JP2003249458A - Wafer holding ring - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウェハの製
造工程で用いられ、ウェハを保持するためのウェハ保持
リングであり、アニール装置等に用いられるウェハ保持
リングに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a wafer holding ring used in a semiconductor wafer manufacturing process for holding a wafer, and more particularly to a wafer holding ring used in an annealing apparatus or the like.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、半導体ウェハを熱処理する技術
は、ファーネスアニール装置等の電熱炉型が多用されて
きた。2. Description of the Related Art Conventionally, as a technique for heat-treating a semiconductor wafer, an electric furnace type such as a furnace annealing device has been widely used.
【０００３】このファーネスアニール装置は図３に示す
ように電熱ヒーター１０を筒状に構成し、その内側空洞
内に得られる高熱雰囲気にウェハ１１を浸すといった方
式のものである。As shown in FIG. 3, this furnace annealing apparatus is a system in which the electric heater 10 is formed in a cylindrical shape and the wafer 11 is immersed in a high-temperature atmosphere obtained in the inner cavity thereof.
【０００４】この場合の熱伝達は、炉内の雰囲気ガス１
２を介するものと、赤外光吸収により直達するものの複
合となっている。The heat transfer in this case is carried out by the atmosphere gas 1 in the furnace.
It is a composite of one passing through 2 and one directly reaching by infrared light absorption.
【０００５】しかし、この手法は熱応答が遅いため長時
間にわたる処理が必要となり、その結果熱処理の影響が
ウェハ１１全体に及んでしまうので、結晶自体の構成が
デリケートな化合物ウェハ１１などには敬遠されてい
る。申請このファーネスアニール装置に代わる装置とし
ては、図４に示すような光源ランプを用いるランプアニ
ール装置があり、ＲＴＡ（Ｒａｐｉｄ Ｔｈｅｒｍａｌ
Ａｎｎｅａｌｉｎｇ）装置と呼ばれる。However, this method requires a long-time treatment due to a slow thermal response, and as a result, the influence of the heat treatment affects the entire wafer 11, so that the compound wafer 11 having a delicate crystal structure is avoided. Has been done. Application As an alternative to this furnace annealing device, there is a lamp annealing device that uses a light source lamp as shown in Fig. 4, which is RTA (Rapid Thermal).
Annealing) device.
【０００６】一般的なランプアニール装置は、光源ラン
プ１３としてタングステン・ハロゲンランプを用いる。
またウェハ１１を処理する環境としてはN2ガス等のクリ
ーンなガス雰囲気が必要なため、処理室本体をハロゲン
光の透過効率が良く熱的に安定した材料である石英から
なる石英窓（不図示）で密閉する構造としている。ウェ
ハ１１は、光の照射バランスが良い処理室中央付近に、
石英支持台１４上に置かれる。In a general lamp annealing apparatus, a tungsten / halogen lamp is used as the light source lamp 13.
In addition, since a clean gas atmosphere such as N 2 gas is required as the environment for processing the wafer 11, the processing chamber main body is made of a quartz window (not shown) made of quartz, which is a material that has a high halogen light transmission efficiency and is thermally stable. ) The structure is hermetically sealed. The wafer 11 is located near the center of the processing chamber where the irradiation balance of light is good.
It is placed on the quartz support 14.
【０００７】加熱原理は、光源のエネルギーを直接ウェ
ハ１１に吸収させる方式であり、この方式は熱媒体を介
さず加熱できることから熱応答を決定づける熱容量を最
低限に抑えることが可能となる。The heating principle is a method in which the energy of the light source is directly absorbed in the wafer 11, and since this method can heat without passing through a heating medium, it is possible to minimize the heat capacity that determines the thermal response.
【０００８】その結果、瞬時加熱が実現できるため、こ
のランプアニール装置は前記ファーネスアニール装置と
比較して、化合物ウェハ１１の構造を破壊する可能性が
小さく、化合物ウェハ１１のアニールに特に有効とされ
てきた。（特開２０００−１５０４０６公報参照）この
アニール装置内でウェハ１１を支える支持台１４の材質
として石英が使用されているが、ウェハ１１の熱処理を
精度高く制御するためには、与えられたエネルギーがそ
のままウェハ１１に投入されることが理想的である。そ
のため、装置内の部品の熱容量を極力小さくすることで
投入熱量が有効にウェハ１１の温度調整に使われること
が求められている。As a result, since instant heating can be realized, this lamp annealing apparatus is less likely to destroy the structure of the compound wafer 11 than the furnace annealing apparatus, and is particularly effective for annealing the compound wafer 11. Came. Quartz is used as the material of the support 14 that supports the wafer 11 in this annealing apparatus. However, in order to control the heat treatment of the wafer 11 with high accuracy, the applied energy is Ideally, it is placed on the wafer 11 as it is. Therefore, it is required that the input heat amount be effectively used for the temperature adjustment of the wafer 11 by minimizing the heat capacity of the components in the apparatus.
【０００９】そこで、石英にかわってＳｉＣ(炭化珪素)
が使用されている。ウェハ１１は図５に示すようにチャ
ンバー１５内に設けられたウェハ保持リング１６の段差
１７にて載置され、光源ランプ１３からの光の輻射によ
り加熱され、アニールされ熱処理を受ける仕組みであ
る。Therefore, instead of quartz, SiC (silicon carbide)
Is used. As shown in FIG. 5, the wafer 11 is placed on the step 17 of the wafer holding ring 16 provided in the chamber 15, heated by radiation of light from the light source lamp 13, annealed, and subjected to heat treatment.
【００１０】この場合、装置の熱応答を決定づける熱容
量を最低限に抑えるために、ウェハ保持リング１６の厚
みを低減することが試みられており、現在では厚み０．
６ｍｍまでが実用化されている。In this case, it has been attempted to reduce the thickness of the wafer retaining ring 16 in order to minimize the heat capacity that determines the thermal response of the apparatus.
Practically up to 6 mm.
【００１１】[0011]
【発明が解決しようとする課題】近年のウェハ保持リン
グではより一層熱応答を向上させることが要求されてい
る。In recent years, the wafer retaining ring is required to further improve the thermal response.
【００１２】しかし、ウェハ保持リング１６の厚みを薄
くして０．５ｍｍ以下とした場合は、使用温度条件下で
熱処理中に熱ひずみ変形が生じやすく、ウェハ保持リン
グ１６にたわみが発生し、ウェハ１１を正しい位置に載
置できず、たわみ量が大きくなるとウェハ１１を跳ね上
げてウェハ保持リング１６からウェハ１１が外れるとい
う欠点を有していた。However, when the thickness of the wafer holding ring 16 is reduced to 0.5 mm or less, thermal strain deformation is apt to occur during the heat treatment under the operating temperature condition, and the wafer holding ring 16 is bent and the wafer holding ring 16 is bent. There is a drawback in that the wafer 11 cannot be placed at the correct position, and when the amount of deflection increases, the wafer 11 is flipped up and the wafer 11 is detached from the wafer holding ring 16.
【００１３】本発明は、上述した欠点に鑑みなされたも
のであって、その目的は、ウェハ保持リングの厚みを薄
くしても熱ひずみ変形を抑え、ウェハ保持リング全体の
たわみ量を低減させることである。The present invention has been made in view of the above-mentioned drawbacks, and an object thereof is to suppress thermal strain deformation even if the thickness of the wafer retaining ring is thin and to reduce the amount of deflection of the entire wafer retaining ring. Is.
【００１４】[0014]
【課題を解決するための手段】本発明のウェハ保持リン
グは、半導体ウェハを保持するウェハ保持リングであっ
て、その上面にウェハを載置するための段差を有するウ
ェハ載置部を形成し、該ウェハ載置部の外周側の上面又
は下面にたわみ防止用の溝を形成することを特徴とする
ものである。A wafer holding ring according to the present invention is a wafer holding ring for holding a semiconductor wafer, and a wafer mounting portion having a step for mounting a wafer is formed on an upper surface of the wafer holding ring. A groove for preventing deflection is formed on the upper surface or the lower surface on the outer peripheral side of the wafer mounting portion.
【００１５】また、本発明のウェハ保持リングは、上記
溝がウェハ保持リングの上面で、且つ上記段差から外周
に向かって径方向幅の３５〜６５％の範囲にリング状に
形成することを特徴とするものである。Further, in the wafer holding ring of the present invention, the groove is formed in a ring shape on the upper surface of the wafer holding ring and within the range of 35 to 65% of the radial width from the step to the outer circumference. It is what
【００１６】さらに、本発明のウェハ保持リングは、上
記溝がウェハ保持リングの下面で、且つ上記段差から外
周に向かって径方向幅の６５〜９５％の範囲にリング状
に形成することを特徴とするものである。Further, in the wafer holding ring of the present invention, the groove is formed in a ring shape on the lower surface of the wafer holding ring and within the range of 65 to 95% of the radial width from the step to the outer circumference. It is what
【００１７】またさらに、本発明のウェハ保持リング
は、上記溝の深さがリング厚みの２０〜５０％、幅が１
〜３ｍｍであることを特徴とするものである。Furthermore, in the wafer holding ring of the present invention, the groove depth is 20 to 50% of the ring thickness and the width is 1.
It is characterized by being ~ 3 mm.
【００１８】さらにまた、本発明のウェハ保持リング
は、上記ウェハ保持リングの厚みが０．５ｍｍ以下であ
ることを特徴とするものである。Furthermore, the wafer retaining ring of the present invention is characterized in that the thickness of the wafer retaining ring is 0.5 mm or less.
【００１９】また、本発明のウェハ保持リングは、上記
ウェハ保持リングのたわみ量が３０μｍ以下であること
を特徴とするものである。The wafer holding ring of the present invention is characterized in that the amount of bending of the wafer holding ring is 30 μm or less.
【００２０】本発明のウェハ保持リングによれば、ウェ
ハ保持リングの上面にウェハを載置するための段差を有
するウェハ載置部を形成し、該ウェハ載置部の外周側の
上面又は下面にたわみ防止用の溝を形成することから、
急速加熱処理中にウェハ保持リングの上方へ凸の熱変形
によってウエハを跳ね上げる現象を抑え、良好な加熱処
理を行うことが可能となる。According to the wafer holding ring of the present invention, a wafer mounting portion having a step for mounting a wafer is formed on the upper surface of the wafer holding ring, and the wafer mounting portion is provided on the upper surface or the lower surface on the outer peripheral side of the wafer mounting portion. Since the groove for preventing deflection is formed,
It is possible to suppress the phenomenon of the wafer bouncing up due to the thermal deformation of the wafer holding ring protruding upward during the rapid heat treatment, and it is possible to perform favorable heat treatment.
【００２１】また、本発明のウェハ保持リングによれ
ば、上記溝がウェハ保持リングの上面で、且つウェハ保
持リングの径方向幅の３５〜６５％の範囲に形成されて
いることから、ウェハ載置部分のたわみを３０μｍ以下
に抑えることができ、ウェハを高精度に保持することが
できる。Further, according to the wafer holding ring of the present invention, the groove is formed on the upper surface of the wafer holding ring and within the range of 35 to 65% of the radial width of the wafer holding ring. The deflection of the mounting portion can be suppressed to 30 μm or less, and the wafer can be held with high accuracy.
【００２２】さらに、本発明のウェハ保持リングは、上
記溝がウェハ保持リングの下面で、且つウェハ保持リン
グの径方向幅の６５〜９５％の範囲に形成されることか
ら、ウェハ載置部分のたわみを３０μｍ以下に抑えるこ
とができ、ウェハを高精度に保持することができる。Further, in the wafer holding ring of the present invention, since the groove is formed on the lower surface of the wafer holding ring and within the range of 65 to 95% of the radial width of the wafer holding ring, the wafer mounting portion is not covered. The deflection can be suppressed to 30 μm or less, and the wafer can be held with high accuracy.
【００２３】またさらに、本発明のウェハ保持リングに
よれば、上記溝の深さがリング厚みの２０〜５０％、幅
が１〜３ｍｍであることから、ウェハ載置部分のたわみ
をさらに小さなものに抑えることがでできる。Further, according to the wafer holding ring of the present invention, since the depth of the groove is 20 to 50% of the ring thickness and the width is 1 to 3 mm, the deflection of the wafer mounting portion is further reduced. It can be suppressed to
【００２４】さらにまた、本発明のウェハ保持リング
は、上記ウェハ保持リングの厚みが０．５ｍｍ以下であ
ることから、加熱冶具としてのウェハ保持リングの熱容
量を小さくすることができ、加熱処理時に投入される熱
量が有効にウェハ加熱に費やされるため、ウェハ加熱温
度制御を高精度に行うことができる。Furthermore, in the wafer holding ring of the present invention, since the thickness of the wafer holding ring is 0.5 mm or less, the heat capacity of the wafer holding ring as a heating jig can be reduced, and the wafer holding ring can be charged during the heat treatment. Since the amount of heat applied is effectively spent on the wafer heating, the wafer heating temperature control can be performed with high accuracy.
【００２５】また、本発明のウェハ保持リングは、上記
ウェハ保持リングのたわみ量が３０μｍ以下であること
から、急速加熱においてもウェハを高精度に保持するこ
とができる。Further, in the wafer holding ring of the present invention, since the amount of bending of the wafer holding ring is 30 μm or less, the wafer can be held with high accuracy even during rapid heating.
【００２６】[0026]
【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面に
基いて説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００２７】図１は、本発明の半導体ウェハを保持する
ウェハ保持リングの斜視図である。FIG. 1 is a perspective view of a wafer holding ring for holding a semiconductor wafer according to the present invention.
【００２８】本発明のウェハ保持リングは、ＳｉＣ、Ｓ
ｉ3Ｎ4、ＡｌＮ等のセラミックス、石英等からなり、特
にＳｉＣを用いることが好ましく、熱伝導率が他のセラ
ミックスより大きいため、短時間で均一な温度にするこ
とができ、ウェハの熱処理時に敏感に温度制御に追随で
きることから、熱処理制御が容易になる。The wafer holding ring of the present invention is made of SiC, S
It is made of ceramics such as i 3 N 4 and AlN, quartz, etc., and it is particularly preferable to use SiC. Since the thermal conductivity is higher than that of other ceramics, a uniform temperature can be achieved in a short time, and the heat treatment of the wafer is performed. Since the temperature control can be sensitively followed, the heat treatment control becomes easy.
【００２９】上記ウェハ保持リングの上面Ａには、ウェ
ハを載置するための段差１を有するウェハ載置部２が形
成され、該ウェハ載置部２の外周側の上面Ａにたわみ防
止用の溝３を形成することが重要である。A wafer mounting portion 2 having a step 1 for mounting a wafer is formed on the upper surface A of the wafer holding ring, and the upper surface A on the outer peripheral side of the wafer mounting portion 2 is used to prevent bending. It is important to form the groove 3.
【００３０】上記たわみ防止用の溝３は、使用時に熱が
かるとウェハ載置部２の段差１によって上面Ａ側に凸に
変形するのを有効に防止し、溝３によって下に凸に変形
させる部分を発生させ、ウェハ保持リング全体のたわ
み、反りを低下させることができる。上記溝３が無いウ
ェハ保持リングでは、使用時の熱変形によってウェハ保
持リングの中央部が上方に盛り上がった凸形状となって
いた。The flexure preventing groove 3 effectively prevents the step 3 of the wafer mounting portion 2 from being convexly deformed to the upper surface A side when heated during use, and the groove 3 is deformed to be convex downward. It is possible to reduce the bending and warpage of the entire wafer holding ring by generating a portion. In the wafer holding ring without the groove 3, the central portion of the wafer holding ring has a convex shape that bulges upward due to thermal deformation during use.
【００３１】また、上記溝３はウェハ保持リングの上面
Ａのみに形成することに限定されることはなく、全体の
たわみを防止する効果をなせば下面Ｂに形成してもよ
い。The groove 3 is not limited to being formed only on the upper surface A of the wafer holding ring, and may be formed on the lower surface B as long as it has an effect of preventing the entire deflection.
【００３２】上記溝３は、図２(ａ)に示す部分断面図の
ようにウェハ保持リングの上面Ａで、段差２から外周に
向かって、径方向幅Ｒの３５〜６５％の範囲にリング状
に形成されていることが好ましい。これは、例えば９０
０℃程度の急速加熱においてもウェハ載置部２のたわみ
を３０μｍ以下に抑えることができ、ウェハを精度良く
保持し、跳ね上げる現象を抑えることができる。As shown in the partial cross-sectional view of FIG. 2 (a), the groove 3 is formed on the upper surface A of the wafer holding ring in the range of 35 to 65% of the radial width R from the step 2 toward the outer circumference. It is preferably formed into a shape. This is, for example, 90
Even when the wafer is rapidly heated to about 0 ° C., the deflection of the wafer mounting portion 2 can be suppressed to 30 μm or less, and the wafer can be held accurately and the phenomenon of flipping up can be suppressed.
【００３３】ここで、上記径方向幅Ｒとは図２に示すよ
うにウェハ載置部２を形成する段差１からウェハ保持リ
ングの外周までの幅を示すものであり、段差３から径方
向幅Ｒの３５〜６５％の位置に溝３が形成されているこ
とを示す。Here, the radial width R indicates the width from the step 1 forming the wafer mounting portion 2 to the outer periphery of the wafer holding ring as shown in FIG. It shows that the groove 3 is formed at a position of 35 to 65% of R.
【００３４】特に、ＦＥＭシミュレーション結果によれ
ば、ウェハ保持リングの径方向幅Ｒの４５〜５５％の位
置に溝３を設けた場合、たわみをより小さくすることが
できる。Particularly, according to the FEM simulation result, when the groove 3 is provided at a position of 45 to 55% of the radial width R of the wafer retaining ring, the deflection can be further reduced.
【００３５】また、上記溝３が図２(ｂ)に示す部分断面
図のようにウェハ保持リングの下面Ｂで、段差２から外
周に向かって径方向幅Rの６５〜９５％の範囲にリング
状に形成されることが好ましい。これは、上述と同様に
急速加熱においてもウェハ載置部２のたわみを小さくで
き、ウェハを跳ね上げる現象を抑えることができる。As shown in the partial sectional view of FIG. 2B, the groove 3 is formed on the lower surface B of the wafer holding ring in the range of 65 to 95% of the radial width R from the step 2 toward the outer circumference. It is preferably formed into a shape. This can reduce the deflection of the wafer mounting portion 2 even in the rapid heating similarly to the above, and can suppress the phenomenon of bouncing the wafer.
【００３６】特に、ＦＥＭシミュレーション結果によれ
ば、ウェハ保持リングの径方向幅Ｒの７５〜８５％の位
置に溝３を設けた場合、たわみをより小さくすることが
できる。Particularly, according to the FEM simulation result, when the groove 3 is provided at a position of 75 to 85% of the radial width R of the wafer retaining ring, the deflection can be further reduced.
【００３７】なお、上記溝３の位置は、使用時にウェハ
保持リングに生じる温度分布から熱変形によるたわみが
発生し、この熱変形によるたわみがどのように発生する
かをＦＥＭシミュレーション解析によって求めることで
最適な位置を探し出した。The position of the groove 3 is determined by the FEM simulation analysis to find out how the deflection due to the thermal deformation occurs due to the thermal distribution due to the temperature distribution generated in the wafer holding ring during use. I searched for the best position.
【００３８】上記溝３の深さ３Ｆは保持リングの厚みの
２０〜５０％、幅３Ｈが１〜３ｍｍであることが好まし
く、急速加熱においてもウェハ載置部２のたわみをより
小さなものとできる。例えば、ウェハ保持リングの下面
Ｂでリングの径方向幅Ｒの７０％の位置に溝３を形成し
た場合、溝３の幅３Ｈが１ｍｍのときは溝が無い場合に
比し、たわみ量を約５２％削減でき、幅３Ｈが３ｍｍの
ときは約７９％の変形量削減が可能となる。It is preferable that the depth 3F of the groove 3 is 20 to 50% of the thickness of the retaining ring and the width 3H is 1 to 3 mm, and the deflection of the wafer mounting portion 2 can be made smaller even in the rapid heating. . For example, when the groove 3 is formed at a position 70% of the radial width R of the ring on the lower surface B of the wafer holding ring, the amount of deflection is about 1 mm when the width 3H of the groove 3 is 1 mm as compared with the case where there is no groove. It can be reduced by 52%, and when the width 3H is 3 mm, the deformation amount can be reduced by about 79%.
【００３９】また、上記ウェハ保持リングの厚みが０．
５ｍｍ以下であることが好ましい。しかしながら、ウェ
ハ保持リングの厚みが０．５ｍｍ未満となると、使用時
の熱によってウェハ保持リングに生じる熱によってたわ
み量が非常に大きくなりやすい。そのため、上記溝３を
形成することによって、たわみ量を減少させ、そのたわ
み量を溝３の無いウェハ保持リングに比較して９２．９
％も小さくすることができる。The wafer holding ring has a thickness of 0.
It is preferably 5 mm or less. However, if the thickness of the wafer retaining ring is less than 0.5 mm, the amount of deflection tends to be very large due to the heat generated in the wafer retaining ring due to the heat during use. Therefore, the amount of flexure is reduced by forming the groove 3, and the amount of flexure is 92.9 as compared with a wafer retaining ring having no groove 3.
% Can also be reduced.
【００４０】ここで、本発明のウェハ保持リングの製造
方法について説明する。Now, a method of manufacturing the wafer retaining ring of the present invention will be described.
【００４１】本発明のウェハ保持リングは、例えば、炭
化珪素セラミックスからなる場合、酸化アルミニウムを
１〜７重量％、酸化イットリウムを０．１〜５重量％、
二酸化珪素を１〜５重量％、残部がα−ＳｉＣとからな
る混合粉体を平均粒径１．０μｍ以下に粉砕後、この原
料粉末を用いて所定の成形体を作成し、該成形体を非酸
化性雰囲気中において１８００〜１９５０℃で常圧焼成
する。When the wafer holding ring of the present invention is made of, for example, silicon carbide ceramics, aluminum oxide is 1 to 7% by weight, yttrium oxide is 0.1 to 5% by weight,
A mixed powder composed of 1 to 5% by weight of silicon dioxide and the balance of α-SiC was pulverized to have an average particle size of 1.0 μm or less, and a predetermined compact was prepared using this raw material powder. Baking at 1800 to 1950 ° C. under normal pressure in a non-oxidizing atmosphere.
【００４２】その後、所定の厚み、外径、ウェハ載置部
２、溝３をダイヤモンド砥石にて研削加工して仕上げ
る。After that, the wafer mounting portion 2 and the groove 3 having a predetermined thickness and outer diameter are finished by grinding with a diamond grindstone.
【００４３】なお、上記炭化珪素質セラミックスは、α
―ＳｉＣを結晶主体とし、その粒界相が少なくともアル
ミニウム（Ａｌ）、イットリウム（Ｙ）及び珪素（Ｓ
ｉ）を含む酸化物からなり、結晶主体が結晶長手方向の
平均粒径１０μｍ以下、アスペクト比３以下の微細な等
軸晶から構成されていることが好ましい。The above silicon carbide ceramics are
-SiC is the main crystal and its grain boundary phase is at least aluminum (Al), yttrium (Y) and silicon (S
It is preferable that it is made of an oxide containing i) and that the crystal main component is a fine equiaxed crystal having an average grain size of 10 μm or less in the crystal longitudinal direction and an aspect ratio of 3 or less.
【００４４】このようにして得られたウェハ保持リング
は、急速加熱においてもたわみ量を３０μm以下の小さ
なものとしてウェハを高精度に保持するとともに、熱伝
導率が大きく、短時間で均一な温度にすることができる
ため、ウェハの熱処理時に敏感に温度制御に追随できる
ことから、熱処理制御が容易になる。The wafer holding ring thus obtained holds the wafer with a high degree of deflection even in rapid heating with a small amount of deflection of 30 μm or less, and has a large thermal conductivity so that a uniform temperature can be obtained in a short time. Therefore, the temperature control can be sensitively followed during the heat treatment of the wafer, which facilitates the heat treatment control.
【００４５】なお、本発明のウェハ保持リングは上述の
実施形態に限定されることはなく、本発明の要旨を逸脱
しない範囲であれば種々の変更は可能である。The wafer holding ring of the present invention is not limited to the above-mentioned embodiment, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.
【００４６】[0046]
【実施例】次いで、本発明の実施例を説明する。EXAMPLES Next, examples of the present invention will be described.
【００４７】（実施例1）先ず、図１に示すような保持
リングを形成するため、酸化アルミニウムを１〜７重量
％、酸化イットリウムを０．１〜５重量％、二酸化珪素
を１〜５重量％、残部がα−ＳｉＣとからなる混合粉体
を平均粒径１．０μｍ以下に粉砕後、この原料粉末を用
いて所定の成形体を作成し、該成形体を非酸化性雰囲気
中において１８００〜１９５０℃で常圧焼成する。Example 1 First, in order to form a retaining ring as shown in FIG. 1, aluminum oxide is 1 to 7% by weight, yttrium oxide is 0.1 to 5% by weight, and silicon dioxide is 1 to 5% by weight. %, The rest of which is α-SiC, is pulverized to an average particle size of 1.0 μm or less, and a predetermined compact is formed using this raw material powder, and the compact is 1800 in a non-oxidizing atmosphere. Baking at ˜1950 ° C. under normal pressure.
【００４８】その後、表１に示す如く形状、位置の溝を
ウェハ保持リングの上面に形成した。Thereafter, as shown in Table 1, grooves having shapes and positions were formed on the upper surface of the wafer holding ring.
【００４９】また比較例として溝を形成しない試料も作
製した。As a comparative example, a sample having no groove was also prepared.
【００５０】なお、ウェハ保持リングの外径は２４４ｍ
ｍ、厚みは０．５ｍｍ、ウェハ載置部の径は２０２ｍ
ｍ、１９４ｍｍ、段差の深さは０．２５ｍｍである。The outer diameter of the wafer holding ring is 244 m.
m, thickness 0.5 mm, diameter of wafer mounting part 202 m
m, 194 mm, and the depth of the step is 0.25 mm.
【００５１】そして、各試料の厚み方向のたわみ量をＦ
ＥＭ解析のシミュレーション計算にて求めた。Then, the deflection amount in the thickness direction of each sample is F
It was determined by simulation calculation of EM analysis.
【００５２】[0052]
【表１】 [Table 1]
【００５３】表１から明らかなように、ウェハ保持リン
グの上面に溝を形成した試料（Ｎｏ．１〜１６）はたわ
み量が２９μｍ以下と小さくできた。As is clear from Table 1, the deflection amount of the samples (Nos. 1 to 16) in which the groove was formed on the upper surface of the wafer retaining ring was 29 μm or less.
【００５４】特に、溝の位置がウェハ保持リングの径方
向幅の３５〜６５％、深さがリング厚みの２０〜５０
％、幅が１〜３ｍｍの試料（Ｎｏ．３、４、６、７、９
〜１１、１３、１５）は、たわみ量を２０μｍとさらに
小さくすることができた。In particular, the position of the groove is 35 to 65% of the radial width of the wafer holding ring, and the depth is 20 to 50 of the ring thickness.
%, Samples with a width of 1 to 3 mm (No. 3, 4, 6, 7, 9
˜11, 13, 15), the amount of deflection could be further reduced to 20 μm.
【００５５】これに対し、溝を形成しない試料（Ｎｏ．
１７）は、たわみ量が５５μｍと非常に大きなものであ
った。On the other hand, a sample having no groove (No.
In 17), the amount of deflection was 55 μm, which was very large.
【００５６】（実施例２）次いで実施例１と同様な材質
からウェハ保持リングを形成する。溝はウェハ保持リン
グの下面で、表１に示す如く形状、位置に形成した。(Embodiment 2) Next, a wafer holding ring is formed from the same material as in Embodiment 1. The groove was formed in the shape and position as shown in Table 1 on the lower surface of the wafer holding ring.
【００５７】また比較例として溝を形成しない試料も作
製した。As a comparative example, a sample having no groove was also prepared.
【００５８】なお、ウェハ保持リングの外径は２４４ｍ
ｍ、厚みは０．５ｍｍ、ウェハ載置部の径は２０２ｍ
ｍ、１９４ｍｍ、段差の深さは０．２５ｍｍである。The outer diameter of the wafer holding ring is 244 m.
m, thickness 0.5 mm, diameter of wafer mounting part 202 m
m, 194 mm, and the depth of the step is 0.25 mm.
【００５９】そして、各試料の厚み方向のたわみ量をＦ
ＥＭ解析のシミュレーション計算にて求めた。Then, the deflection amount in the thickness direction of each sample is F
It was determined by simulation calculation of EM analysis.
【００６０】[0060]
【表２】 [Table 2]
【００６１】表２より明らかなように、ウェハ保持リン
グの下面に溝を形成した試料（Ｎｏ．１８〜３４）はた
わみ量が２７μｍ以下と小さくできた。As is clear from Table 2, the deflection amount of the samples (Nos. 18 to 34) in which the groove was formed on the lower surface of the wafer retaining ring was 27 μm or less.
【００６２】特に、溝の位置がウェハ保持リングの径方
向幅の６５〜９５％、深さがリング厚みの２０〜５０
％、幅が１〜３ｍｍの試料（Ｎｏ．２０、２１、２３、
２４、２６〜２８、３０、３２、３３）は、たわみ量を
１７μｍ以下とさらに小さくすることができた。Particularly, the position of the groove is 65 to 95% of the radial width of the wafer holding ring, and the depth is 20 to 50 of the ring thickness.
%, Samples with a width of 1 to 3 mm (No. 20, 21, 23,
24, 26 to 28, 30, 32, 33), the amount of deflection could be further reduced to 17 μm or less.
【００６３】これに対し、溝を形成しない試料（Ｎｏ．
３５）は、たわみ量が５５μｍと非常に大きなものであ
った。On the other hand, the sample (No.
No. 35) had a very large deflection amount of 55 μm.
【００６４】[0064]
【発明の効果】本発明のウェハ保持リングによれば、ウ
ェハ保持リングの上面にウェハを載置するための段差を
有するウェハ載置部を形成し、該ウェハ載置部の外周側
の上面又は下面にたわみ防止用の溝を形成することか
ら、急速加熱処理中にウェハ保持リングの上方へ凸の熱
変形によってウエハを跳ね上げる現象を抑え、良好な加
熱処理を行うことが可能となる。According to the wafer holding ring of the present invention, a wafer mounting portion having a step for mounting a wafer is formed on the upper surface of the wafer holding ring, and the upper surface of the wafer mounting portion on the outer peripheral side or Since the deflection preventing groove is formed on the lower surface, it is possible to suppress the phenomenon of bouncing up the wafer due to thermal deformation of the convex upward of the wafer holding ring during the rapid heat treatment, and it is possible to perform good heat treatment.
【００６５】また、本発明のウェハ保持リングによれ
ば、上記溝がウェハ保持リングの上面で、且つウェハ保
持リングの径方向幅の３５〜６５％の範囲に形成されて
いることから、ウェハ載置部分のたわみを３０μｍ以下
に抑えることができ、ウェハを高精度に保持することが
できる。Further, according to the wafer holding ring of the present invention, the groove is formed on the upper surface of the wafer holding ring and within the range of 35 to 65% of the radial width of the wafer holding ring. The deflection of the mounting portion can be suppressed to 30 μm or less, and the wafer can be held with high accuracy.
【００６６】さらに、本発明のウェハ保持リングは、上
記溝がウェハ保持リングの下面で、且つウェハ保持リン
グの径方向幅の６５〜９５％の範囲に形成されることか
ら、ウェハ載置部分のたわみを３０μｍ以下に抑えるこ
とができ、ウェハを高精度に保持することができる。Further, in the wafer holding ring of the present invention, since the groove is formed on the lower surface of the wafer holding ring and within the range of 65 to 95% of the radial width of the wafer holding ring, the wafer mounting portion is not covered. The deflection can be suppressed to 30 μm or less, and the wafer can be held with high accuracy.
【００６７】またさらに、本発明のウェハ保持リングに
よれば、上記溝の深さがリング厚みの２０〜５０％、幅
が１〜３ｍｍであることから、ウェハ載置部分のたわみ
をさらに小さなものに抑えることがでできる。Furthermore, according to the wafer holding ring of the present invention, since the depth of the groove is 20 to 50% of the ring thickness and the width is 1 to 3 mm, the bending of the wafer mounting portion is further reduced. It can be suppressed to
【００６８】さらにまた、本発明のウェハ保持リング
は、上記ウェハ保持リングの厚みが０．５ｍｍ以下であ
ることから、加熱冶具としてのウェハ保持リングの熱容
量を小さくすることができ、加熱処理時に投入される熱
量が有効にウェハ加熱に費やされるため、ウェハ加熱温
度制御を高精度に行うことができる。Further, in the wafer holding ring of the present invention, since the thickness of the wafer holding ring is 0.5 mm or less, the heat capacity of the wafer holding ring as a heating jig can be reduced, and the wafer holding ring can be charged during the heat treatment. Since the amount of heat applied is effectively spent on the wafer heating, the wafer heating temperature control can be performed with high accuracy.
【００６９】また、本発明のウェハ保持リングは、上記
ウェハ保持リングのたわみ量が３０μｍ以下であること
から、急速加熱においてもウェハを高精度に保持するこ
とができる。Further, in the wafer holding ring of the present invention, since the amount of bending of the wafer holding ring is 30 μm or less, the wafer can be held with high accuracy even during rapid heating.
【図１】本発明のウェハ保持リングの一実施形態を示す
斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of a wafer holding ring of the present invention.
【図２】（a）本発明のウェハ保持リングの一実施形態
を示す部分断面図であり、（b）は本発明のウェハ保持
リングの他の実施形態を示す部分断面図である。FIG. 2 (a) is a partial sectional view showing an embodiment of a wafer holding ring of the present invention, and FIG. 2 (b) is a partial sectional view showing another embodiment of a wafer holding ring of the present invention.
【図３】従来の一般的なファーネスアニール装置を示す
概略図である。FIG. 3 is a schematic view showing a conventional general furnace annealing apparatus.
【図４】従来の一般的なランプアニール装置を示す概略
図である。FIG. 4 is a schematic view showing a conventional general lamp annealing device.
【図５】従来のランプアニール装置を示す概略図であ
る。FIG. 5 is a schematic view showing a conventional lamp annealing device.
１：段差 ２：ウェハ載置部 ３：溝 １０：電熱ヒーター １１：ウェハ １２：雰囲気バス １４：光源ランプ １５：支持台 １６：ウェハ保持リング １７：段差 1: Step 2: Wafer mounting part 3: Groove 10: Electric heater 11: Wafer 12: Atmosphere bus 14: Light source lamp 15: Support stand 16: Wafer retaining ring 17: Step
Claims (6)
であって、その上面にウェハを載置するための段差を有
するウェハ載置部を形成し、該ウェハ載置部の外周側の
上面又は下面にたわみ防止用の溝を形成することを特徴
とするウェハ保持リング。1. A wafer holding ring for holding a semiconductor wafer, wherein a wafer mounting portion having a step for mounting a wafer is formed on an upper surface thereof, and an upper surface or a lower surface on an outer peripheral side of the wafer mounting portion. A wafer holding ring having a groove for preventing bending.
上記段差から外周に向かって径方向幅の３５〜６５％の
範囲にリング状に形成されていることを特徴とする請求
項1に記載のウェハ保持リング。2. The groove is formed in a ring shape on the upper surface of the wafer holding ring and in the range of 35 to 65% of the radial width from the step to the outer periphery. Wafer retaining ring as described.
上記段差から外周に向かって径方向幅の６５〜９５％の
範囲にリング状に形成されていることを特徴とする請求
項1に記載のウェハ保持リング。3. The groove is formed in a ring shape on the lower surface of the wafer holding ring and within the range of 65 to 95% of the radial width from the step to the outer circumference. Wafer retaining ring as described.
％、幅が１〜３ｍｍであることを特徴とする請求項１乃
至３のいずれかに記載のウェハ保持リング。4. The depth of the groove is 20 to 50 of the ring thickness.
%, And the width is 1 to 3 mm. 4. The wafer holding ring according to claim 1, wherein
以下であることを特徴とする請求項1乃至４のいずれか
に記載のウェハ保持リング。5. The thickness of the wafer retaining ring is 0.5 mm
The wafer retaining ring according to claim 1, wherein:
ｍ以下であることを特徴とする請求項1乃至５のいずれ
かに記載のウェハ保持リング。6. The amount of deflection of the wafer retaining ring is 30 μm.
6. The wafer retaining ring according to claim 1, wherein the wafer retaining ring has a diameter of m or less.
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|---|---|---|---|
| JP2002050553A JP2003249458A (en) | 2002-02-26 | 2002-02-26 | Wafer holding ring |
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| JP2002050553A JP2003249458A (en) | 2002-02-26 | 2002-02-26 | Wafer holding ring |
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|---|---|
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