JPS59200430A - 半導体ソフトロ−デイング用支持具 - Google Patents

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】 この発明は半導体Ｓｉウェハーの熱処理に用いられる半
導体ソフトローディング用支持具に関する。

従来、ウェハーボートはＳｉウェハーを載置したまま拡
散炉々芯管内壁を摺動させて出し入れする構造が一般的
であった。

しかし、ウェハーポートを炉芯管内壁に摺動させると、
出し入れをたとえ緩速で行ったとしてもウェハーポート
が振動したり、あるいは若干の粉じんが炉芯管内で飛散
したりした。この振動と粉じんの飛散は、Ｓｉウェハー
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
されてきた。

ソフトローディング方式は、ウェハーポートをソフトロ
ーディング用支持具に載せて炉芯管内壁に摺動させない
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支持具どしては、例えば特
開昭５６−３６１２９号公報に開示のボート１（第１図
）がある。つ１バー２はボー１〜１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。

このほかの従来のソフトローディング用支持具としては
、例えば特開昭５６．−４５０２０号公報に開示のボー
ト５（第２図）及び特開昭５７−１７０５２３号公報に
開示のボート支えアーム７（第３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、ウエハーボ−ト８を介して載せられ
ている。９（第３図）は炉芯管であるが、第２図では炉
芯管は省略されている。

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。

これら従来の支持具は、純度的な観点から石英ガラス材
質によるものが主体であった。

しかしソフトローディングは、高温の炉内に支持具の一
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、支持具内に温度勾配が発生する。この温度勾配によ
って支持具材質内に、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
ーディング用支持具の材質として高純度は当然必要であ
るが、高強度であること及び高温での耐クリープ特性に
優れていることが要求される。

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ＡＩでの耐クリープ性に優れた半導体ソフトロ
ーディング用支持具を提供することを目的とする−しの
である。

本発明のソフトローディング用支持具は、純度９９．９
５重量％以上のＳｉ　−８ｉ　Ｃ材質から成り、しかも
３ｉ含有率が３〜２５重醋％であることを特徴とするも
のである。

本発明のソフトローディング用支持具には、上記のよう
にＳｉが含有率３〜２５重量％含まれているので熱伝導
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高温でも機械的強度の低下が
みられない。

また、ＳｉＣ，−８ｉＣの焼結−３ｏｎｄｉｎｇ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。

従って、本発明の半導体ソフトローディング用支持具は
高温でも撓むことがない。このため、本発明によればウ
ェハーボートの位置設定が大変容易である。

ソフトローディング用支持具を３ｉを含浸せずにＳｉＣ
のみで作ると、約１０数％の気孔があるために熱伝導が
悪く、支持具内に温度勾配が発生して機械的強度が低下
する。このため、本発明の半導体ソフトローディング用
支持具は、ＳｉＣにＳｉを含有させて熱伝導を良くし機
械的強度の低下を防いでいる。

この状況を調査するため、ＳｉＣ質の材料と３ｉ含有率
をいろいろと変えた３ｉ　−８ｉＣ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２５１１１１１１Ｎ内径１０ＩＩＩＩ１１１長さ
２０００ＩＩＩＩＩｌのものを用いた。出し入れの操作
は２０ＩｌｌＩｌｌ／分のスピードで１００回くり返し
た。測定結果を第１表（後掲）に示した。

３ｉ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重邑％よ
りも多く含有するＳｉ　−８ｉ　Ｃ材質は、ソフトロー
ディング用支持具として問題があることが分った。

Ｓｔ　−８ｉ　Ｃ材質はいわゆる反応焼結法で構成され
るコンポジットである。その特性はＳｉ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ｓ＋　−ｓｒ　ｃ材質を構成し、高温でのＳ＋−５ｉ
Ｃ材質の特性を調査し７ＣＱ材料の形状はいずれも外径
２５ｍ１ｌ１１内径１５１、長さ２０００ｍｍであった
。調査は第４図に示すように材料１０の片端１０ａを固
定支持し他端１０ｂに１０．Ｏｋｑの荷重Ｗをかけた状
態で、１２００℃の温度中に１５時間保持して行い、端
１０ｂ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５図にグラフ１３として示した。

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。

３ｉ含有率の違いによる変位りの変化は、次のように説
明される。すなわちＳｉＣ粒子同士の３０ｎｄｉｎ（＋
がＳｉ含有率と相関しており、Ｓｉ含有率が３０〜３５
重量％以上では３ｉＣ−３ｉＣの焼結−Ｂｏｎｄｉｎｇ
の数が小さく、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件で変位量を測定し
た。不純物が多くなると変位量が増大する傾向がある。

このため不純物の多い材料は本発明の半導体ソフトロー
ディング用支持・具として好ましくない。

この変位りが大きいと、ソフトローディングに於るウェ
ハーボートの位置の設定がむずかしくなり問題となる。

変位りは支持具の形状サイズによっても決定されるが、
いずれのサイズにしてもＳ１含有率が２５重量％よりも
多くなるとクリープ特性による変形が大ぎく問題である
。ま１ｃ、３ｉ含有率が２５５重丸よりも多（なるとＳ
ｔ　ｃ−ｓｔ　ｃの３０ｎｄｉｎｇが小さくなるため機
械的強度の低下も目立ち、支持具としての信頼性に問題
が生じる（第６図参照）。

Ｓｉ含有率が２３３重丸のＳｔ−５ｉＣ月質を用いて、
第７Ａ図及び第８図に示づような本発明の半導体ソフト
ローディング用支持具１１．１２を製作した。

半導体ソフトローディング用支持具１１はパイプ状をし
ており、半導体ソフトローディング用支持具１２は平板
状をしている。半導体ソフトローディング用支持具１１
．１２は支持部１１ａ、１２ａでそれぞれ支持され、ボ
ート載置部１１ｂ、１２ｂにウェハーボートを載せる。

３ｉウエハーを収納した５ｉＯ２−ウェハーボート（図
示せず）をソフトローディング用支持具１１．１２に載
置して拡散炉でウェハーを処理した。処理は１０００℃
の温度中に２時間保持して行った。

ウェハー重量は約５．６ｋｇであったが、本発明の半導
体ソフトローディング用支持具には折損や変形等のトラ
ブルはなかった。

尚、本発明の半導体ソフトローディング用支持具に、Ｃ
ＶＤ−８ｉ　Ｃコート膜を５０ａ以上の厚さでコートす
ると、なお望しい。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の支持具を示す側面図、第２図は従来の支
持具を示す斜視図、第３図は従来の支持具を示す側面図
、第４図はＳｉ　−８ｉＣ材質の変位量を測定する方法
を示す側面図、第５図は５ｉ−ｓｔ　ｃ材質のＳｉ含有
率と変位量の関係を示すグラフ、第６図は３ｉ−Ｓｔ　
Ｃ材質のＳｉ含有率と機械的強度の関係を示すグラフ、
第７Ａ図は本発明の半導体ソフトローディング用支持具
の一例を示す側面図、第７Ｂ図は第７Ａ図に示す支持具
の正面図、第８図は本発明の半導体ソフトローディング
用支持具の他の例を示す斜視図である。 １０・・・・・５ｉ−８ｉ　Ｃ材料 １１．１２・・半導体ソフトローディング用支持具 手続補正歯（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５８−７３８９９号 ２、発明の名称 半導体ソフトローディング用支持具 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１１頁の第１表を別紙のＪ：うに補正しま
す。 ２）第５図及び第６図を別紙のように補正します。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 純度９９．９５重量％以上のＳｉ　−８ｉＣ材質から成
   り、しかもＳｉ含有率が ３〜２５重量％であることを特徴とする半導体ソフトロ
   ーディング用支持具。