のため、本
発明にかかる石英ガラス製ウェーハボート搬送治具は、
炉心管内へウェーハボートを搬入する際に使用するソフ
トランディング方式の石英ガラス製ウェーハボート搬送
治具において、ウェーハボートを支持する支持部と、こ
の支持部に接続固定されるアーム部とを有し、前記ウェ
ーハボートの支持部に接続固定されるアーム部を構成す
る石英ガラスのＯＨ基の含有量を３００ｐｐｍ以下とす
ると共に、前記ウェーハボート支持部を構成する石英ガ
ラスのＯＨ基の含有量を前記アーム部を構成する石英ガ
ラスのＯＨ基の含有量よりも低くしたことを特徴とす
る。

【０００７】

【実施例】本発明の一実施例を図１に基づいて説明す
る。図１は石英ガラス製ウェーハボート搬送治具の断面
を示す図であって、図において、１はウェーハボートを
支持する支持部であって、従来と同様、支持部１の先端
部分には、その一部を切欠いてウェーハボートを設置す
る設置部分３が形成されている。前記支持部１の長さＢ
は一般的には、２０〜２００ｍｍであつて、外径１２０
ｍｍ、肉厚５．５ｍｍである。２はアーム部であって、
一端は前記支持部１に接続固定され、他端は搬送用具の
搬送装置（図示せず）に固定されている。前記ア−ム２
の長さＡは一般的には、１５００〜２０００ｍｍであっ
て、外径１２０ｍｍ、肉厚５．５ｍｍ、に形成されてい
る。

【０００８】前記ウェーハボートを支持する支持部１及
び前記ウェーハボートの支持部１に接続固定されるアー
ム部２を構成する石英ガラスのＯＨ基の含有量は３００
ｐｐｍ以下である。ＯＨ基の含有量が３００ｐｐｍを超
えると石英ガラスの粘性が低下して、ウェーハボート搬
送治具では変形が起り易くなるためである。また、１２
００℃における粘性が１０¹²ポイズ未満であると、高温
の炉内への出し入れを要するウェーハボート搬送治具の
場合には出し入れの際に変形を起し易く、長時間の使用
ができなくなるため、１２００℃における前記ウェーハ
ボートを支持する支持部１及び前記ウェーハボートの支
持部に接続固定されるアーム部２を構成する石英ガラス
の１２００℃における粘性は１０¹²ポイズ以上である必
要がある。尚、ＯＨ基の含有量は雰囲気の影響を排除す
るため、ウェーハボート搬送治具を構成する石英ガラス
の外表面から、０．５ｍｍ内側の部分における含有量を
いうものとする。

【０００９】以上のことから、好ましくは、前記ウェー
ハボートを支持する支持部１を構成する石英ガラスは、
ＯＨ基の含有量が０〜３０ｐｐｍ、１２００℃における
粘性が１．３〜３．３ｘ１０¹³ポイズのものが良い。ま
た、前記ウェーハボートの支持部１に固定されたアーム
２を構成する石英ガラスのＯＨ基の含有量は１６０〜２
５０ｐｐｍ、１２００℃における粘性が４〜６ｘ１０¹²
ポイズのものが良い。

【００１０】次に本発明の他の実施例を図２に基づいて
説明する。この実施例は支持部１とア−ム部２との接合
部分に、支持部１のＯＨ基含有量よりも高い含有量を有
する高ＯＨ濃度帯Ｃを形成した点に特徴がある。即ち、
高ＯＨ濃度帯Ｃによって、支持部１にてトラップした不
純物が内部拡散によりア−ム部２へ移動するのを防止す
ることができる。しかし、前記高ＯＨ濃度帯Ｃの含有量
が、２５０ｐｐｍ以下の場合にはア−ム部への内部拡散
を有効に防止できない。また高ＯＨ濃度帯ＣにおけるＯ
Ｈ基の含有量が３５０ｐｐｍ以上の場合には、粘性がか
なり低くなり高温時における強度が不十分となる。した
がって、高ＯＨ濃度帯ＣにおけるＯＨ基の含有量は２５
０〜３５０ｐｐｍ以下である必要がある。

【００１１】次に、高ＯＨ濃度帯Ｃが形成された実施例
と高ＯＨ濃度帯Ｃが形成されていない比較例について、
支持部のたわみ量と不純物Ｃｕによるウェ−ハ汚染の平
均を測定した。測定の条件としては、外径１２０ｍｍ、
肉厚５．５ｍｍ、ア−ム部の長さ８００ｍｍ、支持部の
長さ７００ｍｍの搬送治具に、ウェ−ハ１００枚を載せ
た自重１．５ｋｇ石英ガラスボ−トを載置し、温度１１
５０℃の窒素ガスと酸素ガス雰囲気の炉に２００回出し
入れした。その後の支持部のたわみ量とＣｕのウェ−ハ
汚染の度合いを測定した。尚、炉は石英ガラス製の炉心
管の外周に高純度化していないＳｉＣ製均熱管が形成さ
れているものを用いる。このＳｉＣ製均熱管によって、
強制的に不純物拡散が促進されるからである。

【００１２】以上の条件のもと実施例１では、ア−ム部
のＯＨ基含有量が１５０ｐｐｍ、支持部のＯＨ基含有量
が２０ｐｐｍ、高ＯＨ濃度帯ＣのＯＨ基含有量が２５０
ｐｐｍで、高ＯＨ濃度帯Ｃの幅（長さ）が２０ｍｍの搬
送治具を用いた。

【００１３】また実施例２では、ア−ム部のＯＨ基含有
量が１５０ｐｐｍ、支持部のＯＨ基含有量が２０ｐｐ
ｍ、高ＯＨ濃度帯ＣのＯＨ基含有量が２５０ｐｐｍで、
高ＯＨ濃度帯Ｃの幅（長さ）が５ｍｍの搬送治具を用い
た。

【００１４】比較例１では、ア−ム部及び支持部のいず
れも、ＯＨ基含有量が２０ｐｐｍの一体物の搬送治具を
用いた。また比較例２では、ア−ム部及び支持部のいず
れも、ＯＨ基含有量が１５０ｐｐｍの一体物の搬送治具
を用いた。上記実施例及び比較例の測定結果を以下の表
１に示す。

【００１５】

【表１】

【００１６】上記測定結果から明らかなように、実施例
１、２にあっては、ＯＨ基の含有量が低い比較例１と同
程度にたわみにくいことがわった。また実施例１、２で
は、ＯＨ基の含有量が高い比較例２と同程度にウェ−ハ
は汚染されていないことがわかった。即ち、これは２５
０ｐｐｍの含有量を有する前記高ＯＨ濃度帯Ｃが、支持
部１にてトラップした不純物のア−ム部への内部拡散を
抑制したためである。

【００１７】尚、高ＯＨ濃度帯Ｃを設けたため、支持部
１中にトラップした不純物が高ＯＨ濃度帯Ｃに集中す
る。したがって、純化するためには、この高ＯＨ濃度帯
Ｃの部分のみを純化すれば良く、支持部１全体を純化す
る場合に比べて極めて容易に行うことができる。即ち、
ア−ム部２の変形のためにア−ム部２を交換する際、支
持部１を高電圧印加による電解処理で純化することが好
ましいが、長大な支持部１全体を純化することは困難で
ある。しかし、高ＯＨ濃度帯Ｃが設けられているため、
前記高ＯＨ濃度帯Ｃ部分のみ純化処理を行えば良く、非
常に容易に行うことができる。この部分の純化処理は、
内側にカ−ボンフェルトを接合したカ−ボンリングと、
外側にカ−ボンフェルトを接合したカ−ボンリングとを
用いて行うことができる。

【００１８】以上から、高ＯＨ濃度帯Ｃを形成した搬送
治具の最適実施例は、高ＯＨ濃度帯Ｃの含有量は２５０
ｐｐｍ〜３５０ｐｐｍ、その幅（長さ）は０．１〜３０
ｍｍであり、支持部のＯＨ基の含有量は高ＯＨ濃度帯Ｃ
を形成しない場合と同様、好ましくは０〜３０ｐｐｍ、
ア−ム部のＯＨ基の含有量は高ＯＨ濃度帯ＣのＯＨ基の
含有量よりも低く設定する必要から、好ましくは１００
〜２００ｐｐｍである。

【００１９】次に本発明にかかる石英ガラス製ウェーハ
ボート搬送治具のアーム部の製造方法について説明す
る。まずアーム部２を製造するには、天然水晶を微粉砕
して１５０〜２５０＃に篩別し、脱鉄した後、浮遊選鉱
し、更に６０℃以上で濃度５％のフッ化水素酸液に１０
時間浸積して精製粉を得る。次いで、Ｃｕとアルカリ金
属などの不純物を飛散させるために、この精製粉を長時
間溶融した後成形し、外径１２０ｍｍ、肉厚５．５ｍ
ｍ、長さ１５００〜２０００ｍｍのウェーハボート搬送
治具のアーム部を得る。

【００２０】また、支持部１を製造するには、天然水晶
を微粉砕して１５０〜２５０＃に篩別し、脱鉄し後、浮
遊選鉱法により精鉱し、更に６０℃以上の濃度５％のフ
ッ化水素酸液に１０時間以上浸積して精製粉を得る。そ
して、精製粉を減圧下で溶融してインゴットを作製し、
このインゴットを１２００℃以上に加熱して１０〜５０
ｋｖの直流で５時間以上電解し、アルカリ金属及び銅を
移動させて純化された部分を成形して外径１２０ｍｍ、
肉厚５．５ｍｍ、長さ２０〜２００ｍｍのウェーハボー
ト搬送治具の支持部を得る。

【００２１】更に、このように製造された支持部１及び
アーム部２を酸水素バーナで溶接することによって一体
のウェーハボート搬送用治具を得ることができる。尚、
図３に示されるように支持部１とアーム２とを嵌合させ
ることにより接続固定し、一体化しても良い。

【００２２】次に、図２に基づいて動作作用を説明す
る。支持部１のボート設置部分３は、ウェーハボート４
を支持できるようになっている。ウェーハボート４は、
従来から使われているものと同じで、たとえば石英ガラ
ス材質やＳｉＣ材質などにより作られている。このウェ
ーハボート４は脚５を四隅に有しており、中には例えば
Ｓｉの多数のウェーハ６が配置されている。アーム２の
他端２ａは、搬送用具の搬送装置に固定されている。従
来公知の搬送装置としては、例えばオートローディング
装置が採用できる。このオ−トローディング装置は、ウ
ェーハボート４を支持部１に載せて、ウェーハボート４
を炉心管７の内壁に接触しないように炉心管７内に出し
入れできるいわゆるソフトランディング機能を有してい
るものである。

【００２３】炉心管７は、石英ガラス材質からなり、こ
の炉心管７の外周域にＳｉ−ＳｉＣからなる均熱管が配
置される場合もある。また、炉心管７の外側には図示し
ないヒーターが設けられており、このヒーターにより炉
心管７内を加熱できるようになっている。この炉心管７
内には、ウェーハ６を載せたウェーハボート４を入れ
て、例えばウェーハ６の不純物拡散処理や酸化処理など
を行えるものである。実際に作業する際には、オートロ
ーディング装置により第２図で示すように一体となった
アーム部２および支持部１を炉心管７内に挿入する。こ
のとき好ましくはアーム部２および支持部１の中心が、
ほぼ炉心管７の中心に位置するようにしてアーム２およ
び支持部１を挿入するのが望ましい。所定位置まで挿入
されたウェーハボート２は、支持部１から降ろされ炉心
管７内に置かれる。そして、ウェーハボート４の各ウェ
ーハ６は、種々の処理を受ける。

【００２４】この作業が繰り返されると、ウェーハボー
ト搬送治具のうちで、特に、支持部１が最も熱的に損傷
を受ける。しかし、支持部１はＯＨ基が含有量が低く、
高い粘性を有しているため、熱的損傷は少なく、しかも
たわみは少ない。一方、アーム部２は熱の影響をあまり
受けないため、ＯＨ基の含有量が高い石英ガラスで、安
価に製作されている。しかも、ＯＨ基の含有量が高いた
め、不純物を有効にトラップすることができる。尚、支
持部２が所定の損傷度合まで達した場合には新しい支持
部を取付け再び作業を行うことができる。また、上記実
施例において、支持部のＯＨ基の含有量は溶融法の違い
によって制御したが、ＯＨ基の含有量の高い石英ガラス
を高温において、脱ガスすることによって、ＯＨ基の含
有量を制御してもよい。

【００２５】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、石英ガラ
ス製ウェーハボート搬送治具を構成する石英ガラスのＯ
Ｈ基の含有量を３００ｐｐｍ以下とすると共に、前記ウ
ェーハボート支持部を構成する石英ガラスのＯＨ基の含
有量を前記アーム部を構成する石英ガラスのＯＨ基の含
有量よりも低く構成したことにより、ウェーハボート搬
送治具全体としてたわみが少なく、しかもＯＨ基の含有
量の少ない高価な石英ガラスを支持部のみ使用したた
め、全体として安価な石英ガラス製ウェーハボート搬送
治具を得ることができる。しかも、ア−ム部はＯＨ基の
含有量の高い石英ガラスで作られているため、不純物を
有効にトラップすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の一実施例を示す図である。

【図２】図２は本発明の他の実施例を示す図である。

【図３】図３は本発明の動作、作用を説明する図であ
る。

【図４】図４は本発明の他の実施例を示す図である。

【符号の説明】

１支持部２アーム

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【手続補正書】

【提出日】平成６年６月２７日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】発明の名称

【補正方法】変更

【補正内容】

【発明の名称】石英ガラス製ウェーハボート搬送治
具

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】炉心管内へウェーハボートを搬入する際
に使用するソフトランディング方式の石英ガラス製ウェ
ーハボート搬送治具において、ウェーハボートを支持す
る支持部と、この支持部に接続固定されるアーム部とを
有し、前記ウェーハボートの支持部に接続固定されるアーム部
を構成する石英ガラスのＯＨ基の含有量を３００ｐｐｍ
以下とすると共に、前記ウェーハボート支持部を構成す
る石英ガラスのＯＨ基の含有量を前記アーム部を構成す
る石英ガラスのＯＨ基の含有量よりも低くしたことを特
徴とする石英ガラス製ウェーハボート搬送治具