JPH0648679B2 - 石英ガラス製ウエーハボート保持治具 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、半導体ウエーハ熱処理用縦形炉に使用される
載置式のウエーハボート保持治具に関する。

（従来技術） 従来用いられている載置式（押し上げ式）のウエーハボ
ート保持治具を用いた半導体ウエーハの熱処理につい
て、第２図の模式図を用いて説明する。

円筒状ウエーハボート保持治具１には、複数の半導体ウ
エーハ４を積載したウエーハボート５が載置され、該保
持治具１は、その下端縁を形成するフランジ３で昇降装
置６に連結した駆動部材７にゴムパッキン８を介して固
定される。

熱処理にあたっては、ウエーハを積載したウエーハボー
ト５は、加熱体９を持つ縦型炉１０内に設置された炉心
管１１の中に、該炉心管の下方開口部より押し上げ挿入
され、挿入された状態で熱処理が行なわれる。熱処理時
間中は、ウエーハボート保持治具１の上端部は炉内高温
部にあり、下部は炉外にある状態が保持される。

（発明が解決しようとする課題） このような載置式ウエーハボート保持治具を用いた半導
体ウエーハ熱処理方式において、熱処理時間中は、ウエ
ーハボート保持治具の下部は、常時、縦型炉１０の外に
露出していてほぼ室温と同じであるのにもかかわらず、
保持治具下端のフランジ３に当接するゴムパッキン８が
予想を超えたスピードで熱的劣化を引き起こしウエーハ
ボートが傾斜するので、適宜ゴムパッキンを交換しなけ
ればならない。

この交換作業は、高度のクリーン度を維持している縦型
炉の直下で行なわなければならないので、クリーン度低
下のための準備、パッキンの交換、クリーン度の回復と
いう一連の作業を必要とするため生産性を著しく阻害す
る。

本発明者らは、前記ゴムパッキンの熱的劣化の原因につ
いて検討した結果、熱処理中の炉内で発生した赤外線輻
射は、透明石英ガラス製のウエーハボート保持治具の上
端高温部から保持治具内を内面全反射を繰り返しながら
下端面に達すること、そして、空気に接した面のように
全反射する部分では、赤外線の吸収がないため発熱する
ことはないが、保持治具の下端のゴムパッキンとの当接
面では、内面全反射が起こらずゴムパッキンに赤外線輻
射が吸収されて発熱し、これがゴムパッキンの熱的劣化
を促進していることを究明した。

本発明は、上記の点に鑑み、熱処理中に炉内で発生した
赤外線輻射が、ウエーハボート保持治具の下端縁に当接
するゴムパッキンに吸収されることのない手段を該保持
治具に付与することを課題としている。

（課題を解決するための手段） 本発明は、上記課題を解決するために、縦型炉に使用さ
れる載置式のウエーハボート保持治具において、該保持
治具の炉外に露出した下部に、融着一体化した微細気泡
入り半透明石英ガラス層を形成するという技術的手段を
講じている。

本発明において、ウエーハボート保持治具の下部は、上
記から理解されるようにウエーハボートを押し上げた状
態で炉心管より下側に露出している部分である。

微細気泡入り石英ガラス層とする部分はウエーハボート
保持治具のこの露出部に形成する必要がある。これは、
一般に、保持治具の上部は炉内に挿入されて高温とな
り、不純物が表面より浸透するので、適宜表面層をエッ
チングによって洗浄しなければならないが、この部分に
気泡があるとエッチングによって開気孔となり、ここに
取り込まれた不純物を除去することが困難になってしま
うからである。

これに対して、本発明に係るウエーハボート保持治具の
ように、下部に微細気泡入り半透明石英層を形成して
も、下部は炉外にあり高温に加熱されることがないた
め、深いエッチングをする必要のない部分であるから、
開気孔が出来て汚染が取り込まれる心配はない。

なお、本発明のウエーハボート保持治具では、従来のよ
うにゴムパッキンに吸収されてこれを加熱していた赤外
線輻射が微細気泡入り半透明石英ガラス層中で散乱吸収
されて発熱するので、この部分は従来例のように室温と
等しいわけにはゆかず２００℃以上になるが、この部分
の遮蔽効果により、保持治具下端縁部の耐熱性の低いゴ
ムパッキンは室温と同様に保つことが出来るので、劣化
は殆ど進行しない。

上記微細気泡入り半透明石英ガラス層における気泡は、
例えば径が１５〜１０００μｍの球状もしくは楕円球が
好適で、この範囲より小さいと製造が困難であり、大き
いと機械的強度が低下するので好ましくない。

本発明に係るウエーハボート保持治具の微細気泡入り半
透明石英ガラス層は、例えば、微細気泡入り半透明石英
ガラス管を製造し、これを適当な長さにカットしたもの
を治具の下側端部に融着一体化することにより容易に形
成させることができる。また、必要であれば、さらにそ
の微細気泡入り半透明石英ガラス管の下側に透明石英ガ
ラスを融着一体化してもよい。

以下、本発明のウエーハボート保持治具を添付図面によ
り説明する。

第１図(a) は、本発明のウエーハボート保持治具の一例
の使用状態を示す模式図である。

ウエーハボート保持治具１は、透明石英ガラス製の円筒
状であり、その下部には微細気泡入り半透明石英ガラス
層２がリング状に融着一体化され、さらに下部端縁には
フランジ３が一体に形成されている。

第１図(b) は、ウエーハボート保持治具下端部の拡大断
面図であって、赤外線輻射は、矢印で示すように、微細
気泡入り半導体石英ガラス層２で散乱吸収されて発熱し
治具の下端縁には達しない状態が描かれている。

（作用） 本発明では、透明石英ガラス製ウエーハボート保持治具
の下部に、微細気泡入り半透明石英ガラス層を形成する
ことにより、炉内高温部から放射された赤外線輻射は、
透明石英ガラス体内部を内面全反射を繰り返しながら、
微細気泡入り半透明石英ガラス層に到達し、該層内に形
成された無数の気泡面に当たって散乱吸収されて発熱
し、保持治具下端縁に到達することはない。

その結果、ウエーハボート保持治具と駆動部材間に介在
するゴムパッキンが高温となって熱的劣化することがな
く、本発明の技術的課題は解決される。

（実施例） 径１０〜１０００μｍ、１ｃｍ³当たり約３０，０００
個の微細気泡入り半透明石英ガラス層を下部に設けた透
明石英ガラス製のウエーハボート保持治具に、８０枚の
６インチシリコン半導体ウエーハを積載したウエーハボ
ートを載置した後、ウエーハボート保持治具を昇降装置
に連結した駆動部材にゴムパッキングを介して固定し、
第１図(a) に示すような縦型炉の下方開孔部よりウエー
ハボートを挿入し、１１５０℃で８時間加熱した。この
プロセスを１０回繰り返したが、ゴムパッキンの劣化は
全くみられなかった。

（発明の効果） 本発明によれば、縦形炉を用いた載置式半導体ウエーハ
の熱処理において、従来のような炉内に発生した赤外線
輻射がウエーハボート保持治具の下端縁に設けられるゴ
ムパッキンに吸収されて、熱的劣化を引き起こすことが
ないため、ゴムパッキンの耐久性が著しく向上する。そ
れ故、パッキン交換作業のためにクリーンルームのクリ
ーン度をしばしば低下させる必要がなくなり、結果とし
て、長期に亘って安定した半導体ウエーハの熱処理が可
能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図(a) は、本発明の保持治具を用いた載置式の半導
体ウエーハ熱処理状態を示す模式図、第１図(b) は、そ
の治具下端部の拡大断面図であり、第２図は、従来の保
持治具を用いた同様の模式図である。 図中１ ……ウエーハボート保持治具 ２……微細気泡入り半透明石英ガラス層 ３……フランジ、４……半導体ウエーハ ５……ウエーハボート ６……昇降装置、７……駆動部材 ８……ゴムパッキン、９……加熱体 １０……縦型炉、１１……炉心管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 剣持 克彦 福島県郡山市田村町金屋字川久保88 信越 石英株式会社石英技術研究所内 (56)参考文献 実開 昭57−191040（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】縦形炉に用いられる載置式の透明石英ガラ
   ス製ウエーハボート保持治具において、該保持治具の炉
   外に露出した下部に微細気泡入り半透明石英ガラス層を
   形成したことを特徴とする石英ガラス製ウエーハボート
   保持治具。