JPH10106965A - 縦型熱処理用ボート - Google Patents

縦型熱処理用ボート

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JPH10106965A
JPH10106965A JP27729796A JP27729796A JPH10106965A JP H10106965 A JPH10106965 A JP H10106965A JP 27729796 A JP27729796 A JP 27729796A JP 27729796 A JP27729796 A JP 27729796A JP H10106965 A JPH10106965 A JP H10106965A
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JP
Japan
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semiconductor wafer
heat treatment
vertical heat
treatment boat
center
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JP27729796A
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Hisashi Adachi
尚志 足立
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Sumitomo Sitix Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、半導体ウェーハを複数搭載できる
構造を有する縦型熱処理用ボートに関し、特に大口径の
半導体ウェーハの熱処理中に発生するスリップを防止す
ることができる縦型熱処理炉用ボートに関し、種々ウェ
ーハの縦型熱処理炉でウェーハ自重応力分散によるスリ
ップを低減することができる縦型熱処理用ボートを提供
することを目的とする。 【解決手段】 断面形状が曲線状若しくは環状の支柱を
切欠いて挿入溝112、122が形成される支持部1
1、12に半導体ウェーハ100を挿入載置し、この支
持部11、12を複数の対向した状態で連結部21、2
2が連結支持するようにしているので、半導体ウェーハ
100を支持する挿入溝112、122の端面を曲線状
に長く形成できることとなり、半導体ウェーハ100の
外周部から中央近傍までの曲線状又は環状に支持するこ
とにより半導体ウェーハ100の自重応力を極力低減し
てスリップの発生を抑制する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウェーハを
複数搭載できる構造を有する縦型熱処理用ボートに関
し、特に大口径の半導体ウェーハの熱処理中に発生する
スリップを防止することができる縦型熱処理炉用ボート
に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の縦型熱処理用ボートとし
て図6に示すものが主に用いられていた。この図6
(A)、(B)は従来の縦型熱処理用ボートの横断面図
及び縦断面図を示す。
【0003】同図において従来の縦型熱処理用ボート
は、上下方向に延びた支柱からなり、この支柱の複数箇
所に半導体ウェーハ100を支持する挿入溝140a、
150a、160a、170aを有する支持部140、
150、160、170と、この複数本の支持部14
0、150、160、170を上下方向で固定する連結
板21、22とから構成され、半導体ウェーハ100を
上下方向に略平行に複数枚搭載し、前記支持部140、
150、160、170の各挿入溝140a、150
a、160a、170aにより半導体ウェーハ100を
最外周縁部分で保持する構造である。
【0004】このように半導体ウェーハ100を支持部
140、150、160、170に搭載して図示を省略
する熱処理炉に投入し、この熱処理炉で約450℃から
1350℃までの温度域での熱処理が施される。特にD
Z(Denuded zone)−IG(Intrinsic gettering)処理
やドーパント拡散熱処理では半導体ウェーハ100は1
100℃以上の高温で熱処理が施される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来の縦型熱処理用ボ
ートは以上のように構成されていたことから、4箇所の
支持部140、150、160、170で半導体ウェー
ハ100の一側半円側のみを支持し、他側半円側が移載
装置200の移載ペン先を挿入するために支持されない
こととなり、この他側半円側にのみ半導体ウェーハ10
0の自重による曲げモーメントが偏って加わることとな
る。これにより図6(A)、(B)に記載の支持部14
0、150の各挿入溝140a、150aの領域では半
導体ウェーハ100の自重による応力が最も大きく加え
られ、さらに熱処理工程で特に温度昇降時に半導体ウェ
ーハ100の面内温度差による熱応力との合成応力でス
リップが発生し易いという課題を有する。また、スリッ
プの発生した半導体ウェーハ100はウェーハ供給側で
の歩留まり低下やデバイス作成側での熱処理プロセスに
おける歩留まりを左右する一要因となっている。
【0006】特に、今日の半導体回路素子の微細化及び
高集積化はとどまるところを知らず、著しい高密度化が
進み、これに伴い半導体ウェーハの品質に対する要求が
一層厳しくなり、従来の縦型熱処理用ボートを使用する
限りスリップ発生のない半導体ウェーハを製作するとい
う要求には事実上対応できなくなる。
【0007】また、この半導体ウェーハ100の大口径
化に伴い半導体ウェーハ100の自重応力は益々増加
し、この自重応力への対応の困難さは増すばかりであ
る。この問題を解決するために保持面を大きくし自重応
力を低減させるリング支持構造が特開昭63−1022
25号の公報に開示されている。この公報に開示される
リング支持構造を採用した場合には半導体ウェーハ10
0の投入枚数に相当するリング支持板を投入する必要が
あり熱容量の大幅な増加につながる。このことは、所望
温度での半導体ウェーハ100を熱処理炉内への投入時
の温度低下や昇降温速度の遅れによる遅延時間の増大等
の問題があった。
【0008】また、半導体ウェーハ100を直接にリン
グ支持板に載置するために、このリング支持板のリング
表面精度をだすのが困難であると共に、その所定精度を
満たすためには非常に高価なものになるという課題を有
する。
【0009】一方、半導体ウェーハ100の自重応力を
低減するために従来の4点による支持部140、15
0、160、170の挿入溝140a、150a、16
0a、170aを長くし、且つ点接触で半導体ウェーハ
を保持させる構造が特開平6−168902号、及び特
開平6−169010号の各公報に記載されている。し
かし、この構造は4点支持の延長に過ぎなく半導体ウェ
ーハ100の自重による応力低減を図ることができるが
十分ではない。
【0010】本発明は前記課題を解消するためになされ
たもので、種々の半導体ウェーハの縦型熱処理炉でウェ
ーハ自重応力分散によるスリップを低減することができ
る縦型熱処理用ボートを提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明に係る縦型熱処理
用ボートは、曲線状若しくは環状の断面形状を有する支
柱からなり、当該支柱の長手方向の複数箇所を切欠いて
複数の挿入溝が形成され、当該挿入溝内に半導体ウェー
ハを載置して支持する支持部と、前記支持部を複数対向
した状態で連結支持する連結部とを備え、前記連結部で
連結された複数の支持部に各々形成される挿入溝の上端
面に半導体ウェーハを載置するものである。このように
本発明においては、断面形状が曲線状若しくは環状の支
柱を切欠いて挿入溝が形成される支持部に半導体ウェー
ハを挿入載置し、この支持部を複数対向した状態で連結
部が連結支持するようにしているので、半導体ウェーハ
を支持する挿入溝の端面を曲線状に長く形成できること
となり、半導体ウェーハの外周部から中央近傍までの曲
線状に支持することにより半導体ウェーハの自重応力を
極力低減してスリップの発生を抑制する。
【0012】また、本発明に係る縦型熱処理用ボートは
必要に応じて、複数の支持部は各々形成される対向する
挿入溝相互間に載置される半導体ウェーハが挿通できる
間隔以上に離隔させて配設されるものである。このよう
に本発明においては、複数の支持部に各々形成される挿
入溝相互間の間隔を半導体ウェーハが挿通できるように
しているので、半導体ウェーハを挿入溝へ挿通する開口
領域を確保できると共に、半導体ウェーハのより中心近
傍を曲線状に延出する挿入溝の端面で半導体ウェーハの
自重応力を分散させて支持できる。
【0013】また、本発明に係る縦型熱処理用ボートは
必要に応じて、支持部に形成される挿入溝の端縁のうち
載置される半導体ウェーハの中心に最も近い部分が、前
記半導体ウェーハの外周端縁より内側に位置すると共
に、前記半導体ウェーハの中心から半導体ウェーハを移
載する移載装置と干渉しない距離だけ離反させて位置さ
せるである。このように本発明においては、半導体ウェ
ーハの中心に最も近い挿入溝の端縁部分が移載装置と干
渉しない距離だけ離反させるように配設されることか
ら、半導体ウェーハを中心近傍で曲線状の挿入溝端面で
支持してスリップの発生を抑制しつつ移載装置による移
載作業を円滑に行なうことができる。
【0014】また、本発明に係る縦型熱処理用ボートは
必要に応じて、支持部の挿入溝の部分が、前記半導体ウ
ェーハの半径方向における重心より内側のより中心部に
近づけて位置すると共に、前記半導体ウェーハの中心か
ら半導体ウェーハを移載する移載装置と干渉しない距離
だけ離反させて位置させるものである。このように本発
明においては、半導体ウェーハの中心に最も近い挿入溝
の端縁部分が、半導体ウェーハの半径方向における重心
より内側のより中心部に近づけて配設されることから、
半導体ウェーハを広い領域で支持し自重応力をより均等
に分散できることとなり、熱処理の際に生じるスリップ
を極力抑制することができる。
【0015】
【発明の実施の形態】
(本発明の第1の実施形態)以下、本発明の第1の実施
形態を図1及び図2に基づいて説明する。この図1は第
1の実施形態に係る縦型熱処理用ボートの外観斜視部
図、図2は図1におけるA−A線断面図を示す。
【0016】前記各図において本実施形態に係る縦型熱
処理用ボートは、半円弧状の断面形状を有する支柱体の
中心部分をスリット状に切欠いて複数の挿入溝112、
122が形成され、この複数の挿入溝112(又は、1
22)相互間に残存して形成される支持リブ113、1
23に半導体ウェーハ100を載置すると共に、挿入溝
112、122の両側を支柱リブ111a・111b、
121a・121bで縦方向に支持される支持部11、
12と、この支持部11、12の上下両端部分を連結支
持する上・下の各連結板21、22とを備える構成であ
る。この支持部11、12は、半円弧状の支柱体の凸側
を突出させた状態で対向させ、この対向する挿入溝11
2、122相互間の間隔Wが半導体ウェーハ100の直
径Wφより大きく、且つ半導体ウェーハ100の中心O
に最も近い各支持リブ113、123の部分Pが移載装
置200の横幅Tより離反させるように前記上下の各連
結板21、22により固着される。
【0017】前記各支持リブ113、123は断面半円
弧状の支柱体の中央部分を切欠いて形成されることから
端面が半円弧形状として構成され、この半円弧形状の端
面に半導体ウェーハ100を載置して半導体ウェーハ1
00の外周部から中央近傍に亘り半円弧状に支持できる
こととなる。このように半円弧状の支持リブ113、1
23で半導体ウェーハ100を外周部から中央近傍まで
支持しているので、半導体ウェーハ100の自重応力を
極力低減できることとなり、スリップの発生を抑制でき
る。
【0018】即ち、前記支持リブ113、123による
半導体ウェーハ100の支持は、半導体ウェーハ100
の半径方向に対してほぼ全域に亘って連続して行なえる
と共に半導体ウェーハ100の載置方向がいかなる状態
であっても半導体ウェーハ100の結晶軸方向に対して
全体として一致しなくなり、スリップの発生を未然に防
止できることとなる。
【0019】(本発明の他の実施形態)図3(A)、
(B)に本発明の他の実施形態に係る縦型熱処理用ボー
トの各横断面図を示す。前記実施形態においては二つの
支持部11、12を対向させて配設する構成としたが、
図3(A)に示すように二つの対向配設された支持部1
1、12の一方の中間位置に他の支持部13を配設する
構成とすることもできる。この他の支持部13の正面側
は半導体ウェーハ100を移載装置(図示を省力)によ
り挿通する挿通開口部Qとして利用される。この挿通開
口部Qは、支持部11、12の支柱リブ111a・11
1b及び121a・121b相互間の間隔Wで形成さ
れ、この間隔Wを半導体ウェーハ100の直径Wφより
大きく形成される。このように対応する支持部11、1
2の外に他の支持部13を追加して配設し、この三つの
支持部11、12、13の各支持リブ113、123、
133に半導体ウェーハ100を載置することにより、
半導体ウェーハ100をより確実且つ安定して支持でき
ることとなる。
【0020】また、前記図3(B)に示すように支持部
14ないし17を筒状態で形成し、この四つの支持部1
4ないし17を各々対向して配設する構成とすることも
できる。この場合には載置される半導体ウェーハ100
をより均一且つ安定して支持できることとなり、より確
実にスリップの発生を防止できる。
【0021】なお、前記各実施形態における支持部11
ないし17は熱処理の対象となる半導体ウェーハの種類
又は熱処理温度によりその材質を選定することができ
る。例えば、1050℃以下の熱処理であれば、シリコ
ン材質の他に石英材質で形成することもできる。また1
050℃以上の熱処理であれば、シリコン材質又はCV
D−SiC膜単体、SiC基材にCVD−SiCを被覆
することにより形成することもできる。
【0022】
【実施例】
(第1の実施例)本発明の第1の実施例において試料は
チョクラルスキー法によって育成された8インチφのシ
リコン半導体ウェーハ100の基板片面に鏡面加工を施
し、材質が多結晶シリコンからなる従来の縦型熱処理用
ボート(図6に記載する縦型熱処理用ボートであって支
持溝間隔6.35mmピッチの四点支持ボート)に上記
シリコン半導体ウェーハ100を100枚搭載し、以下
に記す熱処理条件をアルゴンガス雰囲気下で熱処理を実
行した。
【0023】前記熱処理条件は700℃で熱処理炉内に
投入し、1000℃までを昇温速度10℃/min、1
200℃までを昇温速度1℃/min、1200℃で1
時間保持させ、その後1000℃までを1℃/min、
700℃までを3℃/minで降温させ700℃で炉外
に取り出した。
【0024】前記条件下での従来の縦型熱処理用ボート
を用いて熱処理されたシリコン半導体ウェーハ100
は、最大自重応力が加えられる挿入溝140a、150
aの近傍でスリップが数本発生しているのが100枚全
数に確認された。
【0025】次に、図1及び図2に記載する構成の本発
明の実施形態に係る縦型熱処理用ボートは、そのボート
材質が多結晶のシリコンからなり、半円筒管の半径10
0mm、厚み5mm、挿入溝相互間の間隔を6.35m
mピッチとした2本の半円筒管を組合わせ、半径135
mmの上下板により固定した。この図1及び図2に記載
の縦型熱処理用ボートに上記同様のシリコン半導体ウェ
ーハ100を100枚搭載し、上記同様1200℃、1
時間アルゴンガス雰囲気下の熱処理を施し、その後X線
トポグラフィーによりスリップの発生有無を調査した。
この調査の結果においては図1及び図2に記載の縦型熱
処理用ボートではスリップが100枚全数観察されなか
った。
【0026】また、図3(A)に記載する構成の本発明
の実施形態に係る縦型熱処理用ボートは、多結晶のシリ
コンからなる半円筒管の半径を67mmとし、この2本
の半円筒管を半径135mmの上下板の間に対向して配
設し、これ以外の構成を前記図1及び図2の実施形態と
同様に形成する。このように形成された縦型熱処理用ボ
ートを前記実施形態と同じ条件下で熱処理を施してスリ
ップを調査したが、搭載した100枚総てについてスリ
ップが観察されなかった。
【0027】(第2の実施例)この第2の実施例におけ
る本実施形態の縦型熱処理用ボートは、肉厚3mm,半
径10mmのPory−Si性材質の円筒管状の支柱体
を図4(A)、(B)に示すように切削して支持リブ1
43、153、163、173と挿入溝142、15
2、162、172を交互に形成する。同様にこの円筒
管状の支柱体は肉厚L2が3mm,半径rが23mm及
び半径rが44mmの円筒管で形成され、各々未切削領
域の幅L3が8mmになるようにピッチL1が6.35m
mで切削した。
【0028】上記切削された支柱体の支持部14、1
5、16を図5(A)、(B)、(C)に示すように3
本配置して製作した。図示を省略する移載装置の幅
(T)20mm、8インチφのシリコン半導体ウェーハ
100を前記同様1200℃、1時間の熱処理を施しそ
の後X線観察及び集光ライト下による目視観察によりス
リップ状況を調査した。
【0029】同調査において図5(C)に示す半径10
mmの支持部14、15、16を使用した場合は、シリ
コン半導体ウェーハ100を挿入する開口部Qの両側に
位置する支持部14、15でスリップが全数発生した。
また、図5(B)に示す半径23mmの支持部14、1
5、16を使用した場合は、シリコン半導体ウェーハ1
00の全投入100枚の約1/3枚にスリップの発生を
確認した。また、図5(A)に示す半径44mmの支持
部14、15、16を使用した場合は、シリコン半導体
ウェーハ100の全数にスリップの発生が確認されなか
った。従って、支持部11、12、13(14、15、
16、17の支持リブ113、123、133における
先端部分)はシリコン半導体ウェーハの中心Oに近いほ
ど有効であることが解った。
【0030】(第3の実施例)この第3の実施例におけ
る本実施形態の縦型熱処理用ボートは、上記半径23m
mの円筒管状の支柱体を3本使用し、この支柱体の支持
部142、152、162相互間に形成される開口部の
角度θを各々0°、30°、45°、60°に配置させ
て製作し、8インチφのシリコン半導体ウェーハ100
を搭載し前記同様1200℃、1時間の熱処理を施し
た。その後、シリコン半導体ウェーハ100のスリップ
観察を行なった結果、スリップ状況は30°、45°の
場合はほとんどスリップが観察されなかったが、0°、
60°の場合は投入シリコン半導体ウェーハの約1/3
程スリップ発生が観察された。
【0031】以上の第1、第2及び第3の各実施例を総
合すると支持部11、12、13(又は14、15、1
6、17)は次に示す条件で配設されることが望まし
い。図2に記載の実施形態に係る縦型熱処理用ボート
は、支持部11、12の半径r、及びこの半径rの中心
と半導体ウェーハ100の中心Oとを結ぶ線分が移載装
置200の移載方向に垂直な線分に対してなす角度θが
次の通りとなる。
【0032】r>(R/6) ここで、Rは半導体ウェーハ100の半径である。 0°≦θ≦30° また、支持部11、12の支持リブ113、123にお
ける半導体ウェーハ100の中心Oに最も近い部分Pが
ウェーハ外周部からR/3以上中心側となるように配設
される。
【0033】また、図3(A)に記載の実施形態に係る
縦型熱処理用ボートは、前記図2記載の縦型熱処理用ボ
ートと同様に半径r及び角度θが次の通りとなる。 r>(R/6) 0°≦θ≦60° 前記最も近い部分Pがウェーハ外周部からR/3以上中
心側に位置するように配設される。
【0034】また、図5(A)に記載の実施形態に係る
縦型熱処理用ボートは、前記図3(A)に記載の縦型熱
処理用ボートと同様に半径r及び角度θが次の通りであ
る。 (R/6)<r<[{R−(T/2)}/2] ここで、Tは移載装置200の移載に必要な横幅であ
る。 0°≦θ≦60° 前記最も近い部分Pがウェーハ外周部からR/3以上中
心側に位置するように配設される。
【0035】また、図3(B)に記載の実施形態に係る
縦型熱処理用ボートは、図3(A)に記載の縦型熱処理
用ボートと同様に半径r及び角度が次の通りである。 (R/6)<r<[{R−(T/2)}/2] 0°≦θ1≦60° 0°≦θ2≦45° 前記最も近い部分Pがウェーハ外周部からR/3以上中
心側に位置するように配設される。
【0036】さらに、図3(B)に記載の実施形態に係
る縦型熱処理用ボートにおいて支持部14ないし17が
円弧状の場合には、前記図3(B)の支持部14ないし
17が円筒状の場合と同様に半径r及び角度θ1、θ2が
次の通りである。 r>(R/6) 0°≦θ1≦60° 0°≦θ2≦45° 前記最も近い部分Pがウェーハ外周部からR/3以上中
心側に位置するように配設される。
【0037】
【発明の効果】以上のように本発明においては、断面形
状が曲線状若しくは環状の支柱を切欠いて挿入溝が形成
される支持部に半導体ウェーハを挿入載置し、この支持
部を複数の対向した状態で連結部が連結支持するように
しているので、半導体ウェーハを支持する挿入溝の端面
を曲線状に長く形成できることとなり、半導体ウェーハ
の外周部から中央近傍までの曲線状に支持することによ
り半導体ウェーハの自重応力を極力低減してスリップの
発生を抑制するという効果を奏する。また、本発明にお
いては、複数の支持部に各々形成される挿入溝相互間の
間隔を半導体ウェーハが挿通できるようにしているの
で、半導体ウェーハを挿入溝へ挿通する開口領域を確保
できると共に、半導体ウェーハのより中心近傍を曲線状
に延出する挿入溝の端面で半導体ウェーハの自重応力を
分散させて支持できるという効果を有する。また、本発
明においては、半導体ウェーハの中心に最も近い挿入溝
の端縁部分が移載装置と干渉しない距離だけ離反させる
ように配設されることから、半導体ウェーハを中心近傍
で曲線状の挿入溝端面で支持してスリップの発生を抑制
しつつ移載装置による移載作業を円滑に行なうことがで
きるという効果を有する。さらに、本発明においては、
半導体ウェーハの中心に最も近い挿入溝の端縁部分が、
半導体ウェーハの半径方向における重心より内側のより
中心部に近づけて配設されることから、半導体ウェーハ
自重応力をより均等に分散できることとなり、熱処理の
際に生じるスリップを極力抑制することができるという
効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態に係る縦型熱処理用ボ
ートの外観斜視部図である。
【図2】図1におけるA−A線断面図である。
【図3】(A)は本発明の他の実施形態に係る縦型熱処
理用ボートの各横断面図である。(B)は本発明の他の
実施形態に係る縦型熱処理用ボートの各横断面図であ
る。
【図4】(A)は第2の実施例における縦型熱処理用ボ
ートの側面図である。(B)は第2の実施例における縦
型熱処理用ボートにおける図4(A)のB−B線横断面
図である。
【図5】(A)は第3の実施例における縦型熱処理用ボ
ートの横断面図である。(B)は第3の実施例における
縦型熱処理用ボートの横断面図である。(C)は第3の
実施例における縦型熱処理用ボートの横断面図である。
【図6】(A)は従来の縦型熱処理用ボートの横断面図
である。(B)は従来の縦型熱処理用ボートにおける図
6(A)のC−C線縦断面図である。
【符号の説明】
11、12、13、14、15、16、17、140、
150、160、170 支持部 21、22 連結板 100 半導体ウェーハ 112、122、140a、150a、160a、17
0a 挿入溝 111a、111b、121a、121b 支柱リブ 113、123、133、143、153、163、1
73 支持リブ 200 移載装置 O 半導体ウェーハの中心 Q 開口部 T 移載装置の横幅
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成8年12月18日
【手続補正1】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図4
【補正方法】変更
【補正内容】
【図4】

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 曲線状若しくは環状の断面形状を有する
    支柱からなり、当該支柱の長手方向の複数箇所を切欠い
    て複数の挿入溝が形成され、当該挿入溝内に半導体ウェ
    ーハを載置して支持する支持部と、 前記支持部を複数対向した状態で連結支持する連結部と
    を備え、 前記連結部で連結された複数の支持部に各々形成される
    挿入溝の上端面に半導体ウェーハを載置することを特徴
    とする縦型熱処理用ボート。
  2. 【請求項2】 前記請求項1に記載の縦型熱処理用ボー
    トにおいて、 前記複数の支持部は各々形成される対向する挿入溝相互
    間に載置される半導体ウェーハが挿通できる間隔以上に
    離隔させて配設されることを特徴とする縦型熱処理用ボ
    ート。
  3. 【請求項3】 前記請求項1又は2に記載の縦型熱処理
    用ボートにおいて、 前記支持部に形成される挿入溝の端縁のうち載置される
    半導体ウェーハの中心に最も近い部分が前記半導体ウェ
    ーハの外周端縁より内側に位置すると共に、前記半導体
    ウェーハの中心から半導体ウェーハを移載する移載装置
    と干渉しない距離だけ離反させて位置させることを特徴
    とする縦型熱処理用ボート。
  4. 【請求項4】 前記請求項3に記載の縦型熱処理用ボー
    トにおいて、 前記支持部の挿入溝の部分が、前記半導体ウェーハの半
    径方向における重心より内側のより中心部に近づけて位
    置すると共に、前記半導体ウェーハの中心から半導体ウ
    ェーハを移載する移載装置と干渉しない距離だけ離反さ
    せて位置させることを特徴とする縦型熱処理用ボート。
JP27729796A 1996-09-27 1996-09-27 縦型熱処理用ボート Pending JPH10106965A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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