(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面にウェーハ(22)を載せる保持具本体(73)を備え、前記保持具本体(73)が熱処理炉に収容される支持具に形成された複数の保持具用凹溝に挿入されて水平に保持されたウェーハ保持具において、
前記保持具本体(73)が切欠きのない円板状に形成され、
前記保持具本体(73)にこの保持具本体(73)の軸線を中心に円周方向に延びかつ上方に突出するリング状の突起(74)が形成され、
前記ウェーハ(22)が前記突起(74)上面に接触して前記保持具本体(73)に載るように構成され、
前記ウェーハ(22)の直径をＤとするとき前記突起(74)の外径が０．５Ｄ〜０．９８Ｄの範囲内に形成され前記ウェーハ(22)の外周縁が前記突起(74)に接触しないように構成され、
前記突起(74)の高さＨが２．０〜２０ｍｍに形成され、前記保持具本体(73)の外周縁に上方に突出する凸状リング(76)が形成され、前記凸状リング(76)の一部にウェーハ搬送用のフォーク(77)を挿入可能なフォーク用凹部(76a,76b)が形成され、前記フォーク用凹部(76a,76b)の底壁が前記凸状リング(76)周囲の保持具本体(73)と同一平面となるように形成された
ことを特徴とするウェーハ保持具。
【請求項２】
上面にウェーハを載せる保持具本体を備え、前記保持具本体が熱処理炉に収容される支持具に形成された複数の保持具用凹溝に挿入されて水平に保持されたウェーハ保持具において、
前記保持具本体が切欠きのない円板状に形成され、
前記保持具本体の外周縁に上方に突出する凸状リングが形成され、
前記凸状リングの内側の保持具本体にこの保持具本体の軸線を中心に円周方向に延びかつ上方に突出する直径の異なる複数のリング状の突起が形成され、
前記複数の突起の全てが前記凸状リングより低く形成され最外側の突起が最も高くかつ内側に向うに従って順次低くなるように形成され、
前記ウェーハが前記突起のうちいずれか１つの突起の上面に接触して前記保持具本体に載るように構成され、
前記ウェーハの直径をＤとするとき前記複数の突起のうちいずれか１つの突起の外径が０．５Ｄ〜０．９８Ｄの範囲内に形成され前記ウェーハの外周縁が前記突起に接触しないように構成され、
前記突起の高さＨが２．０〜２０ｍｍに形成され、前記凸状リングの一部にウェーハ搬送用のフォークを挿入可能なフォーク用凹部が形成され、前記フォーク用凹部の底壁が前記凸状リング周囲の保持具本体と同一平面となるように形成された
ことを特徴とするウェーハ保持具。
【請求項３】
上面にウェーハ(27)を載せる保持具本体(93)を備え、前記保持具本体(93)が熱処理炉に収容される支持具に形成された複数の保持具用凹溝に挿入されて水平に保持されたウェーハ保持具において、
前記保持具本体(93)が切欠きのない円板状に形成され、
前記保持具本体(93)の外周縁に上方に突出する凸状リング(96)が形成され、
前記凸状リング(96)の内側の保持具本体(93)にこの保持具本体(93)の軸線を中心に円周方向に延びかつ上方に突出する直径の異なる複数のリング状の突起(94)が形成され、
前記複数の突起(94)の全てが前記凸状リング(96)より低く形成され最外側の突起(94)が最も高くかつ内側に向うに従って順次低くなるように形成され、
前記ウェーハ(27)が前記突起(94)のうちいずれか１つの突起の上面に接触して前記保持具本体(93)に載るように構成され、
前記ウェーハ(27)の直径をＤとするとき前記複数の突起(94)のうちいずれか１つの突起の外径が０．５Ｄ〜０．９８Ｄの範囲内に形成され前記ウェーハ(27)の外周縁が前記突起(94)に接触しないように構成され、
前記突起(94)の高さＨが２．０〜２０ｍｍに形成され、凸状リング(96)の一部及び前記突起(94)の一部にウェーハ搬送用のフォーク(97)を挿入可能な複数のフォーク用凹部(96a,93a,93b)が形成され、前記フォーク用凹部(96a,93a,93b)の底壁が前記凸状リング(96)及び前記突起(94)の周囲の保持具本体(93)と同一平面となるように形成された
ことを特徴とするウェーハ保持具。
【請求項４】
突起(94)の両端部が面取りされた請求項３記載のウェーハ保持具。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリコンウェーハの熱処理、特にＳＩＭＯＸ（Separation by IMplanted OXygen）ウェーハ作製時の高温アニール処理に適した、シリコンウェーハの保持具に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、複数の支柱が略平行に配設され、これらの支柱に取付けられたウェーハ支持板によりシリコンウェーハが保持され、更に上記支持板に凹状に切り欠かれた切欠きが形成されたウェーハ保持装置が開示されている（特開平５−１１４６４５号）。この装置では、ウェーハ支持板がＳｉＣ焼結体等の高融点セラミックにより形成される。
このように構成されたウェーハ保持装置では、支柱に取付けられたウェーハ支持板上にウェーハを載せて電気炉内に挿入するので、ウェーハ支持板とウェーハとの接触面積が増大する。この結果、ウェーハの一部の領域に荷重が集中して加わることがないため、熱処理時におけるウェーハの塑性変形を防止できる。
またウェーハ支持板に切欠きを形成することにより、装置全体の軽量化を図ることができるとともに、シリコンウェーハをピンセット等で挟んで出し入れできる。
【０００３】
しかし、上記従来の特開平５−１１４６４５号公報に示されたウェーハ保持装置では、ウェーハ支持板に切欠きを形成することにより、支持板がこの支持板の中心に対して点対称でなくなるため、この支持板の製造時に切欠きの部分で反る場合があった。このため、ウェーハ支持板にシリコンウェーハを載せたときに、ウェーハが切欠きの縁部に接触し、熱処理時における熱応力等によりウェーハの結晶中にスリップという結晶欠陥が発生するおそれもあった。
【０００４】
この点を解消するために、上板及び下板間に配設された支柱にリング状の炭化珪素質からなるウェーハ支持体が着脱可能に取付けられた半導体縦型拡散炉用治具が開示されている（特開平６−１６３４４０号）。この治具では、上記ウェーハ支持体によりウェーハの周縁部を水平に支持するように構成される。
このように構成された半導体縦型拡散炉用治具では、ウェーハ支持体をウェーハ外周に対して均一に配置し、かつウェーハ支持体の面積を増加させたので、ウェーハ支持体に作用する面圧を減少させかつ荷重を分散させることができる。この結果、ウェーハへのスリップの発生を防止できるようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の特開平６−１６３４４０号に示された半導体縦型拡散炉用治具では、ウェーハの外周縁がウェーハ支持体に接触すると、ウェーハ外周部の面だれの影響により外周縁でウェーハを均等に保持することが難しいため、ウェーハにスリップが発生するおそれがあった。
本発明の第１の目的は、保持具本体の製作時における保持具本体の反りを防止することにより、ウェーハにスリップが発生するのを抑制できるウェーハ保持具を提供することにある。
本発明の第２の目的は、ウェーハ外周縁の保持具本体への接触を阻止することにより、ウェーハにスリップが発生するのを抑制できるウェーハ保持具を提供することにある。
本発明の第３の目的は、直径の異なるウェーハを同一の保持具本体により所定の位置からずれることなく確実に保持できるウェーハ保持具を提供することにある。
本発明の第４の目的は、ウェーハを保持具本体に載せる作業及び離脱させる作業をスムーズに行うことができるウェーハ保持具を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、図６及び図７に示すように、上面にウェーハ２２を載せる保持具本体７３を備え、保持具本体７３が熱処理炉に収容される支持具に形成された複数の保持具用凹溝に挿入されて水平に保持されたウェーハ保持具の改良である。
その特徴ある構成は、保持具本体７３が切欠きのない円板状に形成され、保持具本体７３にこの保持具本体７３の軸線を中心に円周方向に延びかつ上方に突出するリング状の突起７４が形成され、ウェーハ２２が突起７４上面に接触して保持具本体７３に載るように構成され、ウェーハ２２の直径をＤとするとき突起７４の外径が０．５Ｄ〜０．９８Ｄの範囲内に形成されウェーハ２２の外周縁が突起７４に接触しないように構成され、突起７４の高さＨが２．０〜２０ｍｍに形成され、保持具本体７３の外周縁に上方に突出する凸状リング７６が形成され、凸状リング７６の一部にウェーハ搬送用のフォーク７７を挿入可能なフォーク用凹部７６ａ，７６ｂが形成され、フォーク用凹部７６ａ，７６ｂの底壁が凸状リング７６周囲の保持具本体７３と同一平面となるように形成されたところにある。
【０００７】
この請求項１に記載されたウェーハ保持具では、保持具本体７３が切欠きのない円板状に形成されている、即ち保持具本体７３がその中心に対して点対称に形成されているので、保持具本体７３の製作時における保持具本体７３の反りの発生を防止できる。この結果、ウェーハ２２が突起７４の上面に均一に接触するので、ウェーハ２２には殆ど内部応力が発生しない。またウェーハ２２の外周縁が保持具本体７３に接触せず、ウェーハ２２外周部の面だれの影響を受けずにウェーハ２２を均等に保持することできるため、ウェーハ２２にスリップが発生することはない。
またウェーハ２２を熱処理炉に収容するときには、先ずフォーク７７にウェーハ２２を載せてフォーク７７を移動させ、このフォーク７７が保持具本体７３のフォーク用凹部７６ａの上方に位置し、かつウェーハ２２の中心が保持具本体７３の中心と一致するようにウェーハ２２を保持具本体７３の上方に搬送する。次にフォーク７７を下降させるとウェーハ２２が突起７４上面に接触し、更にフォーク７７を下降させるとフォーク７７がウェーハ２２から離れる。この状態でフォーク７７をフォーク用凹部７６ａから引抜いて、ウェーハ２２が載ったウェーハ保持具６３を熱処理炉に収容する。
一方、熱処理炉からウェーハ２２を取出すときには、先ずフォーク７７をフォーク用凹部７６ａに挿入する。次にフォーク７７を上昇させるとフォーク７７がウェーハ２２の下面に接触し、更にフォーク７７を上昇させるとウェーハ２２が突起７４から離れてフォーク７７に載る。この状態でフォーク７７を引抜いて、ウェーハ２２が熱処理炉から取出す。
なお、本明細書では、「切欠き」とは保持具本体の中心部近傍まで達する切欠きのことであって、保持具本体の外周縁に僅かな深さで形成された切欠きは含まない。換言すれば、保持具本体の製作時に保持具本体に反りを発生させない程度の小さな切欠きは本明細書にいう切欠きには該当しない。
【０００８】
請求項２に係る発明は、上面にウェーハを載せる保持具本体を備え、前記保持具本体が熱処理炉に収容される支持具に形成された複数の保持具用凹溝に挿入されて水平に保持されたウェーハ保持具の改良である。
その特徴ある構成は、保持具本体が切欠きのない円板状に形成され、保持具本体の外周縁に上方に突出する凸状リングが形成され、凸状リングの内側の保持具本体にこの保持具本体の軸線を中心に円周方向に延びかつ上方に突出する直径の異なる複数のリング状の突起が形成され、複数の突起の全てが凸状リングより低く形成され最外側の突起が最も高くかつ内側に向うに従って順次低くなるように形成され、ウェーハが突起のうちいずれか１つの突起の上面に接触して保持具本体に載るように構成され、ウェーハの直径をＤとするとき複数の突起のうちいずれか１つの突起の外径が０．５Ｄ〜０．９８Ｄの範囲内に形成されウェーハの外周縁が前記突起に接触しないように構成され、突起の高さＨが２．０〜２０ｍｍに形成され、凸状リングの一部にウェーハ搬送用のフォークを挿入可能なフォーク用凹部が形成され、フォーク用凹部の底壁が凸状リング周囲の保持具本体と同一平面となるように形成されたところにある。
この請求項２に記載されたウェーハ保持具では、直径の大きなウェーハを保持具本体に載せると、このウェーハは最外側の突起上面に接触するとともに、このウェーハの外周面は凸状リングの内周面により水平方向へのずれが阻止される。一方、直径の小さなウェーハを保持具本体に載せると、このウェーハは内側の突起上面に接触するとともに、このウェーハの外周面は最外側の突起の内周面により水平方向へのずれが阻止される。この結果、直径の異なるウェーハを所定の位置からずれることなく同一の保持具本体により確実に保持することができる。
またウェーハを熱処理炉に収容するときには、先ずフォークにウェーハを載せてフォークを移動させ、このフォークが保持具本体のフォーク用凹部の上方に位置し、かつウェーハの中心が保持具本体の中心と一致するようにウェーハを保持具本体の上方に搬送する。次にフォークを下降させるとウェーハが突起上面に接触し、更にフォークを下降させるとフォークがウェーハから離れる。この状態でフォークをフォーク用凹部から引抜いて、ウェーハが載ったウェーハ保持具を熱処理炉に収容する。
一方、熱処理炉からウェーハを取出すときには、先ずフォークをフォーク用凹部に挿入する。次にフォークを上昇させるとフォークがウェーハの下面に接触し、更にフォークを上昇させるとウェーハが突起から離れてフォークに載る。この状態でフォークを引抜いて、ウェーハが熱処理炉から取出す。
【００１３】
請求項３に係る発明は、図８及び図９に示すように、上面にウェーハ２７を載せる保持具本体９３を備え、保持具本体９３が熱処理炉に収容される支持具に形成された複数の保持具用凹溝に挿入されて水平に保持されたウェーハ保持具の改良である。
その特徴ある構成は、保持具本体９３が切欠きのない円板状に形成され、保持具本体９３の外周縁に上方に突出する凸状リング９６が形成され、凸状リング９６の内側の保持具本体９３にこの保持具本体９３の軸線を中心に円周方向に延びかつ上方に突出する直径の異なる複数のリング状の突起９４が形成され、複数の突起９４の全てが凸状リング９６より低く形成され最外側の突起９４が最も高くかつ内側に向うに従って順次低くなるように形成され、ウェーハ２７が突起９４のうちいずれか１つの突起の上面に接触して保持具本体９３に載るように構成され、ウェーハ２７の直径をＤとするとき複数の突起９４のうちいずれか１つの突起の外径が０．５Ｄ〜０．９８Ｄの範囲内に形成されウェーハ２７の外周縁が突起９４に接触しないように構成され、突起９４の高さＨが２．０〜２０ｍｍに形成され、凸状リング９６の一部及び突起９４の一部にウェーハ搬送用のフォーク９７を挿入可能な複数のフォーク用凹部９６ａ，９３ａ，９３ｂが形成され、フォーク用凹部９６ａ，９３ａ，９３ｂの底壁が凸状リング９６及び突起９４の周囲の保持具本体９３と同一平面となるように形成されたところにある。
この請求項３に記載されたウェーハ保持具では、ウェーハ２７を熱処理炉に収容するときには、先ずフォーク９７上にウェーハ２７を載せてフォーク９７を移動させ、このフォーク９７が保持具本体９３のフォーク用凹部９６ａ，９３ａ，９３ｂの上方に位置し、かつウェーハ２７の中心が保持具本体９３の中心と一致するようにウェーハ２７を保持具本体９３の上方に搬送する。次にフォーク９７を下降させるとウェーハ２７が突起９４上面に接触し、更にフォーク９７を下降させるとフォーク９７がウェーハ２７から離れる。この状態でフォーク９７をフォーク用凹部９６ａ，９３ａ，９３ｂから引抜いて、ウェーハ２７が載ったウェーハ保持具８３を熱処理炉に収容する。
一方、熱処理炉からウェーハ２７を取出すときには、先ずフォーク９７をフォーク用凹部９６ａ，９３ａ，９３ｂに挿入する。次にフォーク９７を上昇させるとフォーク９７がウェーハ２７の下面に接触し、更にフォーク９７を上昇させるとウェーハ２７が突起９４から離れてフォーク９７に載る。この状態でフォーク９７を引抜いて、ウェーハ２７を熱処理炉から取出す。
【００１４】
請求項４に係る発明は、請求項３に係る発明であって、更に図１０及び図１１に示すように、突起９４の両端部が面取りされたことを特徴とする。
この請求項４に記載されたウェーハ保持具では、突起９４上面を平面加工することにより、フォーク用凹部９３ａ，９３ｂの両端部、即ち突起９４の両端部が鋭いエッジとなるけれども、突起９４上面を平面加工した後に、この突起９４の両端部を面取りすることにより、上記鋭いエッジが除去されるので、突起９４にウェーハ２７を載せてもウェーハ２７にスリップは発生しない。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に参考の形態を図面に基づいて説明する。
図１〜図３に示すように、縦型の熱処理炉１０は鉛直方向に延びるＳｉＣ製の反応管１１を備える。この反応管１１には所定の間隔をあけて立設されかつＳｉＣにより形成された棒状の複数の支持具１２が収容され、複数の支持具１２には長手方向に所定の間隔をあけてウェーハ保持具１３の外周縁を遊挿可能な多数の保持具用凹溝１４がそれぞれ形成される。反応管１１の外周面は均熱管１６を介して筒状のヒータ１７により覆われる（図３）。支持具１２はベース１８及び保温筒１９を介してキャップ２１に立設される。またウェーハ支持具１２はこの参考の形態では４本であり、同一半円上に等間隔に設けられる（図２）。この支持具１２は熱処理時の高熱により支持具１２自体の変形を防止するためと、パーティクル等が発生して反応管１１内を汚染するのを防止するために、ＳｉＣにより形成される。
【００１６】
ウェーハ保持具１３は４本の支持具１２の同一水平面内に位置する４つの保持具用凹溝１４の下部水平面に載り、このウェーハ保持具１３の上面には８インチのシリコンウェーハ２２が載るように構成される（図１及び図２）。またウェーハ保持具１３は切欠きのない円板状に形成された保持具本体２３と、保持具本体２３にこの保持具本体２３の軸線を中心に円周方向に延びて形成されかつ上方に突出する複数のリング状の突起２４とを有する。保持具本体２３はＳｉＣにより形成される。
【００１７】
一例として保持具本体２３と同一形状に形成されたカーボン基材上にＣＶＤ法にてＳｉＣを堆積していき、このＳｉＣが所定の厚さになったときに上記カーボン基材を焼失することにより、保持具本体２３が所定の形状に形成される。また保持具本体２３の突起２４となる部分の上面は平面加工（平面研磨や平面研削等）して平滑にされ、突起２４上面の平面加工後に突起２４上面の周縁は面取りされる（図１）。本明細書において「面取りする」とは面と面との交わりの角に斜面又は丸味（radius）を付与することをいい、この参考の形態では面と面との交わりの角に丸味（radius）を付与する。なお、保持具本体２３は切欠きのない円板状に形成される、即ち保持具本体２３はその軸線を中心とする点対称に形成されているため、保持具本体２３の製作時にこの保持具本体２３に反りが発生することはない。
【００１８】
また保持具本体２３の外周縁には上方に突出する凸状リング２６が形成され、この凸状リング２６は支持具１２の保持具用凹溝１４の下部水平面に載るように構成される。複数のリング状の突起２４は凸状リング２６の内側の保持具本体２３に直径を異にして形成され、これらの突起２４は凸状リング２６より低く形成され、最外側の突起２４ａが最も高くかつ内側に向うに従って順次低くなるように形成される。この参考の形態では、複数のリング状の突起２４は直径の大きな第１突起２４ａと、直径の小さな第２突起２４ｂとからなり、第１突起２４ａの上面は凸状リング２６の上面より低くかつ第２突起２４ｂの上面より高く形成される。また保持具本体２３には凸状リング２６及び第１突起２４ａ間に位置するように第１凹状リング３１が形成され、第１突起２４ａ及び第２突起２４ｂ間に位置するように第２凹状リング３２が形成される。凸状リング２６の内径は８インチのシリコンウェーハ２２の外径より僅かに大きく形成され（図１及び図２）、第１突起２４ａの内径は６インチのシリコンウェーハ２７の外径より僅かに大きく形成される（図５）。更に保持具本体２３の中央に形成された円形の通孔２３ａには後述するプランジャ２８を遊挿可能に構成される。なお、図１及び図２の符号３３は第３凹状リングである。また図２の符号２２ａはシリコンウェーハ２２の結晶方位を示すためのオリエンテーションフラットであり、シリコンウェーハ２２の外周縁の所定の位置に形成される。
【００１９】
一方、ウェーハの直径をＤとするとき突起２４の外径は０．５Ｄ〜０．９８Ｄ、好ましくは０．６Ｄ〜０．８Ｄの範囲内に形成される。具体的には直径が８インチ（２００ｍｍ）のウェーハ２２の場合には、突起２４ａの外径は１００〜１９６ｍｍ、好ましくは１２０〜１６０ｍｍの範囲内に形成され、直径が６インチ（１５０ｍｍ）のウェーハ２７の場合には、突起２４ｂの外径は７５〜１４７ｍｍ、好ましくは９０〜１２０ｍｍの範囲内に形成される。なお、突起２４の外径を０．５Ｄ〜０．９８Ｄに限定したのは、０．５Ｄ未満では単一の保持具本体で直径の異なるウェーハを保持可能に構成したときに突起の幅が小さくなって突起の受ける面圧が大きくなりウェーハにスリップが発生するおそれがあり、０．９８Ｄを越えるとウェーハの外周縁が保持具本体に接触するおそれがあるからである。
【００２０】
このように構成されたウェーハ保持具１３に８インチのシリコンウェーハ２２を載せて熱処理炉１０に収容する手順を図４に基づいて説明する。
先ず保持具本体２３を熱処理炉１０近傍に設置された保持具仮置き台３３に載せる。この状態で上面が水平に形成されかつ上下動可能なプランジャ２８を上昇させて保持具本体２３の通孔２３ａに下から遊挿する（図４（ａ））。次いで熱処理前のシリコンウェーハ２２を第１搬送具４１を用いてウェーハカセット（図示せず）から取出し、プランジャ２８の上面に載せる。この第１搬送具４１の上面には図示しないが真空ポンプに接続された複数の吸引孔が設けられ、第１搬送具４１の上面をシリコンウェーハ２２の下面に接触させると、上記真空ポンプの吸引力によりウェーハ２２が第１搬送具４１に密着し、バルブ（図示せず）を切換えて吸引孔を大気に連通すると、第１搬送具４１がウェーハ２２から離脱するようになっている。即ち、ウェーハ２２を図４（ａ）の実線矢印で示す方向にプランジャ２８上に下ろした後に（図４（ａ）の二点鎖線で示す位置）、バルブ（図示せず）を切換えて吸引孔を大気に連通すれば、第１搬送具４１を破線矢印で示す方向に移動させることにより、第１搬送具４１はウェーハ２２をプランジャ２８上に載せたままウェーハ２２から離脱する。
【００２１】
次にプランジャ２８を図４（ｂ）の一点鎖線矢印で示す方向に下降させると、ウェーハ２２は第１突起２４ａ上面に接触した状態で保持具本体２３に載り、プランジャ２８を更に下降させると、プランジャ２８はウェーハ２２から離脱する。このときウェーハ２２の外周面の水平方向へのずれは凸状リング２６の内周面により阻止される。この状態で第２搬送具４２を保持具本体２３の下方に挿入して上昇させると、この第２搬送具４２に保持具本体２３が載り、第２搬送具４２を更に図４（ｃ）の二点鎖線矢印で示す方向に上昇させると、保持具本体２３は保持具仮置き台３３から離脱する。更にウェーハ保持具１３をシリコンウェーハ２２とともに第２搬送具４２により支持具１２まで搬送し、保持具本体２３の外周縁を支持具１２の同一水平面内の４つの保持具用凹溝１４に挿入して、保持具本体２３をこれらの保持具用凹溝１４の下部水平面に載せる。このウェーハ保持具１３を支持具１２等とともに反応管１１内に挿入することにより、ウェーハ２２の熱処理炉１０への収容作業が完了する。
【００２２】
このようにシリコンウェーハ２２を熱処理炉１０に収容した状態で、熱処理炉１０を稼働すると、熱処理炉１０内の温度はヒータ１７により１３００℃以上に上昇する。このとき保持具本体２３が切欠きのない円板状であるため、この保持具本体２３が上記のように熱せされても、保持具本体２３に反りが発生することはない。また第１及び第２突起２４ａ，２４ｂの上面は平面加工されているので、突起２４ａ，２４ｂの上面にＣＶＤ処理時の粒成長等により発生した凸部が除去されて平滑になる。更に突起２４ａ，２４ｂの上面の平面加工後に突起２４ａ，２４ｂ上面の周縁を面取りすることにより、突起２４ａ，２４ｂ上面の周縁に丸味（radius）が付与される。この結果、第１突起２４ａにウェーハ２２を載せると、ウェーハ２２が第１突起２４ａの上面に均一に接触してウェーハ２２には殆ど内部応力が発生しない、即ちウェーハ２２の面圧が減少しかつウェーハ２２の荷重が分散されるので、ウェーハ２２にスリップは発生しない。またウェーハ２２の外周縁が保持具本体２３に接触せず、ウェーハ２２外周部の面だれの影響を受けずにウェーハ２２を均等に保持できるため、ウェーハ２２にスリップは発生しない。
【００２３】
更に熱処理炉１０内でのウェーハ２２の熱処理が終了すると、上記とは逆の手順で保持具本体２３を支持具１２とともに熱処理炉１０から取出して保持具仮置き台３３に載せ、更にウェーハ２２をウェーハカセットに収容する。
なお、この参考の形態では、保持具本体２３に８インチのウェーハ２２を載せたが、図５に示すように６インチのウェーハ２７を載せてもよい。この場合、６インチのウェーハ２７は第１突起２４ａより低い第２突起２４ｂの上面に接触して保持具本体２３に載り、かつ第１突起２４ａの内径はこのウェーハ２７の外径より僅かに大きいため、このウェーハ２７の水平方向へのずれは第１突起２４ａの内周面により阻止される。この結果、６インチのウェーハ２７は保持具本体２３の中心に位置した状態に保持される。
【００２４】
図６及び図７は本発明の第１の実施の形態を示す。図６及び図７において図１及び図２と同一符号は同一部品を示す。
この実施の形態では、保持具本体７３に形成された突起７４の高さＨが２．０〜２０ｍｍ、好ましくは３〜１０ｍｍに形成され、凸状リング７６の一部にウェーハ搬送用のフォーク７７を挿入可能なフォーク用凹部７６ａ，７６ａが形成され、更にこのフォーク用凹部７６ａ，７６ａの底壁が凸状リング７６周囲の保持具本体７３と同一平面となるように形成される。この保持具本体７３は８インチのシリコンウェーハ２２だけを載せるためのものであり、上記突起７４は断面が略アングル状に形成される。また突起７４の高さＨを２．０〜２０ｍｍの範囲に限定したのは、２．０ｍｍ未満ではフォーク７７をフォーク用凹部７６ａ，７６ａに遊挿又は引抜くときにフォーク７７がウェーハ２２又は保持具本体７３に接触するおそれがあり、２０ｍｍを越えると保持具用凹溝（図示せず）に挿入された保持具本体７３の間隔が広くなり過ぎて熱処理炉（図示せず）に収容されるウェーハ２２の枚数が減少するからである。なお、突起７４の上面は平面加工（平面研磨や平面研削等）され、平面加工した後に突起７４上面の周縁は面取りされる（図６）。
【００２５】
またフォーク７７は基部７７ａと、この基部７７ａの先端から二股に枝分れする一対の受け部７７ｂ，７７ｂとを有する。一対の受け部７７ｂ，７７ｂの上面には参考の形態と同様に、真空ポンプ（図示せず）に接続された複数の吸引孔（図示せず）が設けられる。これらの吸引孔は一対の受け部７７ｂ，７７ｂの上面をシリコンウェーハ２２の下面に接触させたときに上記真空ポンプの吸引力によりウェーハ２２を一対の受け部７７ｂ，７７ｂに密着させるためと、バルブ（図示せず）を切換えて吸引孔を大気に連通させたときに一対の受け部７７ｂ，７７ｂをウェーハ２２から容易に離脱させるために設けられる。
【００２６】
更に凸状リング７６は保持具本体７３の外周縁に上方に突出して形成され、フォーク用凹部７６ａ，７６ａはこの凸状リング７６に２つ形成される。具体的には２つのフォーク用凹部７６ａ，７６ａは一対の受け部７７ｂ，７７ｂと同一の間隔をあけ、かつ一対の受け部７７ｂ，７７ｂの幅よりそれぞれ僅かに広く形成される。保持具本体７３には凸状リング７６及び突起７４間に位置する第１凹状リング７１が形成され、上記フォーク用凹部７６ａの底壁は第１凹状リング７１と同一平面となるように形成される。なお、図６及び図７の符号７３ａは保持具本体７３の中心に形成された円形の通孔である。上記以外は参考の形態と同一に構成される。
【００２７】
このように構成されたウェーハ保持具６３に８インチのシリコンウェーハ２２を載せて熱処理炉に収容する手順を説明する。
予め支持具（図示せず）の同一水平面内の４つの保持具用凹溝（図示せず）に保持具本体７３の外周縁を挿入して、保持具本体７３をこれらの保持具用凹溝の下部水平面に載せておく。先ず真空ポンプを作動して一対の受け部７７ｂ，７７ｂの吸引孔を真空ポンプに連通させ、上記一対の受け部７７ｂ，７７ｂにウェーハカセット（図示せず）内のウェーハ２２を載せる。この状態でフォーク７７を移動させて、上記一対の受け部７７ｂ，７７ｂが保持具本体７３の２つのフォーク用凹部７６ａ，７６ａの上方にそれぞれ位置し、かつウェーハ２２の中心が保持具本体７３の中心と一致するようにウェーハ２２を保持具本体７３の上方に搬送する。次に一対の受け部７７ｂ，７７ｂの吸引孔を大気に連通させた後に、フォーク７７を下降させるとウェーハ２２が突起７４上面に接触し、更にフォーク７７を下降させると一対の受け部７７ｂ，７７ｂがウェーハ２２から離れる。この状態で一対の受け部７７ｂ，７７ｂをフォーク用凹部７６ａ，７６ａから引抜いた後に、ウェーハ保持具６３を支持具等とともに反応管（図示せず）内に挿入することにより、ウェーハ２２の熱処理炉への収容作業が完了する。
【００２８】
このようにシリコンウェーハ２２を熱処理炉に収容した状態で、熱処理炉を稼働すると、参考の形態と同様にウェーハ２２が突起７４の上面に均一に接触するので、ウェーハ２２には殆ど内部応力が発生せず、従ってウェーハ２２内にスリップが発生するのを抑制できる。
【００２９】
一方、熱処理炉内でのウェーハ２２の熱処理が終了すると、先ず熱処理炉からウェーハ保持具６３を支持具等とともに取出した後に、真空ポンプを作動して一対の受け部７７ｂ，７７ｂの吸引孔を真空ポンプに連通させた状態で、一対の受け部７７ｂ，７７ｂを２つのフォーク用凹部７６ａ，７６ａにそれぞれ挿入する。次にフォーク７７を上昇させると、一対の受け部７７ｂ，７７ｂはウェーハ２２の下面に接触し、更にフォーク７７を上昇させると、ウェーハ２２が突起７４から離れて一対の受け部７７ｂ，７７ｂに載る。この状態でフォーク７７を水平方向に一対の受け部７７ｂ，７７ｂを引抜く方向に移動させる。更にフォーク７７を移動してウェーハ２２をウェーハカセットに収容することにより、ウェーハ２２の熱処理炉からの取出し作業が完了する。このようにウェーハ２２の熱処理炉への収容作業や熱処理炉からの取出し作業を参考の形態より短時間でスムーズに行うことができる。
【００３０】
図８〜図１１は本発明の第２の実施の形態を示す。
この実施の形態では、保持具本体９３に形成された第１及び第２突起９４ａ，９４ｂのうち低い第２突起９４ｂの高さＨが２．０〜２０ｍｍ、好ましくは３〜１０ｍｍに形成され、凸状リング９６の一部及び突起９４の一部にウェーハ搬送用のフォーク９７を挿入可能な複数のフォーク用凹部９６ａ，９３ａ，９３ｂが形成され、更にこれらのフォーク用凹部９６ａ，９３ａ，９３ｂの底壁が凸状リング９６及び突起９４の周囲の保持具本体９３と同一平面となるように形成される。この保持具本体９３は８インチのシリコンウェーハ（図示せず）と６インチのシリコンウェーハ２７のいずれをも載せることができるように構成される。また凸状リング９６は保持具本体９３の外周縁に上方に突出して形成される。第１及び第２突起９４ａ，９４ｂは凸状リング９６より低く形成され、内側の第２突起９４ｂは外側の第１突起９４ａより低く形成される。また第２突起９４ｂの内側にはこの第２突起９４ｂより低い凸状リブ９８が形成される。
【００３１】
凸状リング９６の内径は８インチのシリコンウェーハ（図示せず）の外径より僅かに大きく形成され、第１突起９４ａの上端近傍の内径は６インチのシリコンウェーハ２７の外径より僅かに大きく形成される。第１突起９４ａには８インチのウェーハが載り、第２突起９４ｂには６インチのウェーハ２７が載るように構成される。これらの突起９４ａ，９４ｂは断面がそれぞれ略アングル状に形成される。また第２突起９４ｂの高さＨを２．０〜２０ｍｍの範囲に限定したのは、２．０ｍｍ未満ではフォーク９７をフォーク用凹部９６ａ，９３ａ，９３ｂに遊挿又は引抜くときにフォーク９７がウェーハ２７又は保持具本体９３に接触するおそれがあり、２０ｍｍを越えると保持具用凹溝（図示せず）に挿入された保持具本体９３の間隔が広くなり過ぎて熱処理炉（図示せず）に収容されるウェーハ２７の枚数が減少するからである。なお、突起９４の上面は平面加工（平面研磨や平面研削等）され、平面加工した後に突起９４上面の周縁は面取りされる（図８）。
【００３２】
またフォーク９７は一直線に延びる平板状に形成され、その先端近傍の上面には参考の形態と同様に、真空ポンプ（図示せず）に接続された複数の吸引孔（図示せず）が設けられる。これらの吸引孔はフォーク９７の上面をシリコンウェーハ２７の下面に接触させたときに上記真空ポンプの吸引力によりウェーハ２７をフォーク９７に密着させるためと、バルブ（図示せず）を切換えて吸引孔を大気に連通させたときにフォーク９７をウェーハ２７から容易に離脱させるために設けられる。
【００３３】
一方、フォーク用凹部９８ａが凸状リング９６、第１突起９４ａ及び第２突起９４ｂに加えて、凸状リブ９８の一部にも形成される。これらのフォーク用凹部９６ａ，９３ａ，９３ｂ，９８ａは保持具本体９３の中心から半径方向に一直線上に連なるように形成され、かつフォーク９７の幅より僅かに広く形成される。保持具本体９３には、凸状リング９６及び第１突起９４ａ間に位置する第１凹状リング１０１と、第１突起９４ａ及び第２突起９４ｂ間に位置する第２凹状リング１０２と、第２突起９４ｂ及び凸状リブ９８間に位置する第３凹状リング１０３と、凸状リブ９８の内側に位置する凹状円板１０４とがそれぞれ形成される。上記第１凹状リング１０１、第２凹状リング１０２、第３凹状リング１０３及び凹状円板１０４は同一平面となるように形成されるとともに、フォーク用凹部９６ａ，９３ａ，９３ｂ，９８ａの底壁とも同一平面となるように形成される。更に図１０及び図１１に示すように、上記フォーク用凹部９３ａ，９３ｂの形成により切欠かれた第１及び第２突起９４ａ，９４ｂの両端部、即ちフォーク用凹部９３ａ，９３ｂの両端部はそれぞれ面取りされる。上記以外は参考の形態と同一に構成される。
【００３４】
このように構成されたウェーハ保持具８３に６インチのシリコンウェーハ２７を載せて熱処理炉に収容する手順を説明する。
予め支持具（図示せず）の同一水平面内の４つの保持具用凹溝（図示せず）に保持具本体９３の外周縁を挿入して、保持具本体９３をこれらの保持具用凹溝の下部水平面に載せておく。先ず真空ポンプを作動してフォーク９７の吸引孔を真空ポンプに連通させ、上記フォーク９７にウェーハカセット（図示せず）内のウェーハ２７を載せる。この状態でフォーク９７を移動させて、このフォーク９７が保持具本体９３のフォーク用凹部９６ａ，９３ａ，９３ｂ，９８ａの上方にそれぞれ位置し、かつウェーハ２７の中心が保持具本体９３の中心と一致するようにウェーハ２７を保持具本体９３の上方に搬送する。次にフォーク９７の吸引孔を大気に連通させた後に、フォーク９７を下降させるとウェーハ２７が第２突起９４ｂ上面に接触し、更にフォーク９７を下降させるとフォーク９７がウェーハ２７から離れる。この状態でフォーク９７をフォーク用凹部９６ａ，９３ａ，９３ｂ，９８ａから引抜いた後に、ウェーハ保持具８３を支持具等とともに反応管内に挿入することにより、ウェーハ２７の熱処理炉への収容作業が完了する。
【００３５】
このようにシリコンウェーハ２７を熱処理炉に収容した状態で、熱処理炉を稼働すると、熱処理炉内の温度はヒータ（図示せず）により１３００℃以上に上昇する。このとき保持具本体９３が切欠きのない円板状であるため、この保持具本体９３が上記のように熱せされても、保持具本体９３に反りが発生することはない。また第１及び第２突起９４ａ，９４ｂの上面は平面加工されているので、突起９４ａ，９４ｂの上面にＣＶＤ処理時の粒成長等により発生した凸部が除去されて平滑になる。更に突起９４ａ，９４ｂの上面の平面加工後に、突起９４ａ，９４ｂ上面の周縁及び突起９４ａ，９４ｂの両端部（フォーク用凹部９３ａ，９３ｂの両端部）を面取りすることにより、突起９４ａ，９４ｂ上面の周縁及び突起９４ａ，９４ｂの両端部に丸味（radius）が付与される。この結果、第２突起９４ｂにウェーハ２７を載せると、ウェーハ２７が第２突起９４ｂの上面に均一に接触してウェーハ２７には殆ど内部応力が発生しない、即ちウェーハ２７の面圧が減少しかつウェーハ２７の荷重が分散されるので、ウェーハ２７にスリップは発生しない。またウェーハ２７の外周縁が保持具本体９３に接触せず、ウェーハ２７外周部の面だれの影響を受けずにウェーハ２７を均等に保持できるため、ウェーハ２２にスリップは発生しない。
【００３６】
一方、熱処理炉内でのウェーハ２７の熱処理が終了すると、先ず熱処理炉からウェーハ保持具８３を支持具等とともに取出した後に、真空ポンプを作動してフォーク９７の吸引孔を真空ポンプに連通させた状態で、フォーク９７をフォーク用凹部９６ａ，９３ａ，９３ｂ，９８ａにそれぞれ挿入する。次にフォーク９７を上昇させると、フォーク９７はウェーハ２７の下面に接触し、更にフォーク９７を上昇させると、ウェーハ２７が第２突起９４ｂから離れてフォーク９７上に載る。この状態でフォーク９７を水平方向に引抜く。更にフォーク９７を移動してウェーハ２７をウェーハカセットに収容することにより、ウェーハ２７の熱処理炉からの取出し作業が完了する。このようにウェーハ２７の熱処理炉への収容作業や熱処理炉からの取出し作業を参考の形態より短時間でスムーズに行うことができる。
【００３７】
なお、上記第２実施の形態では、保持具本体に２本のリング状の突起を形成し、第１の実施の形態では、保持具本体に１本のリング状の突起を形成したが、３本以上の直径の異なるリング状の突起を形成してもよい。
また、上記第１及び第２の実施の形態では、ウェーハとしてシリコンウェーハを挙げたが、ＧａＰウェーハ，ＧａＡｓウェーハ等でもよく、ウェーハの外径は８インチ及び６インチに限らずその他の外径を有するウェーハでもよい。
【００３８】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、保持具本体を切欠きのない円板状に形成し、保持具本体にこの保持具本体の軸線を中心に円周方向に延びかつ上方に突出するリング状の突起を形成し、ウェーハが突起上面に接触して保持具本体に載りかつウェーハの外周縁が突起に接触しないように構成したので、保持具本体がその軸線を中心に点対称であり、保持具本体の製作時における保持具本体の反りを防止できる。この結果、ウェーハが突起の上面に均一に接触するので、ウェーハには殆ど内部応力が発生せず、従ってウェーハ内にスリップが発生するのを抑制することができる。またウェーハの外周縁が保持具本体に接触せず、ウェーハ外周部の面だれの影響を受けずにウェーハを均等に保持できるため、ウェーハにスリップが発生することはない。
【００３９】
また保持具本体の外周縁に上方に突出する凸状リングを形成し、リング状の突起を凸状リングの内側の保持具本体に直径を異にして複数形成し、これらの突起を凸状リングより低く形成し最外側の突起を最も高くかつ内側に向うに従って順次低くなるように形成すれば、直径の異なるウェーハを同一の保持具本体により所定の位置からずれることなく確実に保持することができる。
また突起の上面を平面加工すれば、突起の上面にＣＶＤ処理時の粒成長等により発生した凸部が除去されて平滑になる。この結果、突起にウェーハを載せてもウェーハが突起の上面に均一に接触してウェーハには殆ど内部応力が発生しない、即ちウェーハの面圧が減少しかつウェーハの荷重が分散されるので、ウェーハにスリップは発生しない。
【００４０】
また突起上面の平面加工後に、突起上面の周縁を面取りすれば、突起の上面を平面加工することにより突起上面の周縁に発生した鋭いエッジが除去されるので、突起上にウェーハを載せてもウェーハに突起上面の周縁に起因したスリップは発生しない。
また保持具本体の中心にプランジャを遊挿可能な通孔を形成すれば、プランジャの通孔からの引抜き及び通孔への遊挿により、ウェーハを保持具本体に載せたり或いは保持具本体から離脱させたりすることができる。この結果、ウェーハを保持具本体に載せる作業や保持具本体から離脱させる作業を比較的スムーズに行うことができる。
【００４１】
また突起の高さを２．０〜２０ｍｍに形成し、凸状リングの一部にウェーハ搬送用のフォークを挿入可能なフォーク用凹部を形成し、このフォーク用凹部の底壁を凸状リング周囲の保持具本体と同一平面となるように形成すれば、ウェーハの熱処理炉への収容作業や熱処理炉からの取出し作業を短時間でスムーズに行うことができる。
また突起の高さを２．０〜２０ｍｍに形成し、凸状リングの一部及び突起の一部にウェーハ搬送用のフォークを挿入可能な複数のフォーク用凹部を形成し、これらのフォーク用凹部の底壁を凸状リング及び突起の周囲の保持具本体と同一平面となるように形成しても、上記と同様にウェーハの熱処理炉への収容作業や熱処理炉からの取出し作業を短時間でスムーズに行うことができる。
更に突起上面の平面加工後に、突起の両端部を面取りすれば、突起の上面の平面加工により突起の両端部に発生した鋭いエッジが除去されるので、突起上にウェーハを載せてもスリップは発生しない。
【図面の簡単な説明】
【図１】  参考の形態のウェーハ保持具を含む図２のＡ−Ａ線断面図。
【図２】  図３のＢ−Ｂ線断面図。
【図３】  そのウェーハ保持具を含む熱処理炉の断面構成図。
【図４】  保持具本体にウェーハを載せて熱処理炉に収容する手順を示す工程図。
【図５】  保持具本体に小径のウェーハを載せた状態を示す図１に対応する断面図。
【図６】  本発明第１実施形態の保持具本体を示す図７のＣ−Ｃ線断面図。
【図７】  図６のＤ矢視図。
【図８】  本発明第２実施形態の保持具本体を示す図９のＥ−Ｅ線断面図。
【図９】  図８のＦ矢視図。
【図１０】  図９のＧ−Ｇ線断面図。
【図１１】  図９のＨ−Ｈ線断面図。
【符号の説明】
１０  熱処理炉
１２  支持具
１３  ウェーハ保持具
１４  保持具用凹溝
２２，２７  シリコンウェーハ
２３  保持具本体
２３ａ  通孔
２４  突起
２４ａ  第１突起
２４ｂ  第２突起
２６  凸状リング
２８  プランジャ
【図１】
0004061904.tif 000002
【図２】
0004061904.tif 000003
【図３】
0004061904.tif 000004
【図４】
0004061904.tif 000005
【図５】
0004061904.tif 000006
【図６】
0004061904.tif 000007
【図７】
0004061904.tif 000008
【図８】
0004061904.tif 000009
【図９】
0004061904.tif 000010
【図１０】
0004061904.tif 000011
【図１１】
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