JP2996355B2 - 縦型収納治具 - Google Patents

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
の処理基板の収納治具に係り、特に複数の処理基板が上
下に多数積層配置される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
側に寄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、ガスの流れが乱れるとガ
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。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号の図１及び図２に示すように、５本
の支柱を片側に寄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対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枚ずつ装填／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避けるため、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、このこと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】かかる欠点を解消するために、複数の半導
体ウエーハの処理基板を上下に積層配置させる為に、軸
方向に２つ割りした略半円筒状体を嵌合させて基板収納
部を形成し、該基板収納部を処理装置内に設置して所定
の処理を行なう縦型収納治具が本出願人にて提案されて
いる。（特開平２−１７７４２５号）しかしながらかか
る従来技術においては半円筒状体の片側にのみウエーハ
の保持溝が形成されているために、言換えればウエーハ
の片側保持であるために、ウエーハが大口径化すればす
るほどウエーハの保持が困難であり、ウエーハの落下の
恐れが増大する。更に積層したウエーハ同士が上下に直
接対面している為に、パーティクルが発生した場合下方
のウエーハに落下してしまう。又前記従来技術は、前記
円筒状体の側壁に、保持溝間隔毎にガス流通孔を開口
し、前記ガス流通孔より基板収納部内のウエーハの処理
面に処理ガスが接触するように構成しているが、前記ウ
エーハと円筒状体基板収納部の内壁間の空隙より処理後
のガスが次段のウエーハと接触し、好ましい処理が達成
されない。

【０００９】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処理基板が接
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処理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。さらに本発明の他の目的は処理
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。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、複数の半導体
ウエーハまたはガラス基板等の処理基板を上下に積層配
置させる為に、軸方向に複数割りした略半円筒状体を嵌
合させて基板収納部を形成し、該基板収納部を処理装置
内に設置して所定の処理を行なう縦型収納治具におい
て、略半円筒状の凹設区域側に処理基板を積層載置させ
る第一の支持部を有する基板支持体と、略半円筒状の凹
設区域側に上面に基板支持体側に支持された各処理基板
を受ける第二の支持部を設けたガス流制御手段を多段状
に配設した収納体とを有し、前もって前記第一の支持部
に収納基板を積層配置した状態で、該基板支持体を前記
収納体に嵌合させることにより、前記処理基板全周を囲
繞する略円筒状基板収納部を形成し、且つ該嵌合時に前
記基板支持体の第一の支持部より前記第二の支持部側に
処理基板が移載されて支持されるとともに、前記処理基
板と前記ガス流制御手段が前記略円筒状基板収納部内で
交互に積層配置されることを特徴とする。

【００１１】かかる発明によれば、前記基板支持体を前
記収納体に嵌合させることにより、前記処理基板全周を
囲繞する、円筒状基板収納部を形成するとともに、前記
処理基板が前記多段状のガス流制御手段と交互に積層配
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。

【００１２】即ち、積層したウエーハ同士の間に必ずガ
ス流制御手段が位置している為に、パーティクルが発生
した場合前記ガス流制御手段でこれを保持し、下方のウ
エーハに落下してしまう恐れが全く無くなる。前記円筒
状体の側壁に、ウエーハ積層間隔毎にガス流通孔を開口
し、前記ガス流通孔より基板収納部内のウエーハの処理
面に処理ガスが接触するように構成した場合、前記ウエ
ーハと円筒状体基板収納部の内壁間の空隙より処理後の
ガスが洩れた場合でも、前記ガス流制御手段の介在によ
り次段のウエーハ側と接触する恐れがなく、熱分布、ガ
ス流分布が均一となり、良好な拡散処理と薄膜形成が可
能となる。

【００１３】又本発明によれば、またガス流制御手段と
処理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、ガス流制御手段と処理基板との接触による傷、パ
ーティクルの発生を防止でき、特に同一処理基板内の処
理が均一な高品質の処理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処理基板表面を通過し
未制御な処理物質の拡散移動の仲介を行ったり、上部処
理基板からの剥離物質を運んで他の処理基板への再付着
を行うことによる処理基板の品質欠陥を防止でき、積層
された処理基板相互間の高品質化を達成できる。

【００１４】又本発明は、前記ガス流制御手段が、基板
支持体側に支持させた各処理基板とほぼ同一の間隙で多
段状に配置され、少なくとも該処理基板とほぼ同一若し
くはそれ以上の外形を有するガス流制御板（以下バッフ
ァ板という）であり、該ガス流制御板と嵌合する嵌合部
（本実施例では半円リング状のウエーハ支持板と兼用し
ている）を前記基板支持体内壁側に設け、前記基板支持
体と収納体との嵌合時に、前記ガス流制御手段と前記嵌
合部とが同一平面上で嵌合しつつ前記積層配置された処
理基板間の空間を仕切るている。

【００１５】かかる構成によれば、前記バッファ板と嵌
合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円筒状体基板収納部内壁を完全に仕
切りかつ周方向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。又前記ウエーハ等より例え表面
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。

【００１６】また、本発明は、前記ガス流制御手段の上
面に、基板支持体側に支持させた各処理基板を受ける第
二の支持部を設けたことを特徴とし、より具体的には前
記基板支持体と収納体との嵌合時に前記基板支持体の第
一の支持部より前記第二の支持部側に処理基板が移載さ
れて支持されることを特徴とする。

【００１７】かかる構成により、処理時においては、前
記した特開平２−１７７４２５号のように半円筒状体の
片側でウエーハを保持するのではなく、前記ウエーハ外
形とほぼ同等の外形を有するガス流制御手段の上面で保
持するために、処理時における回転による振動があって
もウエーハが落下する恐れもウエーハのがたつきが生じ
る恐れもなく、更には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。

【００１８】

【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。

【００１９】図１乃至図３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。

【００２０】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。

【００２１】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
設置されるマザーボート１０（収納体）と、ウエーハ積
層配置した状態で該マザーボート１０に嵌合装着される
ボート本体２０（基板支持体）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。

【００２２】マザーボート１０は、図２（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
半円筒状の外被体１１と、該外被体１１の内周底部に固
着され、該外被体１１と同径の円板状底板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着された多数枚のバッファ板１
３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バッファ板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。バッファ板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。
そして該バッファ板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と片側半円部の左右両側に
３つの受け片１６を凸設する。

【００２３】ボート本体２０は、図２（Ｂ）に示すよう
に、マザーボート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、一方前記半円リング状の支持部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
バッファ板１３の受け片１６が該凹設部１７１ａに侵入
可能に構成する。尚、図２（Ａ）に示すように、支持部
１７の取り付け位置は前記両ボート１０，２０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。

【００２４】次にかかる実施例の作用を説明する。先
ず、マザーボート１０は図２（Ｃ）に示すように保温筒
２上に設置しておく。一方ボート本体２０は処理装置か
ら別異の位置で、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。この状態で図３（Ａ）に示す
ように、バッファ板１３取り付け位置より僅かに上方に
ウエーハ支持部１７が位置するようにボート本体２０を
マザーボート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。この結果図３（Ｂ）に示
すように、前記ウエーハ９は前記支持部１７との載設位
置から外れ、マザーボート１０側のバッファ板１３の３
つの受け片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。

【００２５】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２
１が形成され、又バッファ板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バッフ
ァ板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。

【００２６】次に本発明の実施例の効果を説明する。ウ
エーハピッチ５．５ｍｍ、ウエーハ１５０ｍｍ、肉厚
０．５８ｍｍ、バッファ板１３径（外径は筒内径と同じ
１５２ｍｍ、内径１３０ｍｍの輪板）、ウエーハ下方
１．５ｍｍにバッファ板１３を配置するようにバッファ
板１３上に保持ピン（３つの受け片１６）を設けた、本
実施例を用意する。

【００２７】比較例１として、バッファ板１３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、バッファ板１３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

【００２８】

【発明の効果】以上記載の如く本発明によれば、ガス流
制御手段と処理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処理基板との接触によ
る傷、パーティクルの発生を防止でき、特に同一処理基
板内の処理が均一な高品質の処理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処理基板表面を
通過し未制御な処理物質の拡散移動の仲介を行ったり、
上部処理基板からの剥離物質を運んで他の処理基板への
再付着を行うことによる処理基板の品質欠陥を防止で
き、積層された処理基板相互間の高品質化を達成でき
る。

【００２９】更に、前記バッファ板と嵌合部との組合せ
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
もに円筒状体基板収納部内壁を完全に仕切りかつ周方向
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。又前記ウエーハ等より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。

【００３０】また、本発明においては、処理時において
は、前記した特開平２−１７７４２５号のように半円筒
状体の片側でウエーハを保持するのではなく、前記ウエ
ーハ外形とほぼ同等の外形を有するガス流制御手段の上
面で保持するために、処理時における回転による振動が
あってもウエーハが落下する恐れもウエーハのがたつき
が生じる恐れもなく、更には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。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
である。

【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
（Ａ）は装填途中（Ｂ）は装填終了時点を示す作用図で
ある。

【符号の説明】

９ 処理基板 １３ ガス流制御手段（バッファ板） １０ 収納体 １５ スリット １６ 第二の支持部 １７ 第一の支持部 ２０ 基板支持体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−177425（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−229932（ＪＰ，Ａ) 実開 平１−173936（ＪＰ，Ｕ) 実開 平１−93724（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H01L 21/22 - 21/223 H01L 21/31

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の半導体ウエーハまたはガラス基板
   等の処理基板を上下に積層配置させる為に、軸方向に複
   数割りした略半円筒状体を嵌合させて基板収納部を形成
   し、該基板収納部を処理装置内に設置して所定の処理を
   行なう縦型収納治具において、 略半円筒状の凹設区域側に処理基板を積層載置させる第
   一の支持部を有する基板支持体と、 略半円筒状の凹設区域側に上面に基板支持体側に支持さ
   れた各処理基板を受ける第二の支持部を設けたガス流制
   御手段を多段状に配設した収納体とを有し、 前もって前記第一の支持部に収納基板を積層配置した状
   態で、該基板支持体を前記収納体に嵌合させることによ
   り、前記処理基板全周を囲繞する略円筒状基板収納部を
   形成し、且つ該嵌合時に前記基板支持体の第一の支持部
   より前記第二の支持部側に処理基板が移載されて支持さ
   れるとともに、前記処理基板と前記ガス流制御手段が前
   記略円筒状基板収納部内で交互に積層配置されることを
   特徴とする縦型収納治具。