JPS59200431A

JPS59200431A - ウエハ−ボ−ト搬送用具

Info

Publication number: JPS59200431A
Application number: JP7390083A
Authority: JP
Inventors: Takashi Tanaka; 隆田中; Shigeru Abe; 茂安部; Yutaka Ishizuka; 豊石塚
Original assignee: Toshiba Ceramics Co Ltd
Current assignee: Coorstek KK
Priority date: 1983-04-28
Filing date: 1983-04-28
Publication date: 1984-11-13

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】本発明は、半導体ウェハーを載置したウェハーポートを
炉芯管へ出し入れする際に用いるウェハーポート搬送用
具に関するものである。

従来、半導体装置の製造工程中に半導体ウェハーの不純
物拡散処理や酸化処理等を行う場合、半導体ウェハーを
ボートに乗せて炉芯管へ引出棒を用いて出し入れしてい
た。

第１図は、従来のウェハーボートの炉芯管への出し入れ
の状況を示すものである。図中、２１は炉芯管であり、
石英ガラス又はＳｉ　−８ｉＣ質等から成る。炉芯管２
１の外側には図示しないヒーターがあり、それにより炉
芯管２１内を加熱する。炉芯管２１内には、ウェハーＷ
を載置したウェハーボート２２を入れて処理を行う。ウ
ェハーボート２２の材質は、通常石英ガラス、ＳｉＣ質
等が使用されている。このウェハーボート２２には、車
輪２５が設けられている。（また、図示しない車輪のつ
いたマザーボートにウェハーボートを乗せて処理を行う
場合もある。）ウェハーボート２２を炉芯管２１へ出し入れするのであ
るが、その際、ウェハーボート２２の係止部２４に引出
棒２６の首部２７を掛止して引出棒２６を前後に移動さ
せていた。

引出棒２６は高純度が要求されるため、一般に石英ガラ
スが用いられている。

前述のように引出棒２６を用いてウェハーボート２２の
出し入れを行うと、ウェハーボート２２（又はマザーボ
ート）の車輪２５が炉芯管２１の底部に接触するため、
出し入れをたとえ緩速で行ったとしても、ウェハーボー
ト２２が振動したり、あるいは若干の粉じんが炉芯管２
１内で飛散したりした。このような振動や粉じんの飛散
は、Ｓ１ウエハーに対して結晶欠陥を惹起する原因とな
り問題であった。

このため、最近になってソフトローディング方式が検討
されるようになってきた。

ソフトローディング方式とは、つｌバーボートを搬送用
具に載せて炉芯管内壁に接触させないで出し入れするも
のである。

従来のソフトローディング用の搬送用具としては、例え
ば特開昭５６−３６１２９月公報に開示のボート１（第
２図）がある。ウェハー２はボート１の先端に載置用治
具３を介して載せられている。４は炉芯管である。

この他の従来のソフトローディング用搬送用具としては
、例えば特開昭５６−４５０２０号公報に開示のボート
５（第３図）や、特開昭５７−１７０５２３号公報に開
示のボート支えアーム７（第４図）がある。ウェハー２
はそれぞれボート５、ボート支えアーム７の先端にそれ
ぞれ収納治具６、ウェハーボート８を介して載せられて
いる。第４図において符号９は炉芯管を示す。

第４図のウェハーボート８は、ボート支えアーム７から
降されて炉芯管９内に直接置かれる。このため、ウェハ
ーボート８には足８ａが設けられている。

これら従来のウェハーボート搬送用具は、純度的な観点
から、石英ガラス材質のものが主体であった。

しかし、ソフトローディングは、高温の炉内に搬送用具
の一端を挿入し、他端は室温にて固定支持するものであ
るため、搬送用具内に温度勾配が発生する。この温度勾
配によって搬送用具の材質内に熱的応力が発生し、残留
応力として材質の機械的強度を低下させる。

このため、ソフトローディング用の搬送用具の材質とし
て高純度のものが当然必要となるのであるが、高強度で
あること及び高温での耐クリープ特性に優れていること
も要求される。

しかし、石英ガラスは周知の如く高温で変形を起し、ま
た表面のキズ等により強度が極端に小さくなる等の問題
点を有していた。

この発明は、上記の実情に鑑みてなされたもので、材質
が高純度であるとともに高温でも機械的強度が低下せず
、しかも高温での耐クリープ性に優れたウェハーポート
搬送用具を提供することを目的とするものである。

本発明は半導体ウェハーを載置したウェハーボートを炉
芯管へ出し入れする際に用いるウェハーポート搬送用具
であって、ＳｉＣ質から成り、２本以上の棒状の支持部
で上記ウェハーボートを支持し、炉芯管内壁にウェハー
ボートを接触させずに出し入れするように構成したもの
である。

炉芯管内壁に無接触でウェハーボートを出し入れするた
めの搬送用具として要求される主な特性は次のとおりで
ある。

（１）ウェハーを載置したウェハーポートを塔載しても
変形しない。

（２）高純度。

（３）耐熱性。

（４）高強度。

本発明は、耐熱性を有するだけでなく高強度であり、し
かも高温でも変形のしないＳｉＣ質を用いるものである
。しかし、Ｓ　ｉ　Ｃ質の成形体は気孔が約１０〜２０
％あるため、Ｓｉを１０〜４０％含浸し、高純度化する
のが望ましい。また、表面に緻密質ＳｉＣをＣＶＤコー
トすれば、さらに高純度化することができる。

本発明の最も好しい実施態様にあっては。

純度９９．９５重働％以上のＳｉＣ材質で、しかもＳｉ
含有率を３〜２５重量％にする。

このようにＳ：が含有率３〜２５重量％含まれていると
、熱伝導が良く、支持具内に極端な温度勾配が発生しな
い。このため、熱的応力が発生せずｉ１！濃でも機械的
強度の低下がみられない。また、５ｉＣ−３ｉＣの焼結
−Ｂｏｎｄｉｎｇが大きく、しかも材質の純度が高いの
で高温での耐クリープ性に優れている。そのためウェハ
ーポート搬送用具は高温でもほとんど撓むことがない。

したがってウェハーポートの位置設定が大変容易である
。

ＳｉＣ質の材料とＳｉ含有率をいろいろと変えたＳｉＣ
質の材料を用い、これらの材料の一端を１２００℃の炉
内に出し入れして抗折強度を測定し、その低下率を測定
した。材料はいずれも外径２５ＩＩｌｌ１１内径１０ｎ
＋ｎ＋、長さ２０００ｍｍのものを用いた。出し入れの
操作は２（１ｍ／分のスピードで１００回くり返した。

測定結果を第１表（後掲）に示す。

Ｓｉが４０重量％以上のものは、１００回出し入れする
前に折損した。この測定結果から、Ｓｉを２５重量％よ
りも多く含有づ°るＳｉＣ材質は、使用状況によっては
問題が生じることが分った。

ＳｉＣ材質はいわゆる反応焼結法で構成されるコンポジ
ッ十である。その特性は３ｉとＳｉＣとの組成比で決定
される。

そこで、３ｉ含有率を５〜４５重量％まで段階的に変え
てＳｉＣ材質を構成し、高温でのＳｉＣ材質の特性を調
査した。材料の形状はいずれも外径２５ＩＩＩＩＩ１１
内径１５ＩｌｌＩｌ、長さ２００ｏｍｍであった。調査
は第５図に示すように材料３０の片端３０ａを固定支持
し他端３ｏｂに１０．０ｋｏの荷重Ｗをかけた状態で、
１２００℃の濃度中に１５時間保持して行い、端３０ｂ
の変位りを測定し、全長しに対する変位りの割合（％）
を計算した。測定結果を第６図にグラフ３３として示す
。

調査の結果、変位量はＳｉ含有率２５重量％付近を境に
して急激に増大することが分った。

Ｓｉ含有率の違いによる変位りの変化は、次のように説
明できる。すなわちＳｉＣ粒子同士の３ｏｎｄｉｎｇが
Ｓｉ含有率と相関しており。

Ｓ１含有率が３０〜３５重口％以上では５１Ｃ−８ｉＣ
の焼結−Ｂ　ｏｎｄ　ｉｎｇ＋７）　数カ小’ａ　＜、
Ｓｉのクリープ特性に近づくために変位りが大きくなる
のである。

又、Ａ１等の不純物が５００　ｐｐｍ以上存在する材料
についても、上記の測定と同じ条ｆ１で変位量を測定し
たところ、不純物が多くなると変位が増大する傾向があ
った。

変位りが大きいと、搬送用具の支持部におけるウェハー
ポートの位置の設定がむずかしくなる。

変位りは支持用具の形状°やサイズによっても左右され
るが、いずれのサイズや形状であってもＳｉ含有率が２
５重量％よりも多くなるとクリープ特性による変形が大
きく　’、＞る。

また、Ｓ１含有率が２５重量％よりも多くなると５ｉｃ
−ｓ＋　ｃのＢｏｎｄｉｎｇが小す（ナルため機械的強
度が低下する。

炉芯管内壁に無接触でウェハーボートを出し入れするた
めには、搬送用具の形状が大きな問題となる。変形を防
止して強度をもたせるためには搬送用具の一形状を大き
くすればよいが、炉芯管の直径が大きければ、ウェハー
ボート搬送用具を大きくしてもウェハーボートを無接触
で出し入れすることはできる。しかし、炉芯管を必要以
上に大きくすると、装置が大型化するばかりでなく、熱
効率の点からも問題が生じる。

本発明は、ウェハーボート搬送用具のウェハーボート支
持部を２本以上の棒状とし、狭い炉芯管内であっても炉
芯管内壁に接触することな（出し入れが出来るようにし
、棒状であっても変形のない高強度のＳｉＣ質で作った
ものである。

次に本発明の好適な実施例を第８〜１２図に基づいて詳
細に説明する。

第８図は本発明によるウェハーボート搬送用具の一例を
示す斜視図である。図面において、１０はウェハーボー
ト１１（第１１〜１２図）を保持するウェハーボート支
持部であり、棒状になっていて、ブロック１２でアーム
１３と一体に構成されている。この実施例では、ウェハ
ーボート支持部１０は丸棒状になっており、ＳｉＣに３
ｉを２０％含浸したもので構成されている。アーム１３
の左端は従来どおり適当な駆動手段に固定する。

第９図は、本発明の一変形例を示しており、ウェハーボ
ート支持部１０’を３本とし、ウェハーボート１１を塔
載しＩＣ時の安定性をさらに良（している。このウェハ
ーボート支持部１０’　は高温の炉内に入れＩＣ時の熱
変形を防ぐために断面四角形とし、強度をさらに向上さ
せである。

ウェハーボート支持部の断面形状は上記形状に限らず、
三角形、六角形、へ角形等適宜選択できる。

また、ウェハ−ボー１〜支持部の本数は」二記本数に限
らず２〜３本以上にして安定性や強度を向上させること
もできる。

第１０図の実施例は第８図の実施例に似ているが、支持
部１０の先端に上方に突起したストッパ１０ａが形成さ
れている。アーム１３の一端は駆動手段の一部１６に固
定されている。

次に本発明の搬送用具を用いて炉芯管内にウェハーボー
トを搬送する場合について、第１１〜１２図に基づいて
説明する。

炉芯管２１（第１図）又は４（第２図）の中に、ウェハ
ーＷ又は２を載置したウェハーボート１１（第１１〜１
２図）を出し入れする。ウェハーボー１〜１１の下部に
は足（凸部）１４が４ケ所に設けである。また両側面に
は腕１５が設けてあり、内面には、ウェハーＷ又は２を
載置する溝が切っである。

上記のようなウェハーボート１１にウェハーＷ又は２を
載置した後、ウェハーボート搬送用具のアーム１３を移
動させて、ウェハーボート支持部１０，１０’を矢印方
向に動かし、ウェハーボート１１の腕１５（又は足１４
間のウェハーボート下部）を下側から支持し、図示しな
い上下動用駆動モーターで所定位置まで持ち上げ、図示
しない前後動用駆動モーターで炉芯管１内の所定位置ま
で搬送し、しかる後、前記上下動用駆動モーターでウェ
ハーボート１１を炉芯管１内に降し、ウェハーポート搬
送用具だけを前記前後動用駆動モーターで炉外へ戻す。

以上のように本発明のウェハーポート搬送用具は、狭い
炉芯管内であってもウェハーボート支持部１０，１０’
を炉芯管内壁に接触させることなくウェハーボート１１
を炉芯管内へ出し入れすることができる。

また、ＳｉＣ質であるため、耐熱性がある。

さらに、高強度であるため、高温の炉芯管内であっても
、熱変形を起すことがない。

なお、前述の実施例では、アーム１３と支持部１０，１
０’をブロック１２で一体的に固定しているが、ブロッ
ク１２を用いずにフ夕等に固定してもよい。その場合、
搬送具を炉内に入れたままで処理できる。また、アーム
１３を設けずに支持部１０．１０’を長くし、直接支持
部１０，１０’の一端を固定手段１６に固定するように
してもよい。

また、本発明の搬送用具で搬送するウェハーボート１１
は図示した形状に限定されるものでない。ウェハーボー
トの形状は自由であり、ウェハーポート搬送用具の支持
部１０゜１０′が炉芯管内壁に接触しないでウェハーポ
ートを支持できる形状であればよい。またＳｉＣ質に石
英ガラス管をかぶせてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の炉芯管の内部状況を示す説明図、第２図
は従来の支持具を示す側面図、第３図は従来の他の支持
具を示す斜視図、第４図は従来のさらに他の支持具を示
す側面図、第５図はＳｉＣ材質の変位量を測定する方法
を示す側面図、第６図はＳｉＣ材質の３ｉ含有率と変位
量の関係を示すグラフ、第７図はＳｉＣ材質のＳｉ含有
率と機械的強度の関係を示すグラフ、第８図は本発明の
ウェハーポート搬送用具の一例を示す斜視図、第９図は
他の例を示す斜視図、第１０図は本発明のさらに他の例
を示す斜視図、第１１図は本発明のウェハーポート搬送
用具の使用例を示す斜視図、第１２図はその正面図であ
る。１０．１０′　・・・ウェハ−ボー１〜支持部１１・・
・・・・・ウェハーポート１２・・・・・・・ブロック１３・・・・・・・アーム第１表ＳＬｔ噛雫第８図０第９図手続補正口（自発）昭和５８年８月Ｚ日特許庁長官　若杉和夫　殿１、事件の表示特願昭５８−７３９００号２、発明の名称ウェハーポート搬送用具３、補正をする者事件との関係　特許出願人住所　東京都新宿区西新宿１−２６−２名称　東芝セラ
ミックス株式会社代表者　村松文雄４、代理人住所　東京都港区西新橋２−３９−８鈴丸ビル６、補正の対象明細書の「発明の詳細な説明」の欄及び図面７、補正の内容１）明細書第１７頁の第１表を別紙のように補正します
。２）第６図及び第７図を別紙のように補正します。第１表１４６− ５Ｌｔ嘴帛

Claims

【特許請求の範囲】

（１）半導体ウェハーを載置したウェハーボートを炉芯
管へ出し入れする際に用いるウェハーポート搬送用具に
おいて、ＳｉＣ質から成り、２本以上の棒状の支持部で
上記ウェハーボートを支持して炉芯管に接触させずに出
し入れする構成にしたことを特徴とするウェハーボート
搬送用具。
（２）前記棒状の支持部にＳｉを含浸したことを特徴と
する特許請求の範囲第１項に記載のウェハーポート搬送
用具。
（３）前記棒状の支持部に緻密質ＳｉＣをＣｖＤコー１
〜したことを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２
項に記載のウェハーポート搬送用具。
（４）前記棒状の支持部を石英ガラスで被覆したことを
特徴とする特許請求の範囲第１項、第２項又は第３項に
記載のウェハーポート搬送用具。
（５）純度９９．９５重量％以上のＳｉＣ質にし、しか
もＳｉ含有率が３〜２５重量％であることを特徴とする
特許請求の範囲第１項ないし第４項のいずれかに記載の
ウェハーポート搬送用具。