JPH0440268Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この考案は、半導体集積回路の製造において使
用される半導体基板熱処理用ボートに関するもの
である。

（従来の技術） 半導体集積回路の製造行程には、パターン形成
を目的としたフオトリソグフライ、不純物の拡散
および酸化を目的とした熱処理、配線に用いる金
属の蒸着、ならびにCVDなどの工程がある。こ
のうち、不純物の拡散、酸化などを行う熱処理
は、500〜1200℃に上昇した電気炉内の石英チユ
ーブ内において、Siウエハを載せた石英ボート
を、石英製押し棒で挿入して行うものであつた。

第３図は、同出願人の実願昭60−172342号（特
開昭62−80338号）の願書に添付した明細書に開
示した従来のウエハ搭載用の石英ボートの全体図
である。この石英ボート１は、溝２を切つた２本
の石英丸棒３を、溝２を向かい合わせの位置でそ
の両端を半円形状のＵ形石英丸棒４と溶接し一体
化する。そして、石英丸棒３およびＵ形石英丸棒
４の連結部の内側に、溝２を切つた石英丸棒間の
距離と同じ長さのPoly−Si製梁５をセツトする。
しかし、このままでは固定されないので、溝２を
切つた石英丸棒３にPoly−Si製梁５を固定する
ための石英製支持台６を溶接により一体化してあ
る。この石英製支持台６は、Poly−Si製梁５が、
がたつきなく入る寸法に製作されており、溝２を
切つた石英丸棒３の２本の内側に前後両端の計４
個所で溶接され一体化されている。これにより、
Poly−Si製梁５と溝２を切つた石英丸棒３は、
直接溶接されないが、固定されている。

第４図および第５図は、Siウエハ７を上記石英
ボート１に載せた時の断面図である。平行した石
英丸棒３の間隔はウエハ７の直径の2/3程度にし、
石英丸棒３に形成する溝２の角度はウエハ７の円
周の接線を採用するのが一般的であり、また、溝
２の幅は、ウエハ厚の1.5〜2.0倍とするのが一般
的である。

以上のような従来の石英ボート１は、溝２を切
つた２本の石英丸棒３の両端の連結部分間に、Si
ウエハ７と同じ膨張係数（4.2×10^-6〔１／℃〕）
のPoly−Siからなる梁５を介在させてあるので、
炉内での加熱昇温時に、Poly−Si製梁５の熱膨
張で、溝２を切つた２本の石英丸棒３間の距離が
温度上昇とともに、Siウエハ７の熱膨張と同じ割
合で広がるようになるため、２本の石英丸棒３上
のSiウエハ７への圧縮応力が生じなくなる作用が
ある。

（考案が解決しようとする問題点） しかるに、以上のような従来の石英ボート１で
あつても、熱処理温度が1100℃を越えると、石英
丸棒３とPoly−Si製梁５間に間隙が生じるので、
次の熱処理時にPoly−Si製梁５が熱膨張したと
しても応力（押し広げ力）が石英丸棒３に働か
ず、石英丸棒３が広がらず、Siウエハ７に圧縮応
力が生じる欠点があつた。この点を詳述すると、
熱処理温度が1100℃を越える温度、例えばSb拡
散に用いる1250℃といつた温度であると、丸棒
３，４を構成している石英ガラスの粘度は1.3×
10¹²〔ポイズ〕まで低下し、下限除歪温度の粘度
10^14.5〔ポイズ〕をはるかに越え、変形温度の粘度
10¹¹〜10¹²〔ポイズ〕に達してしまう。変形温度
以下で熱処理を行うと、炉内での加熱昇温時に
Poly−Si製梁５は熱膨張し、石英丸棒３に応力
を加え、Ｕ形石英丸棒４を弾性変形させる。しか
し、変形温度以上では、粘度が低いため、数十分
で弾性変形から塑性変形の状態にほぼ変化し、Ｕ
形石英丸棒４は降温時に永久歪が残り（広がつた
状態から完全に戻らず）、Poly−Si製梁５と石英
丸棒３間に間隙が生じる。Poly−Si製梁５と石
英丸棒３間に間隙があると、炉内での加熱昇温時
にPoly−Si製梁５は熱膨張するが、応力が石英
丸棒３に働かず、石英丸棒３上のSiウエハ７が石
英丸棒３との接触点で滑らない場合、熱膨張係数
の差（Siは10倍大きい）によりSiウエハ７は石英
丸棒３によつて圧縮応力を受け、接触点より結晶
歪が発生したり、ウエハ変形が生じたりし、その
結果、ICなどの特性劣化による歩留りの低下に
つながるという問題が起る。

この考案は上記の点に鑑みなされたもので、そ
の目的は、塑性変形により、２本の平行な石英棒
と、その間の梁の間に間隙が生じても、その間隙
を埋めて常に熱処理時の前記梁により２本の石英
棒に押し広げる応力を与えることができる半導体
基板熱処理用ボートを提供することにある。

（問題点を解決するための手段） この考案は、半導体基板熱処理用ボートにおい
て、２本の平行な石英棒間に介在される梁の両端
面を下向き斜面とするものである。

（作用） 上記のような構成においては、梁の両端面が下
向き斜面となつているので、塑性変形により２本
の平行な石英棒間の距離が広がつた状態となつ
て、該石英棒と梁の端部間に間隙が生じる状態と
なつても、前記梁がその自重によつて若干下方に
ずれることにより前記間隙が埋められて再び梁の
両端が２本の石英棒に当接することになる。した
がつて、その後、熱処理を行つた時、梁の熱膨張
によつて２本の石英棒に応力（押し広げ力）を与
えることができる。

（実施例） 以下この考案の一実施例を図面を参照して説明
する。第１図はこの考案の一実施例の石英ボート
を示す斜視図であり、第２図は同ボートの横断面
図である。これらの図において、１１は、ウエハ
搭載用の溝１２を切つた２本の平行に配置された
石英丸棒であり、この２本の石英丸棒１１の両端
を半円形状の２組のＵ形石英丸棒１３で一体的に
接続することにより石英枠体１４が構成される。
その際、２本の石英丸棒１１上の前記溝１２は、
向かい合わせの位置となるように設定される。こ
のような石英枠体１４の前記２本の石英丸棒１１
間には、該石英丸棒１１の両端と前記各Ｕ形石英
丸棒１３との連結部にて計一対、Poly−Si製梁
１５が介在される。このPoly−Si製梁１５は、
特に第２図に詳細に示されるように、両端面が下
向き斜面１６に形成される。したがつて、Poly
−Si製梁１５の両端間の距離は、上部より下部が
短くなつており、下部の長さは、溝１２を切つた
２本の石英丸棒１１間の距離より僅かに短い。こ
のPoly−Si製梁１５の上部と下部の長さの差は、
例えばPoly−Si製梁１５が丸棒であるときは、
該丸棒の直径の20〜40％になるように調整され
る。すると、Poly−Si製梁１５の両端面の斜面
１６の角度は約６〜12℃であり、この角度では、
Poly−Si製梁１５は、側面から力を受けても浮
き上がることはない。しかし、２本の石英丸棒１
１間にPoly−Si製梁１５を介在させただけでは、
該Poly−Si製梁１５が固定されている（定位置
に保持されている）とはいえず、そこで、前記２
本の石英丸棒１１の前後両端内側にはＵ形の石英
製支持台１７が計４個一体的に設けられ、この石
英製支持台１７内にPoly−Si製梁１５の両端が
嵌合される。この石英製支持台１７は、その受面
とPoly−Si製梁１５との間に、Poly−Si製梁１
５の直径の半分の距離に相当する間隙があるよう
に製作されており、この石英製支持台１７内に
Poly−Si製梁１５は、第２図に示すように底部
より浮いてセツトされている。

このように構成された石英ボートにおいては、
溝１２を切つた２本の石英丸棒１１の両端の連結
部分間に、Siウエハと同じ膨張係数のPoly−Siか
らなる梁１５が介在されているので、炉内での熱
処理時に、該Poly−Si製梁１５の熱膨張、それ
による応力によつてＵ形石英丸棒１３を弾性変形
させて、前記２本の石英丸棒１１間の距離が温度
上昇とともに、Siウエハの熱膨張と同じ割合で広
がる。したがつて、２本の石英丸棒１１上のSiウ
エハへ、石英丸棒１１間の距離が広がらないこと
による圧縮応力が加わることはない。

また、この石英ボートによれば、石英丸棒１１
に当接するPoly−Si製梁１５の両端面が下向き
斜面１６となつている。したがつて、いま1100℃
を越える温度で熱処理を行つた結果Ｕ形石英丸棒
１３が塑性変形を起して、該Ｕ形石英丸棒１３が
広がつた状態、それにより２本の石英丸棒１１間
の距離が広がつた状態となつて、該石英丸棒１１
とPoly−Si製梁１５の端部間に間隙が生じる状
態となつても、前記Poly−Si製梁１５がその自
重によつて若干下方にずれることにより前記間隙
が埋められて再びPoly−Si製梁１５の両端が２
本の石英丸棒１１に当接することになる。したが
つて、その後、熱処理を行つた時、Poly−Si製
梁１５の熱膨張、それによる応力によつて再びＵ
形石英丸棒１３を変形させて２本の石英丸棒１１
間の距離を押し広げることができ、Siウエハに圧
縮応力が加わらないようにすることができる。

（考案の効果） 以上詳述したように、この考案の半導体基板熱
処理用ボートによれば、梁の両端面を下向き斜面
としたので、Ｕ形石英棒の塑性変形により２本の
平行な石英棒間の距離が広がつた状態となつて、
該石英棒と梁の端部間に間隙が生じる状態になつ
ても、その間隙を埋めて常に熱処理時に前記梁に
より２本の石英棒に押し広げる応力を与えること
ができる。したがつて、繰返し1100℃以上の高温
で熱処理を行つても、ボート上のSiウエハに圧縮
応力が加わることを確実になくすことができるも
のであり、その結果結晶歪の発生やウエハ変形を
防止できるため、集積回路の歩留りを大幅に向上
させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はこの考案の半導体基板熱
処理用ボートの一実施例を示し、第１図は斜視
図、第２図は横断面図、第３図ないし第５図は従
来の石英ボートを示し、第３図は斜視図、第４図
は横断面図、第５図は縦断面図である。 １１……石英丸棒、１２……溝、１３……Ｕ形
石英丸棒、１４……石英枠体、１５……Poly−
Si製梁、１６……下向き斜面、１７……石英製支
持台。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (a) ウエハを搭載するための溝を切つた２本の平
   行に配置された石英棒の両端を２組のＵ形石英
   棒で接続して構成される石英枠体と、 (b) 両端面が下向き斜面に形成され、前記石英枠
   体の２本の石英棒間に、該石英棒とＵ形石英棒
   との接続部にて介在されるウエハとほぼ同膨張
   率の梁と、 (c) 前記石英枠体に設けられ、前記梁の両端が嵌
   合される支持台とを具備してなる半導体基板熱
   処理用ボート。