JPH0533014Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は高温雰囲気中において使用される支持
治具に関し、特に電子工業用の半導体素子を製造
するために高温炉内に収納されて、シリコン等を
材料とするウエハーの支持台として使用される支
持治具に関するものである。

（従来の技術） 従来、ウエハーを支持するために使用されるこ
の種の支持治具は、例えば石英質のもの、炭素・
炭化珪素複合体あるいは炭化珪素成形体に金属シ
リコンを充填させた複合体から形成したもの等が
知られているが、これらのある物は耐熱性に劣つ
たり、非常に高価なものとなつたりして、実際上
の治具としてはそぐわないものである。そこで、
炭化珪素からなり三次元網目状の骨格内に金属シ
リコンを充填したものも提案されている。

しかしながら、上記いずれの材料を使用してこ
の種の支持治具を形成するにしろ、当該支持治具
は高温雰囲気中において使用されるものであるか
ら、その熱膨張を充分考慮しなければならないの
に、従来既に提案されてきているこの種の支持治
具においてはこの熱膨張による形態変化には充分
な考慮が払われていないものであつた。特に、近
年のウエハー用支持治具にあつては、ウエハーの
大量生産を目指して大型化してきており、上記の
熱膨張は無視することができない現象になつてき
ているのである。

例えば、近年製造されつつあるこの種の支持治
具としては、その長さが1000mm以上にも及ぶもの
が用いられるようになつてきている。この種の支
持治具が挿入される炉内の温度は1000℃を超える
ものであり、また例えば熱膨張率の比較的少ない
炭化珪素であつても、線熱膨張率のオーダーが
10^-6／℃程度であることから、結果としてこの支
持治具は全体として数mm程度の伸びが認められる
ことになる。

一般に、従来既に提案されてきている支持治具
２０は、通常次のような構造を有している。すな
わち、第５図に示すように、半導体素子の材料と
なるウエハー３０が支持される凹溝２３を多数形
成した複数の支持棒材２１，２２を、各凹溝２３
が内方に向くように支持台２４を介して連結する
ことにより、各ウエハー３０を凹溝２３にて支持
するようにしているのである。従来のこの種の支
持治具２０の、特にその下側支持棒材２２に形成
した凹溝２３について検討して見ると、通常凹溝
２３の巾はウエハー３０の巾と略同じにしてあ
り、かつその側面部は略平行に形成されている。
また、上側支持棒材２１の各凹溝２３について
も、下側支持棒材２２側の凹溝２３と略同じ巾の
ものとして形成してある。

支持治具２０がこのような構造であると、上側
支持棒材２１及び下側支持棒材２２間に熱膨張の
差が生じた場合に、上側支持棒材２１及び下側支
持棒材２２の各凹溝２３の位置が相対的にズレる
ことになり、これらの凹溝２３内に支持されてい
たウエハー３０がその支持部の位置ズレによつて
言わばこじられる状態になる。こうなると、ウエ
ハー３０は曲折され、場合によつてはこのウエハ
ー３０が薄いものであるから破損するといつたこ
とが生じるのである。特に、支持治具自体の長さ
が長ければ長いほど、この現象が端的に現れるの
である。このようになるのは、とりもなおさず各
凹溝２３が互いに平行な面によつて構成されてお
り、各ウエハー３０はこの面によつて支持されて
いるからであると考えられる。

上側支持棒材及び下側支持棒材間に熱膨張の差
が生じる場合とは、加熱された支持治具を炉の外
に取り出したとき、その支持台を介して机の上等
に載置されるのであるが、これにより下側支持棒
材が上側支持棒材より早く冷却される場合であ
る。また、当該支持治具を炉内に収納する場合に
は下側支持棒材に出し入れ用治具を接触させた状
態で入れられるが、当該支持治具の下方の熱容量
が上方より高くなつて温度差を生じ、これによつ
ても上側支持棒材及び下側支持棒材間に熱膨張の
差が生じるのである。

しかも、上述のように、各凹溝２３の巾を大き
くすると、各ウエハー３０を支持した支持治具４
０の搬送時等において、各凹溝２３内にてウエハ
ー３０がガタつくことになつて、ウエハ３０を損
傷してしまう原因ともなり得るのである。

上側支持棒材２１及び下側支持棒材２２に形成
した凹溝２３が第５図に示したような形状である
と、上記のようにウエハー３０に対して悪影響を
与えるが、これを解決するために、第６図に示し
たように各凹溝２３の大きさを大きくすることも
考えられる。しかしながら、このように各凹溝２
３の巾を大きく形成すると、一つの支持治具４０
に対して多くのウエハー３０を支持できなくなる
ばかりでなく、各ウエハー３０同士が互いに接触
した状態で焼成されることになつて高品質のウエ
ハー３０とすることができなくなるのである。

（考案が解決しようとする問題点） 本考案は以上のような実状に鑑みてなされたも
ので、その解決しようとする問題点は、支持治具
の上方と下方間に生じた熱膨張の差、及び凹溝が
大きくなりすぎたときのガタつきによりウエハー
に与えられる悪影響である。

そして、本考案の目的とするところは、例え支
持治具の上方と下方に熱膨張による差が生じて
も、この差による悪影響を受けることなく、しか
もガタつくことなくウエハーを支持することので
きる支持治具を簡単な構成によつて提供すること
にある。

（問題点を解決するための手段） 以上の問題点を解決するために、本考案が採つ
た手段は、実施例に対応する第１図〜第４図を参
照して説明すると、 「半導体素子の材料となるウエハー３０を支持
する凹溝が多数形成された複数の支持棒材が、各
凹溝が内方に向くように支持台を介して連結され
てなるウエハーの支持治具であつて、 下方側に位置する支持棒材１２の各凹溝１３の
底面部１３ａはウエハー３０の端面の巾程度の巾
を有し、かつ各凹溝１３の側面部１３ｃはこの底
面部１３ａより大きな開口を有するように構成さ
れているとともに、 上方側に位置する支持棒材１１の各凹溝１３の
側面部１３ｂの巾が、ウエハー３０の挿入方向ま
たはその反対方向のいずれか少ないとも一方側に
拡がり、その最小巾部分において凹溝１３内に挿
入されたウエハー３０表面と点又は線で接触する
支承部を形成して成ることを特徴とするウエハー
３０の支持治具１０」である。

すなわち、この支持治具１０は、下方支持棒材
１２の各凹溝１３の底面部１３ａがウエハー３０
の端面の巾程度の巾を有し、かつ各凹溝１３の側
面部１３ｃはこの底面部１３ａより大きな開口を
有するように構成され、しかも上方支持棒材１１
の各凹溝１３の側面部１３ｂの巾を、ウエハー３
０の挿入方向またはその反対方向のいずれか少な
くとも一方側に拡がり、その最小巾部分において
凹溝１３内に挿入されたウエハー３０表面と点又
は線で接触する支承部を形成して成ることによ
り、上方支持棒材１１と下方支持棒材１２間に熱
膨張による差が生じてこれらに形成した各凹溝１
３の相対位置がズレたとしても、側面部１３ｂの
巾の拡がりによつて各凹溝１３の位置ズレ変化を
吸収するとともに、ウエハー３０表面と点又は線
で接触する支承部にて各ウエハー３０を確実に支
持し得るようにしたものである。

（考案の作用及び使用の態様） 本考案に係る支持治具１０が以上のような構成
を有することによつて、以下のような作用があ
る。すなわち、通常状態、換言すれば上方支持棒
材１１と下方支持棒材１２間に熱膨張による差が
なくて位置ズレ変化がない場合には、第２図〜第
４図に示すように、各凹溝１３は各ウエハー３０
を垂直状態で支持する。またこの場合、各ウエハ
ー３０は、特にその上部を支持している上方支持
棒材１１の各凹溝１３内において、この凹溝１３
を構成している側面部１３ｂの支承部により点ま
たは線で接触している。これは、上方支持棒材１
１の各凹溝１３を、ウエハー３０の挿入方向また
はその反対方向のいずれか少なくとも一方側に拡
大させて形成したからである。従つて、各ウエハ
ー３０はその支持されている凹溝１３内でガタつ
くことはない。

このように、各ウエハー３０を支持している凹
溝１３が、上方支持棒材１１及び下方支持棒材１
２間に生じる熱膨張変化でその相対位置がズレた
としても、各ウエハー３０は、第２図及び第３図
に示した例の場合、それまで接触していた部分を
変えることなく垂直状態から斜め状態になる。こ
の場合、特に下方支持棒材１２の各凹溝１３を、
ウエハー３０の端面の巾程度の巾を有する底面部
１３ａと、この底面部１３ａより拡がつた形状を
有する側面部１３ｃとにより構成してあるから、
ウエハー３０の下端部は、各凹溝１３の底面部１
３ａにてその角度については多少変化した状態で
支持されるが、支持位置についてはこれを変える
ことなく支持される。

一方、各ウエハー３０が斜め状態になつても、
上方支持棒材１１にあつては、その各凹溝１３の
側面部１３ｂの巾がウエハー３０の挿入方向また
はその反対方向のいずれか少なくとも一方側に拡
がり、その最小巾部分において前記凹溝内に挿入
されたウエハー表面と点又は線で接触する支承部
を形成して成るから、各凹溝１３はウエハー３０
の位置変化を逃しながら当該ウエハー３０を支承
部にて確実に支持するのである。また、第４図に
示した例の場合は、各ウエハー３０の凹溝１３に
対する接触部分は変化するが、各凹溝１３がウエ
ハー３０の位置変化を逃しながら当該ウエハー３
０を支持することには変りはない。

従つて、本考案に係る支持治具１０にあつて
は、上方支持棒材１１及び下方支持棒材１２間に
生じる熱膨張変化でその相対位置がズレたとして
も、各凹溝１３はウエハー３０に悪影響を与える
ことなく、換言すれば不必要な力をウエハー３０
に加えることなく支持するのである。

（実施例） 以下に、本考案を、図面に示した実施例に従つ
て詳細に説明する。

第１図には本考案に係る支持治具１０の全体斜
視図が示してあり、この支持治具１０は半導体素
子の材料となるウエハー３０を支持する凹溝１３
が多数形成された複数の支持棒材１１，１２が、
各凹溝１３が内方に向くように支持台１４を介し
て連結することにより、各ウエハー３０を凹溝に
て支持するようにしたものである。本実施例にお
いては、これらの上方支持棒材１１、下方支持棒
材１２及び支持台１４は、炭化珪素からなり三次
元網目状の骨格内に金属シリコンを充填したもの
で形成し、これにより当該支持治具１０が耐熱性
に優れたものとなるようにしてある。

上方支持棒材１１にあつては、これに形成した
各凹溝１３の側面部１３ｂの巾を、ウエハー３０
の挿入方向またはその反対方向のいずれか少なく
とも一方側に拡大させたものとして形成してあ
る。すなわち、第２図に示した支持治具１０にあ
つては、各凹溝１３側面部１３ｂの巾を上方に拡
大して形成したものであり、また第３図に示した
支持治具１０にあつては、各凹溝１３の側面部１
３ｂ巾を下方に拡大して形成したものである。ま
た、第４図に示した支持治具１０にあつては、そ
の各凹溝１３の側面部１３ｂの巾を外側に膨張す
る円弧状に形成することによつて、上下両方に拡
大して形成したものである。

すなわち、第７図にて示すように、各凹溝１３
の側面部１３ｂの巾は上方支持棒材１１の長さ方
向とは直交する方向のいずれかに拡大されている
ものである。これにより、当該凹溝１３内にウエ
ハー３０を挿入するとき、その操作は凹溝１３の
巾の広い側から無理なく行われるのであり、また
凹溝１３の巾の狭い側にてウエハー３０の支持が
ガタつくことなくなされるのである。

一方、各下方支持棒材１２にあつては、第２図
〜第４図に示したように、その各凹溝１３をウエ
ハー３０の端面の巾程度の巾を有する底面部１３
ａと、この底面部１３ａより大きな開口を形成す
る側面部１３ｃとにより構成してある。底面部１
３ａの巾の形状をウエハー３０の端面の巾程度に
したのは、当該底面部１３ａにウエハー３０の端
部を位置ズレしないように当接させるためであ
る。

（考案の効果） 以上説明したように、本考案に係る支持治具１
０によれば、上記実施例にて例示した如く、 「下方支持棒材１２の各凹溝１３をウエハー３
０の端面の巾程度の巾を有する底面部１３ａと、
この底面部１３ａより大きな開口を形成する側面
部１３ｃとにより構成するとともに、 上方支持棒材１１の各凹溝１３の側面部１３ｂ
の巾を、ウエハー３０の挿入方向またはその反対
方向のいずれか少なくとも一方側に拡がり、その
最小巾部分において凹溝１３内に挿入されたウエ
ハー３０表面と点又は線で接触する支承部を形成
して成ること」 にその特徴があり、これにより、例え支持治具の
上方と下方に熱膨張による差が生じても、この差
による悪影響を受けることなくウエハー３０を支
持することのできる支持治具１０を簡単な構成に
よつて提供することができるのである。

すなわち、本考案に係る支持治具１０は、上方
支持棒材１１の各凹溝１３の側面部１３ｂの巾を
ウエハー３０の挿入方向またはその反対方向のい
ずれか少なくとも一方側に拡大させたことによつ
て、各凹溝１３によつてウエハー３０の位置変化
を逃しながら当該ウエハー３０を支持することが
できるのである。また、この支持治具１０にあつ
ては、下方支持棒材１２の各凹溝１３をウエハー
３０の端面の巾程度の巾を有する底面部１３ａ
と、この底面部１３ａより大きな開口を形成する
側面部１３ｃとにより構成したから、ウエハー３
０の下端部を、各凹溝１３の底面部１３ａにてそ
の角度については多少変化した状態で支持するこ
とができ、支持位置についてはこれを変えること
なく支持することができるのである。従つて、当
該支持治具１０は、各上方支持棒材１１及び下方
支持棒材１２間に熱膨張による相対位置のズレが
生じても、各ウエハー３０に悪影響を与えること
なく支持することができるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る支持治具の斜視図、第２
図は第１図の−に沿つて見た部分拡大縦断面
図、第３図及び第４図は本考案の他の実施例を示
す第２図に対応した部分拡大縦断面図、第５図及
び第６図は従来の支持治具を示す第２図に対応し
た部分拡大縦断面図、第７図は第１図に示した支
持治具の各支持棒材に形成した凹溝の状態を概略
的に示した部分拡大平面図である。 符号の説明、１０……支持治具、１１……上方
支持棒材、１２……下方支持棒材、１３……凹
溝、１３ａ……底面部、１３ｂ，１３ｃ……側面
部、１４……支持台、２０，４０……（従来の）
支持治具、３０……ウエハー。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 半導体素子の材料となるウエハーを支持する凹
   溝が多数形成された複数の支持棒材が、前記各凹
   溝が内方に向くように支持台を介して連結されて
   なるウエハーの支持治具であつて、 下方側に位置する前記支持棒材の各凹溝の底面
   部は前記ウエハーの端面の巾程度の巾を有し、か
   つ前記各凹溝の側面部は前記底面部より大きな開
   口を形成するように構成されているとともに、 上方側に位置する前記支持棒材の各凹溝の側面
   部の巾が、前記ウエハーの挿入方向またはその反
   対方向のいずれか少なくとも一方側に拡がり、そ
   の最小巾部分において前記凹溝内に挿入されたウ
   エハー表面と点又は線で接触する支承部を形成し
   て成ることを特徴とするウエハーの支持治具。