JPS5940445Y2

JPS5940445Y2 - 大小両用拡散治具

Info

Publication number: JPS5940445Y2
Application number: JP13508482U
Authority: JP
Inventors: 臣二関家
Original assignee: Tecnisco Ltd
Current assignee: Tecnisco Ltd
Priority date: 1982-09-06
Filing date: 1982-09-06
Publication date: 1984-11-16
Also published as: JPS5940365U

Description

【考案の詳細な説明】本考案はシリコンウェーハ等の半導体物質に不純物を拡
散させる加工工程に使用する拡散治具に関し、特に直径
の大小差のあるウエーノ・の同れにも使用できる拡散治
具に係る。

一般に拡散工程では、不純物金属を高温炉中においてガ
ス化して炉内で半導体ウェーハ中に拡散させることによ
って接合を作るものであるが、この拡散工程に使用され
る上記不純物金属ガスの純度は被拡散物質であるウェー
ハの特性に影響を与えるため、純度の高いものが要求さ
れる。

そのことは同時にこの拡散工程に炉内で使用される治具
等も、すべて被拡散物と同じ材質のものであるが、もし
くはこれらと反応しない材質のものであること、及び炉
内の高温に耐えて劣化しないことなどが要求される。

上述の条件に合致する治具用の素材として石英ガラス、
シリコン等が知られており、特に石英ガラスは熔接によ
る融着が可能であるため、従来から拡散治具用の素材と
して広く使われている。

しかしながら、上記のような石英ガラスもシリコンも硬
くて脆い性質があるため加工上の難点があり、また石英
ガラスはシリコンに比較して熱による劣化が大きく、一
方、シリコンは高価である上に溶接手段による融着は不
能とされていて治具形成上の大きな難点の１つになって
いた。

従って従来の石英ガラスによる拡散治具は第１図に示す
ような形状に構成されて各部材の接合部は熔接によって
固着されていた。

すなわち第１図における拡散治具１ａは、小径の石英ガ
ラス製の管体１０ａを略Ｕ字状に形成して水平状となし
、その横幅中央の下方に位置させかつ上下に並行となる
よう他の管体１０ａを配置させた状態で略Ｕ字形支承体
１０ｃ１０ｃ・・・を管体長さ方向に一定間隔をおいて
適数個配置させて、該各支承体１０ｃ、１０ｃの各上端
及び下端部に前記管体１０ａ・・・を溶着させである。

しかして前記各管体１０ａ、１０ａ・・・の三本の各対
向する面に、長手方向に適当間隔をおいてウェー・・支
承溝７ａ、？ａ・・・を形成してあり、該ウェーハ支
承溝７ａ、７ａ・・・に半導体ウェーハＰを挿入させ
、三点支持の形で支承させておいて炉中に入れる。

これらの拡散治具１ａの各ウェーハ支承溝７ａ−・・に
半導体ウェーハＰを等間隔に挿入して炉内に入れて拡散
をさせるものであるが、各部材の接点を炉液していると
いう加工精度、すなわち溶接面積、部位などの問題や溶
接熱、もしくは治具使用時における熱による劣化などに
よってウェーハ支承溝７ａ・・・の位置ずれもしくは熱
変形が生じることがあり、その結果支承７ａ・・・の各
間隔の差違によってウェーハＰを傾斜した状態で挿入せ
ざるを得ない場合があり、極端な場合としてはウェーハ
Ｐを支承溝に挿入できないこともある。

更には、拡散加工後にウェー・・Ｐを抜き取ろうとして
持ち上げると、熱変化によってウェーハ支承溝の位置ず
れが生じてウェーハＰを抜き取ることができずに拡散治
具全体を持ちあげてしまうこともあり、このようになっ
た拡散治具は使い物にならないので、結局治具の交換を
しなげればならず無駄が生じていた。

第１図に例示する以外の形状をもつ拡散治具も使用され
てはいるが、加工の手間がかかるもの、或いは材料が多
くかかり、全体の質量が大きいために熱吸収が大きく、
炉内に入れたときに炉内熱量を吸収して炉内雰囲気温度
が一時防に急低下して半導体の特性に熱的な悪影響を及
ぼす結果を招くなどの難点があった。

それらの難点を解消させるために第２図に示すように二
枚の支承板を直立させてその広面を対面状に適宜間隔を
あげ、その中間に位置させて三本のウェーハ支持体を横
架固着した拡散治具において、前記各支承板は、その対
向広面上部両端部に支持体嵌合部を並列状に形成すると
共に、該両液合部の中間で下方に位置してもう一つの支
持体嵌合部を形成し、該合液合部に前記各ウェーハ支持
体の各両端部を各々嵌合させて楔もしくはビスなどの固
定部材をもって固定する如く構成した拡散治具を本考案
出願人が別途提案しており、この構造及び作用としては
次のとおりである。

拡散治具２は二個の支承板３，３と少なくとも三本以上
のウェーハ支持体４，４，４及び適数個の楔５，５・・
・から構成されている。

支承板３，３はシリコン材により形成された板体であり
、大略長方形状のものを横長として垂直状に直立させて
二個を適間隔をおいて対面させである。

該各支承板３，３の上部幅中央部に、上から中方向へ垂
直状の方形切欠部から成る支持体嵌合部３ａｙ３ａを
形成しである。

また各支承板３゜３０両側端部上方寄りに位置して外方
から内方へ向かう横行状の方形切欠部からなる支持体嵌
合部３ｂ、３ｂ・・・が各々形成しである。

前記横の各嵌合部３ｂ、３ｂ・・・の底面は各々同じ高
さで同形状に構成され、前記中央の嵌合部３ａｙ３ａ
の底面は前記横の嵌合部３ｂ、３ｂ・・・の底面より一
段低、く構成されている。

各支承板３，３の下部両側端部は角部を削除してテーパ
面３ｄ、３ｄ・・・を形成しである。

ウェーハ支持体４，４，４はシリコン材で形成された角
柱形状のものであり、これを横置した状態で各上面には
長手方向に一定の間隔をおいてウェーハ支承溝４ａ、４
ａ・・・を刻設しである。

該ウェーハ支承溝４ａ、４ａ−・・は前記三個のウェー
ハ支持体４，４，４が薄い円形ウェーハを垂直状に立て
た状態でそのウェーハの下端と雨下側端部とを三点支承
するのに都合がよいよ５Ｋ、両端用の支持体の支承溝４
ａ、４ａ・・・は外方を浅く、内方を深く形成してあり
、また中実用の支持体の支承溝４ａ・・・は上部を幅広
く、下方はウェーハの厚さに合わせた幅狭の深い溝に形
成しである。

しかして、前記各ウェーハ支持体４，４，４を前記対面
する二個の支承板３，３中間に配し、その各両端部を両
支承板３，３の各嵌合部３ａ・・・、３ａ・・・に嵌装
させて、該合液合部３ａ・・・、３ｂ・・・と各ウェー
ハ支持体４，４，４両端部との間隙３ｃ、３ｃ・・・に
固定用板５，５・・・を嵌合させて全体を一体に固着さ
せている。

楔５は扁平方形板状であり、一方を薄くその反対方向を
厚く、かつ厚い部分は前記間隙３ｃ、３ｃの幅よりや
や大きく形成して楔止効果を出しており、中央の嵌合部
３ａ・・・においては固定部材である楔５を上から下方
へ挿入するようにし、両側の嵌合部３ｂ、３ｂ・・・に
おいては外方から内方へ横方向に挿入するようにしであ
る。

これによって前記ウェーハ支持体４，４，４は支承板３
，３の定位置に固定されるから、ウェーハ支持体４・・
・も支承板３・・・も溶着したよ５に一体化して外れた
り動いたりすることはない。

上述のように構成されたこの考案によれば、三本のウェ
ーハ支持体は二枚の支承板によって支承されるたげの簡
単な構造であり、かつ各支承板に形成された各嵌合部に
前記各ウェーハ支持体の両端部を嵌合させて、楔または
ビスなどの固定部材で固定するだけという簡単な作業で
実用に供することができるので、各部材が一部損傷して
もすぐに補修することもできる特色を有していると共に
、シリコン材は溶接不能なので、従来使用されなかった
が、この考案では溶接を必要としない形状としだからシ
リコン材を用いて熱耐久性のよい拡散治具を作ることが
できるようになって従来の難点が一挙に解消されること
になった。

また第２図に示す以外に支承板３の嵌合部３ａｔ３ｂを
切欠状でなく方形もしくは円形の貫通孔に形成し或いは
固定部材５として楔を用いずにウェーハ支持体両端部周
縁におねじを螺刻してナツトを螺合させて支承板３に固
定するものなど本願考案者は別途提案しているが、これ
らは何れもウェーハ支持体は三個を使用しているもので
ある０この三個使用したウェーハ支持体を二個で間に合
わせられれば高価な素材がウェー・・支持体についてみ
ると約３割も減少させられるし、またウエーノ・をウェ
ーハ支承溝に嵌合させるにも三個のものすべてに合わせ
て嵌めるという手間が二度になる利点もあるが、更にウ
エーノ・支持体が二個であるため、円形のウェーハをそ
の両側端部で支承するようにすれば、ウェーハの直径に
大小の差があっても、その同れをも安定して支承するこ
とができるはずである。

本願考案はそれらの点に鑑みて創案され、二個のウエー
ノ・支持体で直径の異なるウェー・・を安定した支承を
できるようにした拡散治具を提供することを目的として
いる。

本願考案は、二個のウエーノ・支持体を対向する２個の
支承体間に並行状に横架して成り、前記ウェーハ支持体
にはその長手方向に規則的にウェーハ支承溝を並列形成
すると共に、該ウエーノ・支承溝は断面路■字状もしく
は該Ｙ字状で、かつその溝底面は前記両つエーノ・支持
体の対向面方向に低く傾斜させるよ５に構成して成るこ
とを特徴としている。

本願考案は上述のように構成したから、ウェーハ支持体
は二個で間に合い、第１Ｋ三個必要だったウェーハ支持
体を一個減少させることができ、加えて直径の違う大小
の各ウエーノ・であっても、一つの拡散治具で両用使用
をすることができるようになった大きな効果を有してい
る。

以下本願考案の実施例を図面について説明する。

第３図は本願考案の拡散治具の斜視図であり、第４図、
第５図、第１図は他の実施例を示す支承体止面図、第６
図は第３図のＡ −Ａ縦断面図である。

支承体１１，１１は略長方形の板体であり、その各広面
を対向させて直立させ、その中間にウェーハ支持体１２
，１２を二個横架させである。

支承体１１，１１の各対向広面には両端部にウェーハ支
持体嵌合部１３，１３・・・を各二個貫通形成しである
。

しかして、該ウェーハ支持体嵌合部１３゜１３・・・に
は前記ウェーハ支持体１２，１２の両端部が各々嵌合さ
れ、前記嵌合部１３，１３とウェーハ支持体１２，１２
との間隙に固定部材としての楔１４，１４・・・を嵌合
して離脱しないように固定している。

前記ウェーハ支持体１２，１２は方形柱状であり、その
−面にはウェーハ支承溝１２ａ、１２ａ・・・を長
手方向に規則的に刻設している。

該ウェーハ支承溝１２ａ、１２ａの形状は断面略Ｖ状或
いは略Ｙ状に切刻してあり、その各支承溝の低面は両ウ
ェーハ支持体の対向面方向に低く傾斜させている。

前記略■状の支承溝はウエーノ・の寄つかかりに適し、
これはＵ字状であってもよい。

またＹ状の支承溝はウェーハを挾むのに適し、これは幅
の狭いＵ字或いは１字状であってもよい。

本願考案は上述のように構成したから、第６図に示すよ
うに、ウェーハ支承溝１２ａ、１２ａ・・・は図中
外方は高く、内方は低く形成しており、ウェーハ支承溝
１２ａ、１２ａ・・・に直径の異った大小のウェーハＰ
、Ｐ′、Ｐ“を嵌挿すると、その何れも安定して支承す
ることができるものである。

第６図において、左方のウエーノ・支持体１２のウェー
ハ支承溝１２ａは断面略Ｖ字形状に形成し、右方のウェ
ーハ支承溝１２ａは断面略Ｖ字形状のウェーハ支承溝の
溝幅はウエーノ・の厚さに略同等もしくは少し大きめに
形成しであるから、ウェーハＰは溝内に嵌挿されていて
ウェーハの広面方向にウェーハがぐらつくことはない。

また、ウェーハ支承溝１２ａ・・・の溝底面はウェー７
・支持体の対向面方向に低く傾斜させであるから、図で
判るように、直径が異なるウエーノ・Ｐ？Ｐ’、
Ｐ’Ｏ何れを嵌挿しても安定した支承ができる。

このウエーノ・支承溝の底面は単に傾斜させるたけでな
く、一定の級のウェーハの直径及び円周面に適合するよ
うに下方へ凹む弧状に形成することもできる。

また、前記ウェーハ支持体１２，１２の並列横架する幅
は、なるべくウェーハの直径に近い方が支承時にウェー
ハの重心が下に来るのでよい。

そのためには一定の級のウェーハの大小直径の最大公約
数としての直径基準を定めて可及的に両ウェーハ支持体
１２，１２の並列幅を広くするとよいが、第４図、第５
図、第７図に他の実施例を示すように、ウェーハ支持体
の一方を他方よりも高めに位置させると、水平状に横架
したものよりウェーハの直径に少し近い幅での支承をさ
せることができる。

第４図及び第５図に示すものも支承体１１の形状を変え
た他の実施例を示し、第４図に示すものは両ウェーハ支
持体１６，１６の低面位置の高さの差が小さいものを示
し、これはその高さの差の少なさをウェーハ支持体１６
，１６のウェーハＰＫ対する対向面をウェーハＰの中心
方向に向けることで補って安定支承を図っている。

第５図に示すものは、両ウェーハ支持体１７，１７の高
さを大きく違差させたものを示す。

この第５図と第６図との比較でも判るようにウェーハ支
持体の一方はなるべくウェーハの中心の高さに近い方が
ウェーバをより安定して支承することができる。

なお、ウェーハ支承溝の低面は第６図に示す形状のほか
に第５図、第７図に示すように、図中上面から内方側面
にかげて切り込みを入れて、その支承溝底面は支承体上
力にふくらみのある円弧状に形成した方が両ウェーハ支
持体に高低差をつげて横架した場合には適している。

上述のように本願考案拡散治具は三個のウェーハ支持体
のものに比して部材を減少させられる利点の他に、三個
のウェーハ支持体を使用するものにあっては両側及び中
央下部の三個の支承体におさまるウェーハしか支承させ
ることができない欠点があるが、図面で判−るように本
願考案ではウェーハの直径にかなりの差違があっても安
定した支承をすることができる効果を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は従来の拡散治具斜視図、第３図は本願
考案の拡散治具斜視図、第４図、第５図、第６図は第３
図のＡ−Ａ縦断面図、第７図は他の実施例を示す支承体
正面図。１１・・・支承体、１２・・−ウェーハ支持体、１２ａ
・・・ウェーハ支承溝、１３・・・ウェーハ支持体嵌合
部、１４・・・固定部材、１５，１６，１７・・・ウェ
ーハ支゛持体、ｐ、ｐ’、ｐ′′−・・ウエーノ・。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

（１）二個のウェーハ支持体を対向する２個の支承体間
に並行状に横架して成り、前記ウエーノ・支持体にはそ
の長手方向に規則的にウエーノ・支承溝を並列形成する
と共に、該ウェー・・支承溝は断面路Ｖ字状もしくは略
Ｙ字形状で、かつその溝底面を両ウェーハ支持体の対向
面方向に低く傾斜させるように構成して成ることを特徴
とする大小両用拡散治具。
（２）前記二個のウェーハ支持体は支承体に横架する位
置の高さを各々高低に違差させて横架固定することを特
徴とする実用新案登録請求の範囲第１項記載の大小両用
拡散治具。