(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
石英ガラス製の相対向する一対の板材と、該板材の間に所定の間隔で組み込まれた複数本の溝付き石英ガラスロッドとからなるウェハーボートであって、無垢の石英ガラスロッドをダイヤモンドブレードによる切断溝加工によって溝付き石英ガラスロッドとし、この石英ガラスロッドの溝部分を研磨用ブラシ手段によって鏡面研磨し、上記溝付き石英ガラスロッドとして該鏡面研磨した溝付き石英ガラスロッドを用い、前記鏡面研磨に際し、前記石英ガラスロッドと前記研磨ブラシ手段との角度を１５°〜４５°の範囲に設定して該溝付き石英ガラスロッドの溝部分の研磨を行うことによって、溝の底面部分の研磨並びに溝の側面部分の研磨を行ったことを特徴とするウェハーボート。
【請求項２】
前記研磨ブラシ手段によって前記石英ガラスロッドの溝部分を研磨する際に研磨剤を用いることを特徴とする請求項１記載のウェハーボート。
【請求項３】
前記研磨剤が酸化セリウム又はコロイダルシリカであることを特徴とする請求項２記載のウェハーボート。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＩＣや超ＬＳＩ等を製造するためのシリコンウェハーの熱処理に使用される石英製のウェハーボートに関する。
【０００２】
【関連技術】
シリコンウェハーの (シリコン基板ともいわれる) の各種熱処理工程（例えば熱拡散、熱酸化工程等）には、現在多くの場合、通常「ウェハーボート」と称する高純度石英ガラス製のウェハー支持具が用いられている。
【０００３】
図６に示すごとく、このウェハーボート２は、天板４と底板５の間に複数本（図示の例では４本）の溝付き石英ガラスロッド６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄが設計された間隔で組み込まれており、それらの溝付き石英ガラスロッド６ａ〜６ｄには数十枚にも及ぶウェハーＷを載置係止するための多数の溝８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄが形成されている。
【０００４】
ウェハーＷは４本の溝付き石英ガラスロッド６ａ〜６ｄの同一高さの溝８ａ〜８ｄによってほぼ水平に係止される構成であるため、溝付き石英ガラスロッド６ａ〜６ｄの各々に設けられる数十もの溝８ａ〜８ｄは４本の溝付き石英ガラスロッド６ａ〜６ｄに共通して寸法精度の高いものでなければならない。さらに、これに加えて、それら４本の溝付き石英ガラスロッド６ａ〜６ｄが石英ガラス製の天板４及び底板５に極めて正確な向きでかつ高精度で溶接固定される必要がある。
【０００５】
図６の場合は、タテ型のウェハーボート２について図示したが、ヨコ型のウェハーボート２ａも知られており、その場合は、図７に示すごとく、相対向する一対の側板４ａ，５ａの間に多数の溝８ａ〜８ｄを刻設した複数本（図示例では４本）の溝付き石英ガラスロッド６ａ〜６ｄを組み込むこととなる。
【０００６】
従来の石英ガラス製ウェハーボート２の溝付き石英ガラスロッド６ａ〜６ｄは、溝部分がダイヤモンドブレード等で切断溝加工されていた。そのため、ダイヤモンドブレードによる切断時に、ブレードに含まれる微量な金属不純物が石英ガラスロッド６ａ〜６ｄの溝部分８ａ〜８ｄに残留してしまい、ウェハーＷの熱処理中に、ウェハーを汚染してしまうという欠点を有していた。
【０００７】
又、ダイヤモンドブレードによる切断面がそのままの状態で使用されると、ウェハーＷの熱処理中に、溝部分８ａ〜８ｄからパーティクルが発生し、ウェハーＷに悪影響を及ぼしていた。
【０００８】
それらの欠点を防止するために、まず第一の手段としては、ダイヤモンドブレードで切断溝加工された石英ガラスロッドの洗浄を強化し、金属不純物を除去した石英ガラスロッドを使用して、ウェハーボートを製作していた。
【０００９】
第二の手段としては、溝部分からのパーティクル発生防止のためには、溝部分を火炎研磨した石英ガラスロッドを使用して、ウェハーボートを製作していた。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ダイヤモンドブレードからの金属不純物を除去するために、洗浄を強化された石英ガラスロッドを使用する場合、洗浄液にフッ酸液が使用されるが、フッ酸による洗浄を強化すると、切断面の面荒れがひどくなってしまい、その後に、火炎研磨を行っても、溝部の面状態が悪化してしまうという欠点があった。又、洗浄に要する時間が長くなってしまい、石英ガラスロッドのコストが高くなる欠点もあった。
【００１１】
第二の溝部分を火炎研磨した石英ガラスロッドを使用する場合には、溝加工が施された石英ガラスロッドの洗浄が不十分な場合、残留した金属不純物が、火炎によってガラス中に焼き込まれる危険性があった。更に、溝加工が施された石英ガラスロッドが火炎研磨中に曲がってしまうという不具合や火炎研磨の程度にばらつきが生じる（例えば、溝底部が十分に火炎研磨されない、又は、溝部上部付近が火炎研磨によって、面ダレを起こしてしまう）という不具合が生じてしまうものであった。
【００１２】
又、火炎研磨による石英ガラスロッドの曲がりを防ぐ為に、火炎を弱くし時間をかけて行う必要があった。更に、火炎研磨で生じた曲がりを修正する為に、アニール処理を行うなど、作業時間が大幅に長くなり、ウェハーボート用材料の石英ガラスロッドの製作コストが高くなってしまっている。
【００１３】
しかも、幅が狭く、深さのある溝を機械研磨することは、ほとんど不可能であり、もし可能であったとしても、溝の幅、深さ、ピッチに合う特殊な研磨治具を作成しなければならず、その上、ウェハーボートの形状に合わせた治具を何種類も準備しなければならないため、治具作成のコストが大きくなってしまっていた。
【００１４】
本発明は、上記した問題点に鑑みなされたもので、研磨面の面荒れがなく、機械研磨によって切断加工溝面を鏡面にすることができ、かつダイヤモンドブレードで切断溝加工した後に残留する金属不純物が残存せず、その上低廉なコストで製作できるようにした溝付き石英ガラスロッドによって構成されたウェハーボートを提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記した課題を解決するために、本発明のウェハーボートは、石英ガラス製の相対向する一対の板材と、該板材の間に所定の間隔で組み込まれた複数本の溝付き石英ガラスロッドとからなるウェハーボートであって、無垢の石英ガラスロッドをダイヤモンドブレードによる切断溝加工によって溝付き石英ガラスロッドとし、この石英ガラスロッドの溝部分を研磨用ブラシ手段によって鏡面研磨し、上記溝付き石英ガラスロッドとして該鏡面研磨した溝付き石英ガラスロッドを用い、前記鏡面研磨に際し、前記石英ガラスロッドと前記研磨ブラシ手段との角度を１５°〜４５°の範囲に設定して該溝付き石英ガラスロッドの溝部分の研磨を行うことによって、溝の底面部分の研磨並びに溝の側面部分の研磨を行ったことを特徴とする。
【００１６】
上記石英ガラスロッドと前記研磨用ブラシ手段との角度を１５°〜４５°の範囲に設定することによって、石英ガラスロッドの溝部分に対して研磨ブラシ手段が角度を持って研磨処理を行い、溝の側面部分の研磨が良好に行われる。なお、石英ガラスロッドと研磨ブラシ手段が平行であると、石英ガラスロッドの溝部分の底面部分は研磨されるが、側面部分が研磨されにくいという不具合がある。
【００１７】
石英ガラスロッドと研磨ブラシ手段との角度が１５°未満であると、石英ガラスロッドの溝部分の底面部分は研磨されるが、側面部分は充分に研磨されない。また、石英ガラスロッドと研磨ブラシ手段との角度が４５°を超えると、研磨ブラシ手段が溝部分の底面部分まで入らなくなり、溝底部の研磨が困難となるという不利がある。
【００１８】
上記研磨用ブラシ手段によって上記石英ガラスロッドの溝部分を研磨する際に研磨剤、例えば酸化セリウムやコロイダルシリカ等を用いれば、より良好な研磨が行われる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に本発明のウェハーボートに用いられる溝付き石英ガラスロッドの溝部分の研磨に好適に用いられる溝研磨装置の１例を図１〜図３を用いて説明するが、本発明のウェハーボートの溝付き石英ガラスロッドの溝研磨装置が図示例に限定されるものでないことはいうまでもない。
【００２０】
図１は本発明方法を実施するために用いられる研磨装置の１例を示す平面図である。図２は研磨用ブラシによって石英ガラスロッドの溝部分を研磨している状態を示す摘示説明図である。図３は研磨用ブラシの摘示側面説明図である。
【００２１】
図中、１２は石英ガラスロッドの溝研磨装置で、ベースプレート１４を有している。該ベースプレート１４の左右両側端部にはブラシ移動用レール１６ａ，１６ｂが支持脚１７ａ，１７ｂを介して相対して設けられている。該支持脚１７ａは該ベースプレート１４には固着されておらず、移動可能とされている。該支持脚１７ｂは該ベースプレート１４に固着されている。
【００２２】
該ブラシ移動用レール１６ａ，１６ｂには移動プレート１９ａ，１９ｂが摺動自在に取り付けられている。該移動プレート１９ａ，１９ｂの上面には移動ブロック１８ａ，１８ｂが回転可能に設けられている。固定手段４４ａ，４４ｂを用いて該移動ブロック１８ａ，１８ｂを該移動プレート１９ａ，１９ｂに所定の回動状態で固定することができる。
【００２３】
２０はブラシ用シャフトで、その両端部は該移動ブロック１８ａ，１８ｂの内面側に回転自在に挿着されている。該ブラシ用シャフト２０の外周面にはブラシ毛２２ａが植設されている。２２は研磨用回転ブラシ手段である研磨用ブラシであり、該ブラシ用シャフト２０及びブラシ毛２２ａから構成されている。２４は該移動ブロック１８ａの外面側に取りつけられたブラシ回転用モータで、上記したブラシ用シャフト２０に接続されている。該ブラシ回転用モータ２４のオン・オフによって該ブラシ用シャフト２０及び研磨用ブラシ２２の回転（正回転又は逆回転）・停止が行われる。
【００２４】
２６はボールネジで、該ブラシ移動用レール１６ｂの外側に並設されている。該ボールネジ２６は、移動ブロック１８ｂの外面側に設けられたボールネジ受け部２８に螺動自在に挿着されている。該ボールネジ２６の一端部はギアボックス２９を介してブラシ移動用モータ３０に接続されている。
【００２５】
該ブラシ移動用モータ３０をオンとすると、ギアボックス２８を介して該ボールネジ２６が回転し、この回転によってボールネジ受け部２８が該ボールネジ２６上を移動し、それとともに移動ブロック１８ｂがブラシ移動用レール１６ｂ上を移動し、同時に移動ブロック１８ａがブラシ移動用レール１６ａ上を移動する。
【００２６】
これによって、ブラシ用シャフト２０及び研磨用ブラシ２２が移動する。３２ａ，３２ｂは該ブラシ移動用レール１６ｂに設けられた上下のストッパーで、該ブラシ移動用レール１６ｂ上を移動する移動ブロック１８ｂの移動範囲を制限する働きを行う。
【００２７】
３４はベースプレート１４の中央上面に取り付けられた石英ガラスロッド固定台で、複数の溝付き石英ガラスロッド６を載置固定する。
【００２８】
４０ａ，４０ｂはブラシ移動用レール１６ａ，１６ｂに直交するように該ベースプレート１４の上面でかつ該ブラシ移動用レール１６ａ，１６ｂの上下端部の下側に設けられたレール移動用レールである。該レール移動用レール４０ａ，４０ｂの両端部は支持脚１７ｃ，１７ｄを介してベースプレート１４の上面に固定されている。
【００２９】
該ブラシ移動用レール１６ａの両端部の下面にはガイドプレート４２ａ，４２ｂが固着されている。該ガイドプレート４２ａ，４２ｂは該レール移動用レール４０ａ，４０ｂに摺動自在に取りつけられている。したがって、該ブラシ移動用レール１６ａは、該レール移動用レール４０ａ，４０ｂ上を該ガイドプレート４２ａ，４２ｂを介して移動可能とされ、該ブラシ移動用レール１６ａを移動させることによって該石英ガラスロッド固定台３４に対する研磨用ブラシ２２の傾斜角度θを自在に設定することができる。
【００３０】
この傾斜角度θは１５°〜４５°の範囲に設定するのが好適である。このように、石英ガラスロッド３６の溝部分３６ａに対して研磨ブラシ２２が傾斜した状態で研磨処理を行うと、溝３６ａの底部分ならびに側面部分の研磨がともに良好に行われる。
【００３１】
この傾斜角度θが１５°未満であると、石英ガラスロッド３６の溝部分３６ａの底面部分は研磨されるにしても、側面部分は充分には研磨されない。また、この傾斜角度θが４５°を超えると、研磨ブラシ２２が溝部分３６ａの底面部分まで入らなくなり、溝底部の研磨が困難となるという不利がある。
【００３２】
４４ａ，４４ｂは移動ブロック１８ａ，１８ｂを移動プレート１９ａ，１９ｂに固定するための固定手段であり、研磨用ブラシ２２の傾斜角度θが所定の角度となった場合に、該固定手段４４ａ，４４ｂを用いて該移動ブロック１８ａ，１８ｂを該移動プレート１９ａ，１９ｂに固定することによって、その所定の傾斜角度θを維持することが可能となる。
【００３３】
なお、石英ガラスロッド３６の溝部分３６ａを実際に研磨するにあたっては、研磨剤として酸化セリウムやコロイダルシリカ等を添加して研磨するのが好適である。図１において、４６は研磨剤供給管であり、酸化セリウムやコロイダルシリカを水に溶いて液状とした研磨剤４８を研磨剤供給管４６の先端スプレー部４６ａから噴霧して溝研磨される石英ガラスロッド３６上に供給する。
【００３４】
この構成によれば、まずブラシ移動用レール１６ａをレール移動用レール４０ａ，４０ｂ上を移動させることによって石英ガラスロッド固定台３４に対する研磨用ブラシ２２の傾斜角度θを所望角度に設定し、固定手段４４ａ，４４ｂを用いて移動ブロック１８ａ，１８ｂを移動プレート１９ａ，１９ｂに固定して当該傾斜角度θを固定維持せしめる。石英ガラスロッド固定台３４に研磨すべき溝付き石英ガラスロッド６を載置固定する。
【００３５】
次に、ブラシ回転用モータ２４及びブラシ移動用モータ３０を正回転させて研磨ブラシ２２を正回転させるとともにブラシ移動用レール１６ａ，１６ｂ上の移動（図６の状態から下方へ）を開始させる。研磨用ブラシ２２が石英ガラスロッド固定台３４に載置固定された石英ガラスロッド６と接すると、研磨用ブラシ２２の先端ブラシ部分が石英ガラスロッド６の溝部分６ａ内に侵入して溝部分６ａの隅々まで研磨する。
【００３６】
研磨用ブラシ２２の下方への移動が下部ストッパー３２ｂに達して停止すると、続いてブラシ回転用モータ２４及びブラシ移動用モータ３０を逆回転させて、研磨用ブラシ２２を逆回転させるとともにブラシ移動用レール１６ａ，１６ｂ上の上方への移動を開始させる。同様に、研磨用ブラシ２２が石英ガラスロッド固定台３４上の石英ガラスロッド６に接すると、研磨用ブラシ２２の先端ブラシ部分が石英ガラスロッド６の溝部分６ａ内に侵入して溝部分６ａを隅々まで研磨する。
【００３７】
研磨用ブラシ２２の上方への移動が上部ストッパー３２ａに達して停止すると、続いてブラシ回転用モータ２４及びブラシ移動用モータ３０を再び正回転させて、研磨用ブラシ２２を正回転させるとともにブラシ移動用レール１６ａ，１６ｂ上の下方への移動を再び行って、石英ガラスロッド６の溝部分６ａの研磨を行う。このように、研磨用ブラシ２２の上下動を繰り返すことによって石英ガラスロッド６の溝部分６ａの研磨を行い、石英ガラスロッド６の溝部分６ａが所定の研磨状態に達した段階で、ブラシ回転用モータ２４及びブラシ移動用モータ３０を停止させる。
【００３８】
図１の例では、石英ガラスロッド固定台３４をベースプレート１４上に固定した場合を示したが、該石英ガラスロッド固定台３４を角度調整機構を介して取り付けることも可能である。この場合は、石英ガラス固定台３４及び研磨用ブラシ２２のそれぞれの角度を調節することによって種々の研磨態様を採用することができる。
【００３９】
【実施例】
以下に、本発明を実施例を用いて説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではなく、本発明の技術思想から逸脱しない限り種々の変形が可能であることは勿論である。
【００４０】
（実施例１）
外径が１６ｍｍ、長さ１０００ｍｍの石英ガラスロッドの端部３０ｍｍから溝幅３．５ｍｍ、溝深さ８ｍｍ、ピッチ５．５ｍｍで溝数１７０の溝をダイヤモンドブレードで切断加工した。切断加工された石英ガラスロッド４本を溝部分を上に向けて並べ、ロッドの両端を図１に示した研磨装置に固定した。
【００４１】
毛の太さ０．２ｍｍ、毛足２０ｍｍのナイロンブラシを直径３０ｍｍ、長さ１５００ｍｍの金属製シャフトに巻き付けたロール状のブラシを図１に示した研磨装置に装着した。ブラシとロッドの角度を３０°に調整した後、回転数１２００ｒｐｍでブラシを回転させて、移動速度５ｍｍ／sec.の往復運動をさせて、研磨剤として酸化セリウムを水に溶いて溝部分にかけながら、溝部分の研磨を行った。３０分経過した後、ブラシの角度を反対側に３０°に設定し直し、３０分研磨をした。
【００４２】
研磨の終了したロッドを超音波洗浄槽内で純水で洗浄した後、溝部分を目視で観察した。各溝はばらつきなく、鏡面に研磨されていた。その後、走査電子顕微鏡で溝部分を観察したが、ダイヤモンドブレードから混入する金属不純物は、観察されなかった。
【００４３】
それら４本の石英ガラスロッドを５％フッ酸液で１０分洗浄した後、所定形状のボートを組立てた。そのボートを用いて、シリコンウェハーを所定の処理をした後、ウェハーを調べたところ、９８％以上の歩留まりであった。
【００４４】
処理後のボートを観察したところ、溝部も鏡面状態を保っており、パーティクルが発生した形跡はなかった。
【００４５】
（実施例２）
外径が１６ｍｍ、長さ１０００ｍｍの石英ガラスロッドの端部３０ｍｍから溝幅３．５ｍｍ、溝深さ８ｍｍ、ピッチ５．５ｍｍで溝数１７０の溝をダイヤモンドブレードで切断溝加工した。切断溝加工された石英ガラスロッド４本を溝部分を上に向けて並べ、ロッドの両端を図１に示した研磨装置に固定した。
【００４６】
毛の太さ０．２ｍｍ、毛足２０ｍｍのナイロンブラシを直径３０ｍｍ、長さ１５００ｍｍの金属製シャフトに巻き付けたロール状のブラシを図１に示した研磨装置に装着した。ブラシとロッドの角度を４５°に調整した後、回転数１２００ｒｐｍでブラシを回転させて、移動速度５ｍｍ／sec.の往復運動をさせて、研磨剤として酸化セリウムを水に溶いて溝部分にかけながら、溝部分の研磨を行った。２５分経過後、ブラシの角度を反対側に４５°に設定し直し、２５分研磨した。
【００４７】
研磨の終了した溝付き石英ガラスロッドを超音波洗浄槽内で純水で洗浄した後、溝部分を目視で観察したところ、各溝はばらつきなく、鏡面に研磨されていた。その後、得られたロッドの溝部分を走査電子顕微鏡で観察したが、ダイヤモンドブレードから混入する金属不純物は、実施例１の場合と同様、観察されなかった。
【００４８】
それら４本の石英ガラスロッドを５％フッ酸液で１０分洗浄した後、所定形状のボートを組立てた。そのボートを用いて、シリコンウェハーを所定の処理をした後、ウェハーを調べたところ、９８％以上の歩留まりであった。
【００４９】
（実施例３）
外径が１６ｍｍ、長さ１０００ｍｍの石英ガラスロッドの端部３０ｍｍから溝幅３．５ｍｍ、溝深さ８ｍｍ、ピッチ５．５ｍｍで溝数１７０の溝をダイヤモンドブレードで切断溝加工した。切断溝加工された石英ガラスロッド４本を溝部分を上に向けて並べ、ロッドの両端を図１に示した研磨装置に固定した。
【００５０】
毛の太さ０．２ｍｍ、毛足２０ｍｍのナイロンブラシを直径３０ｍｍ、長さ１３００ｍｍの金属製シャフトに巻き付けたロール状のブラシを図１に示した研磨装置に装着した。ブラシとロッドの角度を１５°に調整した後、回転数１２００ｒｐｍでブラシを回転させて、移動速度５ｍｍ／sec.の往復運動をさせて、研磨剤として酸化セリウムを水に溶いて溝部分にかけながら、溝部分の研磨を行った。３５分経過後、ブラシの角度を反対側に１５°に設定し直し、３５分研磨した。
【００５１】
研磨の終了した溝付き石英ガラスロッドを超音波洗浄槽内で純水で洗浄した後、溝部分を目視で観察したところ、各溝はばらつきなく、鏡面に研磨されていた。その後、得られたロッドの溝部分を走査電子顕微鏡で観察したが、ダイヤモンドブレードから混入する金属不純物は、実施例１の場合と同様、観察されなかった。
【００５２】
それら４本の石英ガラスロッドを５％フッ酸液で１０分洗浄した後、所定形状のボートを組立てた。そのボートを用いて、シリコンウェハーを所定の処理をした後、ウェハーを調べたところ、９８％以上の歩留まりであった。
【００５３】
（比較例１）
溝外径が１６ｍｍ、長さ１０００ｍｍの石英ガラスロッドの端部３０ｍｍから溝幅３．５ｍｍ、深さ８ｍｍ、ピッチ５．５ｍｍで溝数１７０の溝をダイヤモンドブレードで切断溝加工した。
【００５４】
５％フッ酸液で１０分洗浄した後、走査電子顕微鏡で溝部分を観察したところ、ダイヤモンドブレードから混入する金属不純物が観察された。
【００５５】
【発明の効果】
以上述べたごとく、本発明のウェハーボートは、研磨面の面荒れがなく、機械研磨によって切断加工溝面を鏡面にすることができ、かつダイヤモンドブレードで切断溝加工した後に残留する金属不純物が残存せず、その上低廉なコストで製作できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明方法を実施するために用いられる研磨装置の１例を示す平面図である。
【図２】  研磨用ブラシによって石英ガラスロッドの溝部分を研磨している状態を示す摘示説明図である。
【図３】  研磨用ブラシの摘示側面説明図である。
【図４】  タテ型のウェハーボートの１例を示す斜視図である。
【図５】  ヨコ型のウェハーボートの１例を示す斜視図である。
【符号の説明】
６，６ａ〜６ｄ：石英ガラスロッド、８，８ａ〜８ｄ：溝部分、１２：石英ガラスロッドの溝研磨装置、１４：ベースプレート、１６ａ，１６ｂ：ブラシ移動用レール、１７ａ，１７ｂ：支持脚、１８ａ，１８ｂ：移動ブロック、１９ａ，１９ｂ：移動プレート、２０：ブラシ用シャフト、２２：研磨用ブラシ、２４：ブラシ回転用モータ、２６：ボールネジ、２８：ボールネジ受け部、２９：ギアボックス、３０：ブラシ移動用モータ、３２ａ，３２ｂ：ストッパー、３４：石英ガラスロッド固定台、４０ａ，４０ｂ：レール移動用レール、４２ａ，４２ｂ：ガイドプレート、４４ａ，４４ｂ：固定手段、４６：研磨剤供給管、４８：研磨剤。
【図１】
0003805539.tif 000002
【図２】
0003805539.tif 000003
【図３】
0003805539.tif 000004
【図４】
0003805539.tif 000005
【図５】
0003805539.tif 000006