(57)【要約】      （修正有）【課題】大口径ウエハを搭載・支持しても、自重によりウエハに発生する応力を低減し、ウエハスリップ等を低減して歩留まりを向上させることができる縦型ウエハボードを提供する。【解決手段】天板と、天板に対向して配置された底板と、天板と底板の間に立設された２本以上の支柱と、各支柱から水平方向に突出された７本以上の支持アームからなる支持アーム群の複数段を備える。支持アームは、支持アーム本体の先端に支持部を備え、各段７本以上の支持アームの少なくとも１本は、支持部の形状が略円形であり、かつ略円形の支持部の直径が支持アーム本体の幅より大きい。【選択図】図２
0003171789.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
天板と、前記天板に対向して配置された底板と、前記天板と底板の間に立設された少なくとも２本の支柱と、前記各支柱から水平方向に突出された少なくとも７本の支持アームからなる支持アーム群の複数段を備える縦型ウエハボートであって、
前記支持アームは、支持アーム本体の先端に支持部を備え、
前記各段７本以上の支持アームの少なくとも１本は、前記支持部の形状が略円形であり、かつ前記略円形の支持部の直径が前記支持アーム本体の幅より大きいことを特徴とする縦型ウエハボート。
【請求項２】
前記半導体ウエハの直径が４５０ｍｍ以上であり、かつ前記略円形の支持部の直径が２０〜４０ｍｍである請求項１に記載の縦型ウエハボート。
【請求項３】
前記各段の支持アーム群において、前記７本以上の支持アームは、支持される前記半導体ウエハの挿入方向に対して対称に配置されている請求項１または２に記載の縦型ウエハボート。
【請求項４】
前記各段の支持アーム群において、前記７本以上の支持アームの先端部または前記略円形の支持部の中心は、支持される前記半導体ウエハの中心からの距離が同一である円周上に配置されている請求項１〜３のいずれか１項に記載の縦型ウエハボート。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、縦型ウエハボートに係わり、特に、半導体ウエハを搭載し支持する縦型ウエハボートに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造工程において、半導体ウエハの酸化・拡散処理のために、あるいはＬＰ−ＣＶＤによる薄膜形成のために、多数の半導体ウエハを積載して加熱炉等の内部に搬入するＳｉ−ＳｉＣ製等の縦型ウエハボートが用いられている。なお、以下の記載において、「半導体ウエハ」を単に「ウエハ」と示すことがある。
【０００３】
一般に、縦型ウエハボートにおいては、複数のウエハを水平に支持するための３本あるいは４本の棒状の支柱が立設され、それらの支柱に所定の間隔でウエハ支持用の支持溝が形成されている。
【０００４】
従来の縦型ウエハボートでは、熱処理工程でウエハを搭載したウエハボートが高温に曝されると、特にウエハボートのウエハ支持部の周縁でウエハの自重による応力が増大し、ウエハにスリップと呼ばれる結晶転位が発生するおそれがあった。そして、このようなウエハのスリップ発生により、半導体製品の歩留まりが低下するおそれがあった。今後、ウエハの直径が３００ｍｍから４５０ｍｍへと大口径化するにつれて、ウエハの自重による撓み量が増大するため、高温の熱処理工程のみならず比較的低温のＬＰ−ＣＶＤ工程等においても、ウエハに前記スリップ等が発生することが考えられる。
【０００５】
大口径ウエハの自重による応力を緩和するために、円弧状の長尺の支持アームを設けた縦型ウエハボートが提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照。）。
【０００６】
しかしながら、３本あるいは４本の円弧状の長尺支持アームを有する特許文献１の縦型ウエハボートでは、応力の低減効果が十分でなく、４５０ｍｍ以上に大口径化して質量が増加したウエハを搭載する場合、ウエハの自重によるたわみ量が大きくなる。そのため、ウエハの熱処理工程で発生するスリップを十分に防止することができなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第４４６４６４５号公報
【特許文献２】意匠登録第１３８６３０９号公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００８】
本考案は、このような問題を解決するためになされたものであり、４５０ｍｍ以上の大口径ウエハを搭載・支持しても、自重によりウエハに発生する応力を低減でき、ウエハにおけるスリップ等の発生を低減し熱処理工程時の歩留まり向上を図ることができる縦型ウエハボートの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本考案の縦型ウエハボートは、天板と、前記天板に対向して配置された底板と、前記天板と底板の間に立設された少なくとも２本の支柱と、前記各支柱から水平方向に突出された少なくとも７本の支持アームからなる支持アーム群の複数段を備える縦型ウエハボートであって、前記支持アームは、支持アーム本体の先端に支持部を備え、前記各段７本以上の支持アームの少なくとも１本は、前記支持部の形状が略円形であり、かつ前記略円形の支持部の直径が前記支持アーム本体の幅より大きいことを特徴とする。
【００１０】
本考案の縦型ウエハボートにおいて、前記半導体ウエハの直径は４５０ｍｍ以上であり、かつ前記略円形の支持部の直径は２０〜４０ｍｍであることが好ましい。また、前記各段の支持アーム群において、前記７本以上の支持アームは、支持される前記半導体ウエハの挿入方向に対して対称に配置されていることが好ましい。さらに、前記各段の支持アーム群において、前記７本以上の支持アームの先端部または前記略円形の支持部の中心は、支持される前記半導体ウエハの中心からの距離が同一である円周上に配置されていることが好ましい。
【００１１】
本明細書において、「略円形」とは、目視で概略円形と認められる形状であって、楕円形状の場合には、長軸と短軸の比が２：１以内のものも含むものとする。
【考案の効果】
【００１２】
本発明の縦型ウエハボートによれば、大口径化されたウエハの熱処理工程等において、ウエハに生じる応力を低減させることができる。そして、このような応力の低減により、ウエハにおけるスリップ発生を低減し、製品歩留まりを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本考案に係る縦型ウエハボートの第１の実施形態の外観を示す斜視図である。
【図２】本考案の第１の実施形態において、支柱および支持アームの配置を示す水平断面図である。
【図３】本考案の第２の実施形態における支柱および支持アームの配置を示す水平断面図である。
【図４】例４の縦型ウエハボートにおける支柱および支持アームの配置を示す水平断面図である。
【図５】例７の縦型ウエハボートにおける支柱および支持アームの配置を示す水平断面図である。
【図６】例８および例９の縦型ウエハボートにおける支柱および支持アームの配置を示す水平断面図である。
【図７】例１０の縦型ウエハボートにおける支柱および支持アームの配置を示す水平断面図である。
【図８】例１１の縦型ウエハボートにおける支柱および支持アームの配置を示す水平断面図である。
【考案を実施するための形態】
【００１４】
以下、本考案の実施の形態を、図面に基づいて説明する。
【００１５】
図１は、本考案に係る縦型ウエハボートの第１の実施形態を示す斜視図であり、図２は、第１の実施形態において、各段の支持アーム群における支持アーム等の配置を示す水平断面図である。
【００１６】
第１の実施形態の縦型ウエハボートは、互いに平行となるように上下に対向して配置された一対の支持板である天板１と底板２と、一端が天板１に固定され他端が底板２に固定されてこれらの間に立設された４本の支柱１１、１２、１３、１４を備えている。また、この縦型ウエハボートは、以下に示す支持アーム群３を上下方向に複数段備えている。
【００１７】
各段の支持アーム群３は、各支柱から４本の支柱１１、１２、１３、１４に囲まれた空間内に延出され、上面が天板１および底板２に平行になるように配設された８本の支持アーム１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂ、１３ａ、１３ｂ、１４ａ、１４ｂから構成される。そして、各段の支持アーム群３を構成する８本の支持アーム１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂ、１３ａ、１３ｂ、１４ａ、１４ｂは、いずれも、基端部が支柱１１、１２，１３、１４の同じ高さの位置に接続されて、上面が前記天板１および底板２と平行する単位ウエハ支持部を形成するように配置されている。そして、このように配置された支持アーム群３の単位ウエハ支持部に、ウエハＷが支持されるようになっている。
なお、以下の記載では、図２の平面図に基いて１つの段の支持アーム群３について説明するが、各段はいずれも同様に構成されている。
【００１８】
天板１と底板２は、搭載・支持されるウエハＷと同じ円形の平面形状を有し、直径は搭載されるウエハＷの直径Ｗａより大きくなっている。そして、このような円形の天板１と底板２の外周縁部近くに、４本の支柱１１、１２、１３、１４がそれぞれ固定されている。４本の支柱１１、１２、１３、１４は、互いに等間隔ではなく、搭載されるウエハＷを出し入れする側（以下、ウエハ挿入側と示す。）に近く配置された２本の支柱１１、１４の間が、その他の支柱間の間隔に比べて広くなるように配置されており、ウエハＷの出し入れが容易になっている。
【００１９】
なお、第１の実施形態においては、支柱の本数は４本となっているが、２本以上であれば本数は限定されない。しかし、後述するように、支持アームの本数は、７本以上、好ましくは７本または８本であり、製作コストと強度的な観点の両方を加味して、各段で１本の支柱からは１本または２本の支持アームが突設されるので、支柱の本数は４本または５本とすることが好ましい。
【００２０】
また、ウエハの応力低減の点から、８本の支持アーム１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂ、１３ａ、１３ｂ、１４ａ、１４ｂは、搭載されるウエハＷの挿入方向（矢印Ａで示す。）に対して対称（線対称）に配置されていることが好ましい。さらに、８本の支持アーム１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂ、１３ａ、１３ｂ、１４ａ、１４ｂは、２本を１グループとした４つのグループに分けられ、各グループの支持アームは、基端部が同じ支柱に接続されている。
【００２１】
各段の支持アーム群３において、支持アームの本数は８本であるが、支持アームの本数が７本以上であれば、搭載・支持されるウエハＷの応力を低減する効果がある。支持アームの本数は好ましくは７本または８本である。７本または８本が好ましい理由は、支持アームの本数を９本以上とした場合には、製作が難しく、また、支持アームの本数を９本以上としても、応力低減効果は８本の場合と同程度となるためである。
【００２２】
第１の実施形態において、８本の支持アーム１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂ、１３ａ、１３ｂ、１４ａ、１４ｂのうちでウエハ挿入側に最も近く配置された２本の支持アーム１１ａ、１４ｂは、棒状のアーム本体の先端部に円形支持部２１を有する。円形支持部２１は、天板１および底板２と平行する単位ウエハ支持部の面内での平面形状が略円形であり、かつ円の直径が支持アーム本体の幅ｔより大径となっている。円形支持部２１を持たない６本の支持アーム１１ｂ、１２ａ、１２ｂ、１３ａ、１３ｂ、１４ａの先端部は、棒状のアーム本体の角部が丸められた形状（以下、Ｒ部と示す。）となっている。
【００２３】
円形支持部２１の直径は、ウエハＷの直径が４５０ｍｍの場合、２０〜４０ｍｍが好ましい。ここで、支持アーム本体の幅ｔは通常１０ｍｍ程度である。円形支持部２１の直径が２０ｍｍ未満では、ウエハＷの応力低減によるスリップ防止の効果を十分に上げることができない。一方、円形支持部２１の直径が４０ｍｍを超えると、ウエハボート全体の重量が大きくなるばかりでなく、材料コストも増大して好ましくない。
なお、円形支持部２１を設けるのではなく、支持アーム本体の幅を広げることでウエハＷへの応力集中を抑制することも考えられるが、その場合も、ウエハボート全体の重量が大きくなり、また材料コストが増大して好ましくない。
【００２４】
第１の実施形態では、２本の支持アーム１１ａ、１４ｂが円形支持部２１を有するが、円形支持部２１を有する支持アームの本数が１本以上であれば、ウエハＷの応力低減によるスリップ防止の効果を上げることができる。ウエハＷの応力低減の点から、円形支持部２１を有する支持アームの本数は２本以上がより好ましく、支持アームの全数が円形支持部２１を有することが最も好ましい。
【００２５】
そして、円形支持部２１は、ウエハ出し入れ側に近い支持アーム１１ａ、１４ｂに配置することが好ましい。その理由を以下に示す。すなわち、支持アーム１１ａ、１４ｂの間隔は、ウエハ出し入れの際にウエハ搬入用ツイーザとの干渉を防ぐために、他の支持アーム同士より間隔が広くなっている。そのため、ウエハの自重による応力が、支持アーム１１ａ、１４ｂの先端との接触部に集中しやすい。このウエハの自重によりウエハに発生する応力を低減するために、ウエハ出し入れ側に近い支持アーム１１ａ、１４ｂに円形支持部２１が配置されることが好ましい。
【００２６】
また、矢印Ａで示すウエハ挿入方向に対してできるだけ対称性が保たれるような配置とすることが、ウエハへの自重による応力が、特定の支持アームとの接触部に集中するのを防ぐ点から好ましい。
【００２７】
さらに、８本の支持アーム１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂ、１３ａ、１３ｂ、１４ａ、１４ｂの先端Ｒ部の中心または円形支持部２１の中心は、単位ウエハ支持部の面内で、搭載・支持されるウエハＷの中心からの距離が一定である円周上に配置されている。すなわち、円形支持部２１を持たない支持アーム１１ｂ、１２ａ、１２ｂ、１３ａ、１３ｂ、１４ａについてはその先端Ｒ部の中心が、円形支持部２１を有する支持アーム１１ａ、１４ｂについて円形支持部２１の中心が、いずれも支持されるウエハＷと同心的な半径ｒの円の周上に配置されることが好ましい。その理由は、自重により発生するウエハへの応力が特定の支持アームとの接触部に集中するのを防ぐためである。
【００２８】
そして、この円の半径ｒは、ウエハＷの半径Ｗａの４０〜９５％の範囲であることが好ましい。円の半径ｒが前記Ｗａの４０％未満である場合は、支持アームが長尺となり、破損しやすくなるばかりでなく、加熱時に支持アームが変形するおそれがある。一方、円の半径ｒが前記Ｗａの９５％を超える場合には、支持アームが短くなることでウエハの支持面積が小さくなり、自重によるウエハへの応力がウエハ周辺部の特定箇所に集中し、スリップ発生を助長するおそれがある。
【００２９】
このように構成される第１の実施形態の縦型ウエハボートにおいては、各段の支持アーム群３において、８本の支持アーム１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂ、１３ａ、１３ｂ、１４ａ、１４ｂが天板１および底板２と平行する単位ウエハ支持部を形成するように配設され、かつこれらの支持アームの少なくとも１本、好ましくは２本が、先端に平面形状が略円形で直径が支持アーム本体の幅ｔより大径の円形支持部２１を有しているので、熱処理工程で、このような支持アーム群３の単位ウエハ支持部により支持されるウエハＷにおいて、前記円形支持部２１に接する部分への応力集中が抑制される。したがって、応力集中によるウエハＷの急峻な局所的変形を抑制でき、スリップ発生を防止できる。
【００３０】
次に、本考案の別の実施形態について説明する。
図３は、本考案に係る縦型ウエハボートの第２の実施形態において、各段の支持アーム群３における支持アームの配置を示す水平断面図である。
【００３１】
第２の実施形態の縦型ウエハボートにおいては、天板１と底板２との間に５本の支柱１１、１２、１３、１４、１５が立設されている。５本の支柱１１、１２、１３、１４、１５は、互いに等間隔ではなく、ウエハ挿入側に近く配置された２本の支柱１１、１５の間が、その他の支柱間の間隔に比べて広くなるように配置されている。そして、これら５本の支柱１１、１２、１３、１４、１５には、各段において、７本の支持アーム１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１３ａ、１４ａ、１５ａ、１５ｂが以下に示すように連接しても設けられている。すなわち、ウエハ挿入側に近く配置された２本の支柱１１、１５には、それぞれ２本の支持アーム１１ａ、１１ｂ、１５ａ、１５ｂが設けられ、ウエハ挿入側と反対側に配置された３本の支柱１２、１３、１４には、それぞれ１本の支持アーム１２ａ、１３ａ、１４ａが接続されている。
【００３２】
また、７本の支持アーム１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１３ａ、１４ａ、１５ａ、１５ｂのうちで、ウエハ挿入側に最も近く配置された２本の支持アーム１１ａ、１５ｂは、棒状のアーム本体の先端に、平面形状が略円形で直径が支持アーム本体の幅より大径の円形支持部２１を有する。円形支持部２１の円の直径は、ウエハサイズ（直径）が４５０ｍｍの場合、アーム本体の幅は（通常１０ｍｍ程度）より大きい２０〜４０ｍｍの範囲が好ましい。
【００３３】
また、前記２本の円形支持部２１付き支持アーム１１ａ、１５ｂについては円形支持部２１の中心が、それ以外の５本の支持アーム１１ｂ、１２ａ、１３ａ、１４ａについてはその先端Ｒ部の中心が、単位ウエハ支持部の面内でウエハＷと同心的な円周上に配置されている。
【００３４】
第２の実施形態の縦型ウエハボートにおいても、第１の実施形態と同様に、熱処理工程でのウエハＷに対する局所的な応力集中を抑制できる。そして、応力集中により生じるウエハＷの急峻な局所的変形を抑制し、スリップ発生を防止できる。
【実施例】
【００３５】
以下、本考案の具体的実施例について説明する。なお、例１〜３および例５および例６は本考案の実施例であり、例４および例７〜１１は比較例である。
【００３６】
例１〜例１１
以下に示す形状および構造を有する例１〜例１１の縦型ウエハボートにおいて、支持アーム群により支持されるウエハに発生する応力について、有限要素法による解析を行い、ウエハ面内の最大主応力を求めた。
有限要素法による応力の解析では、直径４５０ｍｍ、厚さ０．９２５ｍｍのウエハを支持アーム群の単位ウエハ支持部により支持するときに、ウエハに発生する自重によるたわみを求め、ウエハの面内発生応力の計算を行った。そして、ウエハの面内最大主応力を求めた。なお、応力解析においては、支持されるウエハの中心から、支持アームの先端Ｒ部および円形支持部の中心までの距離を１６２．５ｍｍとするとともに、支持アーム本体の幅ｔを１０ｍｍとして解析を行った。
【００３７】
（例１）
例１のウエハボートは、図２に示すように、各段において、支柱の本数が４本で８本の支持アームを有し、かつ８本のうちで２本の支持アームが、先端に直径２０ｍｍの円形支持部を有する縦型ウエハボートである。
【００３８】
（例２）
円形支持部の直径が３０ｍｍである以外は、例１と同様に構成された縦型ウエハボートである。
【００３９】
（例３）
円形支持部の直径が４０ｍｍである以外は、例１と同様に構成された縦型ウエハボートである。
【００４０】
（例４）
図４に示すように、各段において、４本の支柱１１、１２、１３、１４とそれらに接続された８本の支持アーム１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂ、１３ａ、１３ｂ、１４ａ、１４ｂを有する縦型ウエハボートである。８本の支持アーム１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂ、１３ａ、１３ｂ、１４ａ、１４ｂは、いずれも先端がＲ部となっており、円形支持部は設けられていない。
【００４１】
（例５）
図３に示すように、各段において、５本の支柱１１、１２、１３、１４、１５とそれらに接続された７本の支持アーム１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１３ａ、１４ａ、１５ａ、１５ｂを有し、かつ７本の支持アームのうちでウエハ挿入側に最も近く位置する２本の支持アーム１１ａ、１５ｂが、先端に直径２０ｍｍの円形支持部２１を有する縦型ウエハボートである。
【００４２】
（例６）
円形支持部２１の直径が４０ｍｍである以外は、例５と同様に構成された縦型ウエハボートである。
【００４３】
（例７）
図５に示すように、各段において、５本の支柱１１、１２、１３、１４、１５とそれらに接続された７本の支持アーム１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１３ａ、１４ａ、１５ａ、１５ｂを有し、かつ７本の支持アームは、いずれも先端がＲ部となっており円形支持部が設けられていない縦型ウエハボートである。
【００４４】
（例８）
図６に示すように、各段において、４本の支柱１１、１２、１３、１４とそれらに接続された６本の支持アーム１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１３ａ、１４ａ、１４ｂを有し、かつ６本の支持アームのうちでウエハ出し入れ側に最も近く位置する２本の支持アーム１１ａ、１４ｂが、先端に直径２０ｍｍの円形支持部２１を有する縦型ウエハボートである。
【００４５】
（例９）
円形支持部２１の直径が４０ｍｍである以外は、例８と同様に構成された縦型ウエハボートである。
【００４６】
（例１０）
図７に示すように、各段において、４本の支柱１１、１２、１３、１４とそれらに接続された６本の支持アーム１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１３ａ、１４ａ、１４ｂを有し、かつ６本の支持アームは、いずれも先端がＲ部となっており円形支持部が設けられていない縦型ウエハボートである。
【００４７】
（例１１）
図８に示すように、各段において、４本の支柱１１、１２、１３、１４とそれらに接続された４本の支持アーム１１ａ、１２ａ、１３ａ、１４ａを有し、かつ４本の支持アームは、いずれも先端がＲ部となっており円形支持部が設けられていない縦型ウエハボートである。
【００４８】
前記した応力解析により得られたウエハの面内最大主応力を、表１に示す。なお、ウエハの面内最大主応力は、例１１におけるウエハの面内最大主応力を１としたときの相対値で示した。
【表１】
0003171789.tif 000003
【００４９】
表１の解析結果より、各段で７本以上の支持アームを有し、かつこれらの支持アームの少なくとも１本が、平面形状が略円形でかつその直径が支持アーム本体の幅より大径の円形支持部を先端部に有する実施例の縦型ウエハボートによれば、支持アームの本数が４本で先端部に円形支持部が設けられていない縦型ウエハボートに比べて、搭載・支持されるウエハに発生する最大主応力を６０％以下に低減することが可能であることがわかる。
【符号の説明】
【００５０】
１…天板、２…底板、３…支持アーム群、１１，１２，１３，１４…支柱、１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂ，１３ａ，１３ｂ，１４ａ，１４ｂ…支持アーム、２１…円形支持部。
【図１】
0003171789.tif 000004
【図２】
0003171789.tif 000005
【図３】
0003171789.tif 000006
【図４】
0003171789.tif 000007
【図５】
0003171789.tif 000008
【図６】
0003171789.tif 000009
【図７】
0003171789.tif 000010
【図８】
0003171789.tif 000011