JPH10321542A

JPH10321542A - 半導体熱処理用治具

Info

Publication number: JPH10321542A
Application number: JP12570597A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Minagawa; 和弘皆川
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1997-05-15
Filing date: 1997-05-15
Publication date: 1998-12-04

Abstract

(57)【要約】【課題】簡単な構成で、しかも、製造時、支柱にクラ
ックを発生させることがない半導体熱処理用治具を提供
する。【解決手段】縦型の熱処理炉に用いられるウエハー積
載用ボートである。天板１３と底板１４を連結する複数
の支柱１２の長手方向に、それぞれ所要の間隔を存して
突起１１を水平保持させた構成である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハー
（以下、単に「ウエハー」という）を熱処理する際に使
用する半導体熱処理用治具に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】酸化処理や拡散処理等の高温熱処理を行
う場合に用いられる炉は、ウエハーの大口径化に伴っ
て、縦型が主流となってきた。その理由としては、ウエ
ハー搬送システムの自動化対応、クリーンルーム内での
スペースファクターの減少、炉内の均熱性の確保、ガス
の巻き込みの減少等が挙げられる。

【０００３】そして、上記の縦型炉に用いられるウエハ
ーボートは、例えば図６に示すように、４本の支持部材
１を、これら支持部材１で保持するウエハー２の周縁に
配しながら、これら４本の支持部材１の上下端を、支持
部材１と同一の材料で製作された天板３及び底板４によ
り固定するように一体成形した構造である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
たウエハーボートは、支持部材１に設けた溝５でウエハ
ー２を支持する構造であるので、支持部材１に溝切り加
工を施す必要があった。従って、この溝切り加工時に、
注意を怠ると支持部材１の溝部にクラックが発生する場
合があった。加えて、溝切り加工後は、支持部材１の端
部は必ず直角になるので、このような構造のウエハーボ
ートでウエハー２を支持して熱処理を行った場合には、
ウエハー２の挿入側（図６における紙面右側）における
２つの支持部材１ａの、溝５における特にウエハー挿入
側端縁においてウエハー２が支持されることになり、径
の大きいウエハー２を支持した場合には、そのウエハー
挿入側端縁における応力集中でスリップ（結晶欠陥，転
位）の発生は避けられなくなるという問題があった。ま
た、半導体熱処理用治具はシリコンウエハーを汚染させ
ないようにするため、石英ガラスや炭化珪素質材料を用
いて作成されるが、いずれも脆性材料であり、溝部に応
力集中が生じるので、破損し易くなるという問題もあ
る。

【０００５】本発明は、上記したように、支持部材の溝
部に起因する問題点を解消すべくなされたものであり、
支持部材にクラックやウエハーへの応力集中を発生させ
ることがない半導体熱処理用治具を提供することを目的
としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明の半導体熱処理用治具は、天板と底板を
連結する複数の支柱の長手方向に、それぞれ所要の間隔
を存して突起を水平保持させることとしている。そし
て、このような突起によりウエハーを支持するので、支
柱に溝加工を施す必要がなくなってウエハーへの応力集
中が生じず、また、クラックも発生しなくなる。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明の半導体熱処理用治具は、
縦型の熱処理炉に用いられるウエハー積載用ボートであ
って、天板と底板を連結する複数の支柱の長手方向に、
それぞれ所要の間隔を存して突起を水平保持させたもの
である。

【０００８】本発明の半導体熱処理用治具において、突
起１１は、支柱１２に水平保持されたものであれば、図
４（ａ）に示すように、ウエハー２の挿入方向と直角で
も、また、図４（ｂ）に示すように、ウエハー２の挿入
方向に対して角度θを設けたものでも良い。この図４
（ｂ）に示すものでは、突起１１を取り付ける支柱１２
が３本であっても、ウエハー２の支持面積が大きくなる
ので、スリップが起こりにくくなる。

【０００９】また、本発明の半導体熱処理用治具におい
て、突起１１の支柱１２からの突出長さＬは、特に限定
されるものではないが、長い方がスリップに対しては有
利である。しかし、反対に強度の点で問題がある。本発
明者の実験によれば、５〜１００ｍｍの範囲が好まし
い。また、突起１１の径又は一辺の長さは、突起１１の
材質，断面形状、あるいはウエハー２の直径，重量によ
っても異なるが、例えば円形の場合にはφ３〜φ１５ｍ
ｍが好ましい。φ３ｍｍ未満であれば、強度が弱くなっ
て、支柱１２に片持ち支持させた場合に、ウエハー２の
重量で折損するおそれがあるからである。また、φ１５
ｍｍを超えると、重量が増加してハンドリング性や昇温
時、降温時の応答性が悪くなり、かつ、ウエハー２の支
持数が減少するからである。

【００１０】また、本発明の半導体熱処理用治具におい
て、突起１１の断面形状は、三角，四角，六角等の多角
形、円、楕円等が採用できるが、製造が簡単で、かつウ
エハーに疵を付けないためには、円形が好ましい。この
場合、スリップの発生を防止する観点から、先端は半球
状等のエッジがないものが好ましい。なお、本発明の半
導体熱処理用治具において、支柱１２の本数は特に限定
されないが、３ないし４本が適当である。

【００１１】本発明の半導体熱処理用治具によれば、支
柱に溝加工を施すのではなく、支柱に突起を取り付ける
ので、製造時、支柱にクラックが発生しない。また、同
様の理由により、支柱に応力集中が発生せず、強度が大
きくなる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の半導体熱処理用治具を図１〜
図５に示す実施例に基づいて説明する。図１は本発明の
半導体熱処理用治具の一実施例を示す斜視図、図２は本
発明の半導体熱処理用治具の支柱と突起の関係を側面方
向から見た概略説明図で、（ａ）は丸棒状の突起を採用
したもの、（ｂ）は半球状の突起を採用したもの、図３
は図２を正面方向から見た図で、（ａ）は丸棒状の突起
を採用したもの、（ｂ）は楕円棒状の突起を採用したも
の、図４は本発明の半導体熱処理用治具を平面方向から
見た図で、（ａ）はウエハーの挿入方向と直角方向に突
起を設けたもの、（ｂ）はウエハーの挿入方向に角度を
つけて突起を設けたもの、図５（ａ）（ｂ）は図１に示
す実施例の製造方法の一例を説明する図である。

【００１３】図１〜図５において、１１は突起であり、
天板１３と底板１４を連結する例えば断面が四角形の支
柱１２の長手方向に、それぞれ所要の間隔を存して水平
状に取り付けられる。これらの突起１１は、図２（ａ）
（ｂ）に示す実施例では、共に長さＬだけ支柱１２から
突出させたものを示しており、このうち図２（ａ）に示
す第１実施例では、図３（ａ）に示すような例えば断面
形状が円径の丸棒を、また、図２（ｂ）に示す第２実施
例では、半球状のものを支柱１２に取り付けたものを示
している。

【００１４】ところで、突起１１の断面形状は、図２
（ｂ）に示した円形に限らず、図３（ｂ）に示したよう
な楕円形や、図示省略したが四角等の多角形でもよい。
このうち、図３（ｂ）に示した断面が楕円形の棒を突起
１１として使用した場合には、円形の丸棒を使用した場
合と比較して、ウエハー２を載せる部分の曲率が大きく
なるので、ウエハー２に作用する応力集中が緩和でき
る。また、同じ曲率の円形の丸棒を使用した場合と比較
して、突起１１間の間隔Ｐが小さくできるので、ウエハ
ー２をより多く設置できる。

【００１５】また、支柱１２への突起１１の取り付け状
態は、図４（ａ）に示すように、ウエハー２の挿入方向
と直角に取り付けても、また、図４（ｂ）に示すよう
に、ウエハー２の挿入方向に対して角度θを設けても良
い。この図４（ｂ）に示すような、ウエハー２の挿入方
向に対して角度θを設けて突起１１を取り付けた場合に
は、スリップ抑制の点で突起１１の突出長さＬは、図４
（ａ）に示すように、ウエハー２の挿入方向と直角に取
り付ける場合よりも長くしておく方が望ましいことは言
うまでもない。

【００１６】上記したような本発明の半導体熱処理用治
具において、突起１１と支柱１２との接合方法について
は，特に限定されない。例えば、図５（ａ）に示すよう
に、支柱１２の高さ方向に、例えば突起１１の直径より
小径の孔１２ａを設け、一方、突起１１の前記支柱１２
への取り付け側を、前記孔１２ａに嵌合するように縮径
加工すると共に、支柱１２からはみ出す部分をさらに縮
径加工し、このさらなる縮径加工部１１ａにスナップリ
ング１５を嵌入することで取り付けたり、また、図５
（ｂ）に示すように、焼成前に、支柱１２の高さ方向
に、例えばＳｉＣのスラリーを介して突起１１を貼り付
け、その後焼成して一体化するもの等、適宜の方法で取
り付ければ良い。

【００１７】本発明の半導体熱処理用治具は上記したよ
うな構成であり、次に本発明の半導体熱処理用治具の効
果を確認するために行った実験結果について説明する。
実験に供した半導体熱処理用治具は、一辺が１０ｍｍの
四角形の支柱１２に、図３（ａ）に示す断面が円形の丸
棒（直径５ｍｍ，突出長さ１０ｍｍ）からなる突起１１
を、４本の支柱１２の長手方向にそれぞれ１０５本ず
つ、図４（ａ）に示す取り付け状態で、図５（ａ）に示
すようにして嵌入状に取り付けたもの（本発明例１）
と、直径が１０ｍｍの半球状の突起１１を、本発明例１
と同じ支柱１２の長手方向に１０５本ずつ、図４（ａ）
に示す取り付け状態で、図５（ｂ）示すようにして貼り
付けた後焼成することで取り付けたもの（本発明例２）
と、図３（ａ）に示す断面が円形の丸棒（直径５ｍｍ，
突出長さ５０ｍｍ）からなる突起１１を、本発明例１と
同じ支柱１２の長手方向に１０５本ずつ、図４（ｂ）に
示す取り付け状態（取り付け角度θ＝３０°）で、図５
（ａ）に示すようにして嵌入状に取り付けたもの（本発
明例３）と、図６に示す支持部材に１０５個の溝加工を
施した半導体熱処理用治具（従来例）である。

【００１８】実験した結果では、本発明の半導体熱処理
用治具では、製造に際して溝加工を施さないので、いず
れも支柱にクラックは発生しなかった。一方、従来の半
導体熱処理用治具では、製造に際して砥石により溝加工
を施したが、砥石に微かな欠けがあったため１０５個の
溝の内、１個の溝の支柱にクラックが発生した。加え
て、本発明の半導体熱処理用治具と従来の半導体熱処理
用治具を用いて、直径が２００ｍｍのシリコンウエハー
を１０５枚支持させて、１２００℃の雰囲気内に２時間
保持した後（最初の１時間は０₂雰囲気、後の１時間は
Ｎ₂雰囲気）、８℃／分の速度で常温まで冷却したとこ
ろ、本発明例１では突起１１の先端にエッジがあるの
で、品質に影響を与えない程度の若干のスリップが発生
したものの、本発明例２では突起１１の先端にエッジが
なく、また、本発明例３では角度θをつけて突起１１を
取り付けると共に、突起１１の突出長さＬが長いので、
全くスリップは発生しなかった。一方、従来例ではウエ
ハー２の挿入側における支持部材１の挿入側端縁にスリ
ップが発生した。

【００１９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体熱
処理用治具は、天板と底板を連結する複数の支柱の長手
方向に、それぞれ所要の間隔を存して突起を水平保持さ
せた構成であり、支柱に溝加工を施す必要がないので、
支柱に応力集中が生じず、また、製造時、支柱にクラッ
クが発生することもない。また、同様の理由により、支
柱の強度が大きくなるので、繰り返し使用した場合で
も、支柱が折損することがない。さらに、同様の理由に
より、溝加工を施す場合と比較して製造時間も短縮でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の半導体熱処理用治具の一実施例を示す
斜視図である。

【図２】本発明の半導体熱処理用治具の支柱と突起の関
係を側面方向から見た概略説明図で、（ａ）は丸棒状の
突起を採用したもの、（ｂ）は半球状の突起を採用した
ものである。

【図３】図２を正面方向から見た図で、（ａ）は丸棒状
の突起を採用したもの、（ｂ）は楕円棒状の突起を採用
したものである。

【図４】本発明の半導体熱処理用治具を平面方向から見
た図で、（ａ）はウエハーの挿入方向と直角方向に突起
を設けたもの、（ｂ）はウエハーの挿入方向に角度をつ
けて突起を設けたものである。

【図５】図１に示す実施例の製造方法の一例を説明する
図であり、（ａ）は支柱に孔を設けて突起を嵌入するも
の、（ｂ）は焼成前の支柱に突起を貼り付けるものであ
る。

【図６】従来の半導体熱処理用治具を平面方向から見た
概略説明図である。

【符号の説明】

２ウエハー１１突起１２支柱１３天板１４底板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】縦型の熱処理炉に用いられるウエハー積
載用ボートであって、天板と底板を連結する複数の支柱
の長手方向に、それぞれ所要の間隔を存して突起を水平
保持させたことを特徴とする半導体熱処理用治具。