JPH0727964B2 - 縦型収納治具 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「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
エーハの収納治具に係り、特に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に関する。

「従来の技術」 従来より、数10〜100枚程度の半導体ウェハーを所定間
隔存して配列保持した収納治具を、加熱炉内に装入し、
半導体ウェハー上にシリコン酸化膜やPM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、石英反応管の軸心が垂直に延び且
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。

かかる熱処理装置においては例えば実開昭60−124031号
に、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おり、その構成を第４図
に基づいて説明するに、所定間隔存して上下に積層配列
した石英リング103群を、片側に寄せた支柱104により一
体的に保持すると共に、該石英リング103内側面に円周
状のリング状凹部101を形成し、該凹部101にウエーハ10
2を嵌合可能に構成している。

「発明が解決しようとする課題」 さて前記従来技術においては、ウエーハを嵌合するリン
グ凹部101が円周状に形成されいる為に、該凹部101内に
ウエーハ102を装入するには第４図に示すように一旦リ
ング状凹部101上にウエーハ102を位置せしめた後、下方
に移動させながらウエーハ102を凹部101内に嵌合固定さ
せなければならず、結果としてリング状凹部101上にウ
エーハ102を移動且つ位置可能な程度に、上下の隣接す
る石英リング103間の空隙間隔を大にせねばならない。

しかしながら縦型収納治具は一般に、炉内軸方向の温度
分布差を極力均等に且つ大量処理を可能にする為に、前
記石英リング103の軸方向の積層ピッチを出来るだけ小
さく取る必要があり、この為実際には前記石英リング10
3の積層ピッチを3.5〜5mmに設定し、而もウエーハ102や
石英リング103の厚み等を考慮すると、前記石英リング1
03間の隙間は一層狭小化するが、前記の従来技術におい
ては前記した理由により、石英リング103間の空隙間隔
を大にせねばならず、この事は炉内軸方向の温度分布差
を犠牲にするか、若しくは大量処理を犠牲にするかのい
ずれかを取らざるを得ない。

又前記ウエーハ102をリング状凹部101内に円滑に装填す
るには、該凹部径をウエーハ外径より大にしてある程度
のクリアランスを設定せねばならないが、この事は前記
収納治具搬送時若しくは炉内回転時に前記凹部101の段
差部101aにウエーハ外周縁が衝接し、ウエーハの欠けや
パーティクルが発生するのみならず、誤って落下若しく
は飛出してしまう危険性が高く、実用的に極めて問題で
ある。

かかる欠点を解消するために、本出願人は先に第３図に
示す縦型収納治具を提案している。（実願昭61−15694
号、かかる技術は先願であるが新規である。） その構成を同図に基づいて簡単に説明すると、51は加熱
炉内のターンテーブル上に戴置可能な略半円板状の基台
で、該基台51外周側の180°以内の片側に寄せて３本の
支柱52を直立配置するとともに、該支柱52間に挟まれる
空間内に略半円リング53を所定間隔存して上下に多段状
に積層配置し、該半円リング53の周縁面と支柱52とを溶
着することにより一体的に構成するとともに、該収納治
具搬送中又は加熱炉内で回転操作中に前記開口55より半
導体ウエーハ１が脱落するのを防止する為に、前記半円
リング53を支柱52側に僅かに傾斜させて配置している。

そしてかかる収納治具によれば、半円切断側に半導体ウ
エーハが装入可能な開口55が形成されているために、該
開口55より各半円リング53上面をガイドとして半導体ウ
エーハ１を順次滑動させながら前記支柱52に当接させて
該半円リング53上に位置決め戴置させるものである為
に、前記半円リング53間の隣接空隙を狭小化する事が可
能となり、前記欠点の解消が図れる。

しかしながら前記いずれの従来若しくは先願技術におい
ても、前記半円リング53若しくは石英リング103を積層
固定する支柱104,52を常に180°以内の片側にのみ配置
しなければウエーハの装入が不可能になってしまうが、
この事は前記支柱104、52は常に周方向に非対称の位置
に配設される事になり、この結果周方向りに熱分布やガ
ス流分布が不均一になり、ウエーハ上に形成された拡散
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。

而も縦型構造の熱処理装置においては、前記収納治具を
回転させながら拡散処理や薄膜形成を行う為に、ガス流
の流れ方向が一定せず、前記欠点が一層助長される事と
なる。

更に前記第３図に示す先願技術においては、半導体ウエ
ーハの脱落を防止する為に、前記支持部材53を支柱52側
に僅かに傾斜させて配置しているが、このような構成を
取ると、収納治具を軸線を中心に回転させた際に支持部
材53と該支持部材53上に戴置させたウエーハ１自体がガ
ス流を攪拌させる事となり、前記欠点が更に助長され
る。

本発明はかかる従来技術の欠点に鑑み、炉内軸方向の温
度分布差を極力均等に且つ大量処理を可能にする為に、
ウエーハの積層ピッチを出来るだけ小さく取る事の出来
る縦型収納治具を提供する事を目的とする。

本発明の他の目的は、ウエーハとリング状凹部間にガタ
が生じる事なく而も容易に装入／抜出可能に構成し、ウ
エーハの欠けやパーティクルの発生等を完全に防止し
得、更に半導体ウエーハが脱落する事なく常に正確且つ
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
供する事にある。

又、本発明の他の目的はウエーハ上におけるガス流の乱
れを防止するとともに、該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
治具を提供する事にある。

「問題点を解決しようとする手段」 本発明は例えば第１図に示すように、 上面側にウエーハ１が嵌合可能な略リング状凹部10
が形成されたウエーハ支持リング２を上下に積層配列し
て収納治具本体3A−3Bを形成した点については第４図に
示す従来技術と同一であるが、 本発明は特に前記支持リング２を積層配置する為の支柱
８を片側に寄せて配置することなく、全周に亙り所定間
隔、より具体的にはほぼ均等間隔で全周域に立設させた
点を特徴とするものである。

しかしながら前記のように円周全域に支柱８を配設
することは、側方よりのウエーハ１の装入が不可能にな
る。

そこで本発明の第２の特徴とする所は、前記治具本体3A
−3Bを前記リング状凹部10が分断される半径方向に沿っ
て、より具体的には縦割りに複数に分割し、該分割開放
面31側より半導体ウエーハ１を装入可能に構成した点に
ある。

次に本発明の第３の特徴とする所は、前記複数の分
割体3A,3B同士を、分割可能に一体的に固持する固定部
材6,7を設けた点にあり、そしてこのような固定部材6,7
は特に前記分割体3A,3B同士を上下両面側より一体的に
挾持する一対のテーパリング体を用いて構成するのがよ
い。

「作用」 かかる技術手段によれば、前記一の分割体3Aの分割開放
面31側より半導体ウエーハ１を分割体3Aの半円状凹部10
A上に装入した後、他側分割体3Bを当接させて、該分割
体3A,3B同士を接合して形成されるリング状凹部10A−10
B内に嵌合された半導体ウエーハ１を位置決め保持し、
次に分割体3A,3B上下端の基台４と円形板状部材４の外
周面に形成された嵌合面4a,5aに、リング状の固定部材
6,7を嵌合させる事により、前記分割体3A,3B同士が固定
される事になる。

従って第３図及び第４図に示す従来若しくは先願技術の
構成では、前記支持リング２を積層固定する支柱８を常
に180°以内の片側にのみ配置しなければウエーハ１の
装入が不可能になってしまうが、本発明は支持リング２
を積層保持される支柱８を、全周に亙りほぼ均等間隔で
立設されている為に、而も分割リング2A−2Bを一体化さ
せた円形の支持リング２もウエーハ１全周に亙り存在す
るために、この状態で所定の熱処理操作を行っても半導
体ウエーハ１を流れるガス流に乱れが生じる事なく、均
一な熱分布とガス流分布が達成され、良好な拡散処理や
薄膜形成等が可能となるという実用的に極めて有為な作
用を有す。

しかしながら前記のように円周全域に支柱８を配設する
ことは、側片よりのウエーハ１の装入が不可能になる
が、本発明は前記リング状凹部10A−10Bが分断される半
径方向に沿って縦割りに分割したために、該分割開放面
31側より半導体ウエーハ１を容易に装入することが出来
る。

特に本発明の様に、リング状凹部10A−10Bを縦割りに分
割すると、該分割された半円凹部10A,10Bが分割開放面3
1側に開口されたＵ字型ガイドとして機能し、該凹部10
A,10B表面に沿って半導体ウエーハ１を滑動させながら
該半円凹部上に位置決め戴置させることが出来、この状
態で他側分割体3Bを当接させて固定部材6,7により固定
することにより、該分割されたリング状凹部10A−10B内
に半導体ウエーハ１をきっちり嵌合させる事が出来る。

従ってかかる発明によれば、分割開放面31側に開口され
た半円凹部10A,10Bをガイドとして側方よりウエーハ１
を滑動させる如く装入させることが出来るために、隣接
する支持リング２間の積層ピッチ間隔を極力狭小に設定
することが可能となり、結果として炉内軸方向の温度分
布差を極力均等に且つ大量処理が達成し得る。

又、本発明は半導体ウエーハ１を分割した一側支持リン
グ2Aのリング状凹部10A上に装入した後、他側支持リン
グ2Bを当接させて、両リング2A−2Bにより形成されるリ
ング状凹部10A−10B内に装入させた半導体ウエーハ１を
位置決め保持する構成の為に前記リング状凹部10A−10B
をウエーハ１とほぼ同径にしてきっちり嵌合させる事が
出来、加熱処理時のウエーハ１のガタを防止する事が可
能となるとともに、該半導体ウエーハ１全周に亙ってリ
ング状凹部10A−10B上にきっちり嵌合される事となる為
に、半導体ウエーハ１が脱落する事なく常に正確且つ確
実に所定位置に位置決め保持させる事が出来る。

この場合特に前記ウエーハリング状凹部10A−10Bを、半
導体ウエーハ１板厚とほぼ同一深さを有する略断面矩形
状の段差部で形成する事によりガス流乱れ防止効果が一
層円滑に達成され得る。

「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。

第１図及び第２図は、本発明の実施例に係る縦型収納治
具を示し、第１図は分解斜視図、第２図は半導体ウエー
ハ１を装着した状態を示す縦断面図を示す。

本実施例は、上面側に前記ウエーハ１が嵌合可能な略リ
ング状凹部10A−10Bを形成したウエーハ支持リング2A−
2Bを、円周方向にほぼ均等間隔で立設させた支柱８を利
用して、上下に積層配列して形成される収納治具本体3A
−3Bと、該治具本体3A−3Bを前記リング状凹部10A−10B
が分断される方向に沿って２つ割りに複数に分割し、該
分割開放面31側より半導体ウエーハ１を装入可能に構成
すると共に、前記分割体3A,3B同士をテーパリング体6,7
により一体的に固持している。

即ちより具体的に説明するに、前記分割体3AA,3Bは、加
熱炉内のターンテーブル上に戴置可能な略半円板状の基
台4A,4Bと、半円状に腕曲させた板状部材5A,5Bとを上下
に水平に配置するとともに、両者4A−5A,4A−5B間に、
外周側に沿ってほぼ均等間隔で複数の支柱８を直立させ
て溶着し、該支柱８間に挟まれる内側空間内に半円リン
グ状の分割リング2A,2Bを所定間隔存して上下に多段状
に積層配置し、該分割リング2A,2Bの周縁面と支柱８と
を溶着して一体化している。

そして前記分割リング2A,2Bは基台４と平行に水平状態
で配設するとともに、その上面内周面側に、第２図に示
す如く半導体ウエーハ１直径とほぼ同一の周径を有する
略断面矩形状の円弧状段差部を形成し、該段差部を半円
状リング状凹部10A,10Bとする。

そして前記リング状凹部10A,10Bの深さは、半導体ウエ
ーハ１板厚とほぼ同一に設定し、該リング状凹部10A,10
B上にウエーハ１を戴置した際、他側分割リング2A,2B上
面とウエーハ１上面がほぼ面一になる如く設定する。

一方一側基台4Aと分割リング2Aの分割開放面31側に位置
する切断端面には、夫々他側の基台4Bと分割リング2Bと
対応する切欠状段差部4b,2aを形成し、両基台4A,4Bと分
割リング2A,2B同士を段差部4b,2aに係合させながら当接
する事により、容易に所定位置に位置決め可能に構成す
る。

又前記基台4A,4Bと板状部材5A,5Bの夫々の外周面4a,5a
は、下端（上端）側に向け所定角度傾斜（縮径）させた
テーパ状をなし、一方該外周面4a,5aに対応させて前記
テーパリング状6,7の内周面6a,7a側もテーパ状をなし、
両者がきっちり嵌合可能に構成する。

次にかかる実施例の組立順序を説明する。

前記一側分割体3Aの分割開放面31側より半導体ウエーハ
１を半円状リング状凹部10A表面に沿って装入−戴置さ
せた後、該分割体3Aに，前記基台4A−4Bと分割リング2A
−2Bが同一平面状に位置するように、他の分割体3Bを当
接させて、半円凹部10A上に載置された半導体ウエーハ
１を他側半円凹部10Bとの間で挾持位置決め保持させ、
きっちり嵌合させる。

そしてこの状態で、先ず基台外周面4aと板状部材外周面
5a側に、リング状のテーパリング体6,7を夫々嵌合させ
る事により、前記分割体3A,3B同士が一体的に固定さ
れ、所定の縦型収納治具が形成される。

「発明の効果」 以上記載の如く本発明によれば、ウエーハ１の装入／抜
出容易化を達成しつつウエーハ１の積層ピッチを出来る
だけ小さく取る事を可能にし、これにより炉内軸方向の
温度分布差を極力均等に且つ大量処理を達成することが
出来る。

又本発明は、半径方向に分割した分割リング体を接合し
てウエーハを嵌合させるリング状凹部を形成するもので
ある為に、該ウエーハとリング状凹間にガタが生じる事
なくきっちり嵌合させることが出来る。この結果ウエー
ハ搬送時におけるの欠けやパーティクルの発生、更には
半導体ウエーハの脱落等を完全に防止し得、常に正確且
つ確実に所定位置に位置決め保持させることが出来る。

又本発明によれば半導体ウエーハが段差状のリング状凹
部にきっちり嵌合されるために、半導体ウエーハが常に
且つ正確に所定位置に支持される事となり、半導体ウエ
ーハの回転中心位置のバラツキや偏心が生じる恐れがな
く、この結果ウエーハ１周縁部においても均一な拡散処
理や薄膜形成等が可能となり、その部分においても良好
な半導体チップの形成が可能となる。

更に、本発明によれば、前記支柱を含めてウエーハの周
方向に対称形状に形成出来るために、ガス流の流れ方向
に制限を受ける事なくウエーハ上面を流れるガス流の乱
れを防止し得るとともに、該ウエーハの熱分布とガス流
分布の均一化が達成され、これにより半導体ウエーハ全
面で均一且つ良好な拡散処理や薄膜形成等が可能とな
り、高品質な半導体チップの形成と、一ウエーハ当たり
のチップ採取効率が向上する。

等の種々の著効を有す。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は、本発明の実施例に係る縦型収納治
具を示し、第１図は分解斜視図、第２図は半導体ウエー
ハを装着した状態を示す縦断面図を示す。 第３図は、先願の縦型収納治具を示す要部斜視図であ
る。第４図は従来公知の縦型収納治具を示す要部断面図
である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】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において、 上面側に前記ウエーハが嵌合可能な略リング状凹部を形
   成したウエーハ支持リングを、全周に亙り所定間隔で立
   設させた支柱を利用して、上下に積層配列して形成され
   る収納治具本体を有し、該治具本体を前記リング状凹部
   が分断される方向に沿って縦割りに複数に分割し、該分
   割開放面側より半導体ウエーハを装入可能に構成すると
   共に、該複数の分割体同士を、分割可能に一体的に固持
   する固定部材を設けた事を特徴とする縦型収納治具
2. 【請求項２】前記分割体同士を上下両面側より一体的に
   挟持する一対のテーパリング体を用いて前記固定部材を
   形成した事を特徴とする請求項１記載の縦型収納治具