JP2011029225A - 半導体ウェーハ支持方法，半導体ウェーハ支持用ピン及び半導体ウェーハ支持装置 - Google Patents

Abstract

【課題】熱処理される半導体ウェーハの支持に関し、コストが増大することなくスリップ欠陥の発生を抑制することができるようにする。
【解決手段】熱処理される半導体ウェーハＷを裏面Ｗ_Ｂから複数のピン６によって水平に支持するものであって、ピン６として平面形状の上面を有するものを用いるとともに、ピン６の上面６ａを半導体ウェーハＷの裏面Ｗ_Ｂに対して傾斜させた状態として、ピン６の上面６ａと側面６ｃとがなす角部６ｄの上に半導体ウェーハＷを載せて支持する。
【選択図】図１

Description

本発明は、熱処理される半導体ウェーハを水平に支持するための半導体ウェーハ支持方法，半導体ウェーハ支持用ピン及び半導体ウェーハ支持装置に関するものである。

従来、シリコンウェーハに代表される半導体ウェーハに対して、急速に加熱・冷却する急速昇降温熱処理（Rapid Thermal Process；以下ＲＴＰ処理という）が行なわれている。このＲＴＰ処理は、ウェーハを製造するウェーハ製造工程において多用されており、例えば、ウェーハの表面に酸化膜を形成したり、ウェーハの表面に無欠陥層を形成するとともにウェーハの内部に酸素析出物（ＢＭＤ；Bulk Micro Defect）を形成したりするために利用されている。

このＲＴＰ処理では、ウェーハとウェーハ支持具との接触部におけるスリップ欠陥の発生が課題になっている。このスリップ欠陥について説明する。
ＲＴＰ処理は、図１４に示すようなＲＴＰ処理炉１００によって行なわれる。ＲＴＰ処理炉１００は、石英からなるチャンバ１０１と、チャンバ１０１を上下から囲繞するように配置され、赤外線の照射方向をチャンバ１０１に向けて装備された赤外線ランプ１０２と、チャンバ１０１内においてウェーハＷを裏面側から水平に３点支持する３個のピン１０３と、チャンバ１０１内に雰囲気ガスを流通させるためのガス導入口１０４及びガス排出口１０５とを備えている。

ピン１０３としては、ピン上端部が例えば、図１５（ａ）に示すようなウェーハＷに平行となる平面形状の上面を有するピン１０３ａや、図１５（ｂ）に示すような球状に形成されたピン１０３ｂや、図１５（ｃ）に示すような尖った形状に形成されたピン１０３ｃが利用されている（特許文献１参照）。
ところが、図１５（ａ）に示すようなピン１０３ａによれば、平面形状の上面でウェーハＷを支持するためにピン１０３ａとウェーハＷとの接触面積が大きく、接触部においてウェーハＷからピン１０３ａに逃げる熱量が多くなる。このため、ウェーハ面内に生じる温度差が大きくなり、熱応力でスリップ欠陥が発生しやすいという課題がある。

一方、図１５（ｂ）及び図１５（ｃ）に示すようなピン１０３ｂ，１０３ｃによれば、ピン１０３ｂ，１０３ｃとウェーハＷとの接触面積が小さくなり、ウェーハＷからピン１０３ｂ，１０３ｃに逃げる熱量が少なくなる。このため、ウェーハ面内にはあまり温度差が生じず、スリップ欠陥の発生を低減することができると考えられる。

特開２００８−１６６７６３号公報

しかしながら、図１５（ｂ）及び図１５（ｃ）に示すようなピン１０３ｂ，１０３ｃは、使用回数が度重なると上端部が磨耗したり欠けが生じたりしてウェーハＷとの接触面積が拡大し、小さい接触面積を確保するために頻繁に交換する必要が生じてコストが増大するという課題がある。
本発明はこのような課題に鑑み案出されたもので、コストが増大することなくスリップ欠陥の発生を抑制することができるようにした、半導体ウェーハ支持方法，半導体ウェーハ支持用ピン及び半導体ウェーハ支持装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の半導体ウェーハ支持方法は、熱処理される半導体ウェーハを裏面から複数のピンによって水平に支持する半導体ウェーハ支持方法であって、該ピンとして平面形状の上面を有するものを用いるとともに、該ピンの上面を該半導体ウェーハの裏面に対して傾斜させた状態として、該上面と該ピンの側面とがなす角部の上に該半導体ウェーハを載せて支持することを特徴としている。つまり、該上面を該半導体ウェーハの裏面と平行（角度０°）になるように配置するのではなく、該上面が該半導体ウェーハの裏面に対してわずかであっても角度を有するようにすることを特徴としている。

なお、該ピンとして、該上面がピン軸に対して傾斜した形状であるものを用いるとともに、該ピン軸を該半導体ウェーハの裏面に対して直交させた状態で該半導体ウェーハを支持することが好ましい。このとき、該ピンの上面の該半導体ウェーハの裏面に対する傾斜角度αを０°＜α≦５０°に設定することが好ましい。
もしくは、該ピンとして、該上面がピン軸に対して直交した形状であるものを用いるとともに、該ピン軸を該半導体ウェーハの裏面に対して傾斜させた状態で該半導体ウェーハを支持することが好ましい。このとき、該ピンの上面の該半導体ウェーハの裏面に対する傾斜角度αを０°＜α≦５０°に設定することが好ましく、さらには、該傾斜角度αを、該ピンの重心が該ピンの基底面上に収まるように設定することが好ましい。

また、該ピンの上面を該半導体ウェーハの径方向内側から外側に向かって下がり勾配で傾斜させた状態で該半導体ウェーハを支持するか、もしくは、該ピンの上面を該半導体ウェーハの径方向内側から外側に向かって上がり勾配で傾斜させた状態で該半導体ウェーハを支持することが好ましい。さらに、該ピンとして材質が石英であるものを用いることが好ましい。

本発明の半導体ウェーハ支持用ピンは、熱処理される半導体ウェーハを裏面から水平に支持するために用いられる半導体ウェーハ支持用ピンであって、ピン軸に対して傾斜した平面形状に形成された上面を有していることを特徴としている。
なお、該上面の該ピン軸に対する傾斜角度γは４０°≦γ＜９０°であることが好ましい。また、材質は石英であることが好ましい。

また、該上面は、円柱状の上端部が平面で斜めに切り取られて平面形状に形成されているか、もしくは、円錐台形状の上端部が平面で斜めに切り取られて平面形状に形成されていることが好ましい。
本発明の半導体ウェーハ支持装置は、熱処理される半導体ウェーハを裏面から水平に支持するためのピンと、該ピンを保持するホルダとを備え、該ホルダは、該ピンのピン軸が垂直方向に対して傾斜した状態であり、且つ、該ピンの上面が水平方向に対して傾斜した状態で該ピンを保持することを特徴としている。

なお、該ホルダは、該ピン軸が該半導体ウェーハの径方向内側から外側へ向かって倒れた状態で該ピンを保持するか、もしくは、該ピン軸が該半導体ウェーハの径方向外側から内側へ向かって傾斜した状態で該ピンを保持することが好ましい。
また、該ピンの上面の水平方向に対する傾斜角度αが０°＜α≦５０°に設定されていることが好ましい。

請求項１記載の本発明の半導体ウェーハ支持方法によれば、ピンは、その上面と側面とがなす角部（線状のエッジの最上部）で半導体ウェーハの裏面に接触することになるので、ピンと半導体ウェーハ裏面との接触面積を小さくすることができる。したがって、半導体ウェーハ裏面からピンへ逃げる熱量を減少させることができ、半導体ウェーハ面内の温度差が減少して、熱応力により生じるスリップ欠陥の発生を抑制することができる。

また、半導体ウェーハの重みをピン角部に作用させて、半導体ウェーハの重み等でピン角部を、線状のエッジが残りやすいように欠けさせることができる。したがって、度重なる使用によってピンが磨耗した場合でも線状のエッジが現れてピンと半導体ウェーハ裏面との接触面積の増大を回避もしくは抑制することができ、使用回数を重ねても小さい接触面積でピンと半導体ウェーハとが接触し続け、この結果、一つのピンを従来よりも長く使用することが可能になり、コストの増大を抑制することができる。

請求項２記載の本発明の半導体ウェーハ支持方法によれば、ピンは垂直状態で半導体ウェーハを支持することが可能になるので、ピンの重心がピンの基底面上に収まってピンの自重による負担を抑制することができ、その結果、ピンが折れる事態を回避することができる。
請求項３記載の本発明の半導体ウェーハ支持方法によれば、傾斜角度αをこの範囲で設定すれば、半導体ウェーハの重みをピン角部に確実に作用させて、ピン角部を、確実に、線状のエッジが残りやすいように欠けさせることができる。

請求項４記載の本発明の半導体ウェーハ支持方法によれば、既存の円柱状のピン等をそのまま本発明に利用することができて、コストの増大を抑制することができる。
請求項５記載の本発明の半導体ウェーハ支持方法によれば、半導体ウェーハの重みをピン角部に確実に作用させて、ピン角部を、確実に、線状のエッジが残りやすいように欠けさせることができる。

請求項６記載の本発明の半導体ウェーハ支持方法によれば、ピンの重心がピンの基底面上に収まるのでピンの自重による負担を抑制することができ、その結果、ピンが折れる事態を回避することができる。
請求項７記載の本発明の半導体ウェーハ支持方法によれば、半導体ウェーハが自重によりわずかに撓んだとしても、ピンと半導体ウェーハとの接触部におけるピン上面の傾斜方向と半導体ウェーハ裏面の傾斜方向とが逆になるので、ピンと半導体ウェーハ裏面との接触面積をより小さくすることができる。

請求項８記載の本発明の半導体ウェーハ支持方法によれば、半導体ウェーハが自重によりわずかに撓んだとしても、ピン上面の傾斜方向とウェーハ裏面の傾斜方向とが同一であるので、ピンを下がり勾配で傾斜させた場合に比べて接触面積が広くなり、ピン角部にかかる負担を抑制して、耐久性を向上させることができる。
請求項９記載の本発明の半導体ウェーハ支持方法によれば、材質が石英であるので、使用回数が重なるにつれ半導体ウェーハの重み等でピン角部が欠けるに当たって、ピンと半導体ウェーハ裏面との接触面積を増大させることなくピン角部を、線状のエッジが残りやすいように欠けさせることができる。

請求項１０記載の本発明の半導体ウェーハ支持用ピンによれば、このようなピンを用いて、そのピン軸を半導体ウェーハの裏面に対して直交させた状態で支持すれば、ピンは、その上面と側面とがなす角部で半導体ウェーハの裏面に接触することになり、ピンと半導体ウェーハ裏面との接触面積を小さくすることができる。したがって、半導体ウェーハ裏面からピンへ逃げる熱量を減少させることができ、半導体ウェーハ面内の温度差が減少して、熱応力により生じるスリップ欠陥の発生を抑制することができる。

また、半導体ウェーハの重みをピン角部に作用させて、半導体ウェーハの重み等でピン角部を、線状のエッジが残りやすいように欠けさせることができる。したがって、度重なる使用によってピンが磨耗した場合でも線状のエッジが現れてピンと半導体ウェーハ裏面との接触面積の増大を回避もしくは抑制することができ、使用回数を重ねても小さい接触面積でピンと半導体ウェーハとが接触し続け、この結果、一つのピンを従来よりも長く使用することが可能になり、コストの増大を抑制することができる。

請求項１１記載の本発明の半導体ウェーハ支持用ピンによれば、半導体ウェーハの重みをピン角部に確実に作用させて、ピン角部を、確実に、線状のエッジが残りやすいように欠けさせることができる。
請求項１２記載の本発明の半導体ウェーハ支持用ピンによれば、材質が石英であるので、使用回数が重なるにつれ半導体ウェーハの重み等でピン角部が欠けるに当たって、ピンと半導体ウェーハ裏面との接触面積を増大させることなくピン角部を、線状のエッジが残りやすいように欠けさせることができる。

請求項１３記載の本発明の半導体ウェーハ支持用ピンによれば、既存の円柱状のピンに若干の加工を施すだけで本発明に利用することができ、コストの増大を抑制することができる。
請求項１４記載の本発明の半導体ウェーハ支持用ピンによれば、上端部が円錐台形状である既存のピンに若干の加工を施すだけで本発明に利用することができ、コストの増大を抑制することができる。

請求項１５記載の本発明のウェーハ支持装置によれば、ピンは、ホルダにより、上面が水平方向に対して傾斜して保持されているので、上面と側面とがなす角部で半導体ウェーハの裏面に接触することとなり、ピンと半導体ウェーハ裏面との接触面積を小さくすることができる。したがって、半導体ウェーハ裏面からピンへ逃げる熱量を減少させることができ、半導体ウェーハ面内の温度差が減少して、熱応力により生じるスリップ欠陥の発生を抑制することができる。

また、半導体ウェーハの重みをピン角部に作用させて、半導体ウェーハの重み等でピン角部を、線状のエッジが残りやすいように欠けさせることができる。したがって、度重なる使用によってピンが磨耗した場合でも線状のエッジが現れてピンと半導体ウェーハ裏面との接触面積の増大を回避もしくは抑制することができ、使用回数を重ねても小さい接触面積でピンと半導体ウェーハとが接触し続け、この結果、一つのピンを従来よりも長く使用することが可能になり、コストの増大を抑制することができる。

請求項１６記載の本発明のウェーハ支持装置によれば、ホルダが、ピン軸が半導体ウェーハの径方向内側から外側へ向かって倒れた状態でピンを保持するので、ホルダの水平方向の設置位置を半導体ウェーハ面内に収めることができる。
請求項１７記載の本発明のウェーハ支持装置によれば、半導体ウェーハが自重によりわずかに撓んだとしても、ピン上面の傾斜方向とウェーハ裏面の傾斜方向とが同一であるので、ピンを下がり勾配で傾斜させた場合に比べて接触面積が広くなり、ピン角部にかかる負担を抑制して、耐久性を向上させることができる。

請求項１８記載の本発明のウェーハ支持装置によれば、半導体ウェーハの重みをピン角部に確実に作用させて、ピン角部を、確実に、線状のエッジが残りやすいように欠けさせることができる。

本発明の第１実施形態に係る半導体ウェーハ支持用ピンを備えた半導体ウェーハ支持装置の要部を示す模式的な側面図である。 本発明の第１実施形態に係る半導体ウェーハ支持装置を備えたＲＴＰ処理炉を示す模式的な断面図である。 本発明の第１実施形態に係る半導体ウェーハ支持用ピンがウェーハを裏面側から３点支持する様子を示す、ウェーハ裏面の模式的な正面図である。 本発明の第１実施形態に係る半導体ウェーハ支持用ピンが欠けた様子を示す模式図である。 本発明の第１実施形態に係る半導体ウェーハ支持用ピンと撓んだ半導体ウェーハとの接触状態を示す図であって、（ａ）はその模式的な側面図、（ｂ）はそのピンの模式的な上面図である。 本発明の第１実施形態の変形例に係る半導体ウェーハ支持用ピンと撓んだ半導体ウェーハとの接触状態を示す図であって、（ａ）はその模式的な側面図、（ｂ）はそのピンの模式的な上面図である。 本発明の第２実施形態に係る半導体ウェーハ支持用ピンを備えた半導体ウェーハ支持装置を示す模式的な側面図である。 本発明の第２実施形態の変形例に係る半導体ウェーハ支持用ピンを備えた半導体ウェーハ支持装置を示す模式的な側面図である。 本発明の第３実施形態に係る半導体ウェーハ支持用ピンを備えた半導体ウェーハ支持装置を示す模式的な側面図である。 本発明の第４実施形態に係る半導体ウェーハ支持用ピンを示す模式的な側面図である。 本発明の実施例に係る半導体ウェーハ支持用ピンの寸法を示す模式的な側面図である。 本発明の実施例に係る半導体ウェーハ支持装置の要部を示す模式的な側面図である。 本発明の実施例の結果を示す半導体ウェーハ支持用ピンの先端部の顕微鏡写真である。 従来技術に係る半導体ウェーハ支持装置を備えたＲＴＰ処理炉を示す模式的な断面図である。 従来技術に係る半導体ウェーハ支持用ピンを示す図であって、（ａ）はそのピン上端部が平面形状の上面を有するように形成されたもの、（ｂ）はそのピン上端部が球状に形成されたもの、（ｃ）はそのピン上端部が尖った形状に形成されたものをそれぞれ示す模式図である。

以下、図面により、本発明の実施の形態について説明する。
［第１実施形態］
図１〜図４を参照して、本発明の第１実施形態に係る半導体ウェーハ支持方法並びにその支持方法に用いる半導体ウェーハ支持装置及び半導体ウェーハ支持用ピンについて説明する。なお、図１〜図４の構成部材の寸法や形状は、発明を理解しやすいように適宜拡大・縮小して要部を誇張して示したものであり、推奨される構成部材の寸法や形状を厳密に定義するものではない。

＜構成＞
図２に示すように、本実施形態の支持対象となる、シリコンウェーハに代表される半導体ウェーハ（以下、単にウェーハという）Ｗは、ＲＴＰ処理炉（急速昇降温熱処理装置）１によってＲＴＰ処理されるようになっている。
ＲＴＰ処理炉１は、チャンバ２と、赤外線ランプ３と、ガス導入口４と、ガス排出口５と、ピン（半導体ウェーハ支持用ピン）６と、ピンホルダ７とを備えている。そして、チャンバ２内に雰囲気ガス８を流通させながらチャンバ２外から赤外線ランプ３により赤外線照射を行なって、ピン６によって水平に支持されたウェーハＷをＲＴＰ処理するようになっている。なお、ピン６とピンホルダ７とから、第１実施形態の半導体ウェーハ支持装置が構成されている。

詳しくは、チャンバ２は石英で形成されており、その内部でウェーハＷがＲＴＰ処理されるようになっている。
赤外線ランプ３は複数個備えられており、チャンバ２を上下から囲繞するとともに、赤外線の照射方向をチャンバ２に向けて配置されている。また、赤外線ランプ３のパワーは、個別に制御可能になっている。

ガス導入口４とガス排出口５とは、チャンバ２内に雰囲気ガス８を流通させるためにチャンバ２に形成されている。雰囲気ガス８としては、アルゴンガス、窒素ガス、アンモニアガス、アルゴンガスと窒素ガス又はアンモニアガスとの混合ガス等が使用できる。
ピン６は３個備えられており、チャンバ２内において、ウェーハＷがチャンバ２の内壁面から離間した状態で、図３に示すように、ウェーハＷを裏面Ｗ_Ｂ側から３点支持するようになっている。

また、ピン６は材質が石英で形成されている。さらに、図１に示すように、ピン６は、その上面６ａがピン軸６ｂに対して傾斜角度γで傾斜した平面形状に形成されている。傾斜角度γは、４０°≦γ＜９０°の範囲内に設定されている。なお、ピン６は、例えば、既存の円柱状のピンの上端部を平面で斜めに切り取ることで、平面形状の上面６ａを有するように形成されるのが好ましい。

ピンホルダ７は、図２に示すように、ピン６を個別に保持するために３個のピン６に対応して３個備えられている。また、各ピンホルダ７は、図１に示すように、ピン６の直径よりもわずかに大きい直径の円筒形状に形成され、且つ、その延在方向が垂直方向に一致するように形成された、ピン６が挿入される保持孔７ａを有している。そして、保持孔７ａに挿入されたピン６は、ピン軸６ｂが垂直方向に一致した状態で保持されるようになっている。

本発明の第１実施形態に係る半導体ウェーハ支持方法は、上述のようにＲＴＰ処理炉１でＲＴＰ処理されるウェーハＷを対象として、上述のピン６とピンホルダ７とを用い、次のようなステップを備えて構成されている。
まず、第１ステップで、ピン６をピンホルダ７の保持孔７ａに挿入し、ピン軸６ｂを垂直方向に一致させる。

続いて、第２ステップで、ピン上面６ａの傾斜方向について、ピン６でウェーハＷを支持した際に、ピン上面６ａがウェーハ径方向内側から外側に向かって傾斜角度α（０°＜α≦５０°）の下がり勾配で傾斜した状態になるように方向を決める。なお、第２ステップはこのように第１ステップの直後でも良いが、第１ステップと同時に行なっても良い。
その後、第３ステップで、ピン６の上面６ａと側面（周面）６ｃとがなす角部６ｄの上にウェーハＷを載せ、ピン上面６ａがウェーハ裏面Ｗ_Ｂに対して傾斜角度αで傾斜した状態、さらに、ピン上面６ａがウェーハ径方向内側から外側に向かって下がり勾配で傾斜した状態で、ウェーハＷを裏面Ｗ_Ｂ側から水平に支持する。

＜作用・効果＞
本発明の第１実施形態に係る半導体ウェーハ支持方法並びにその支持方法に用いる半導体ウェーハ支持装置及び半導体ウェーハ支持用ピンは上述のように構成されているので、以下のような作用及び効果を奏する。
ピン６は、その上面６ａと側面６ｃとがなす角部６ｄでウェーハ裏面Ｗ_Ｂに接触することになるので、ピン６とウェーハＷとの接触面積を小さくすることができる。したがって、ウェーハ裏面Ｗ_Ｂからピン６へ逃げる熱量を減少させることができ、ウェーハ面内の温度差が減少して、熱応力により生じるスリップ欠陥の発生を抑制することができる。

また、ウェーハＷの重みをピン角部６ｄに作用させて、図４に示すように、ウェーハＷの重み等でピン角部６ｄを、線状のエッジが残りやすいように欠けさせることができる。
したがって、従来技術で説明した図１５（ｂ）及び図１５（ｃ）に示すようなピン１０３によれば、度重なる使用によってピン上端部が磨耗し扁平な平面形状になったり、また、欠けが生じても、その欠けは面状に拡がって生じたりして、ピン６とウェーハＷとの接触面積が著しく増大すると考えられるが、本実施形態によれば、このような事態を回避もしくは抑制することができる。

つまり、単純に磨耗のみを考えても、図１５（ｃ）に示すような円錐状に尖った頂点で支持すれば磨耗の進行が本実施形態よりも速く、しかも、磨耗の進行とともにウェーハＷの接触面積が急増し、複数点で支持する際の各点の磨耗進行に差が生じて、安定した支持が損なわれるおそれもある。また、図１５（ｂ）に示すような球面状の頂部で支持すると、わずかに磨耗しただけで接触面積の増加が本実施形態よりも著しく拡大する。

また、欠けという点から捉えると、ピンの材質にもよるが、例えば石英のような材質でできていれば、上面や上面に隣接する側面に沿うように表面から内部に向かって欠けるといった欠け方をする。このように上面や側面に沿って欠けた場合、欠けた後も線状（通常は曲線状）のエッジが新たに形成されることになる。図１５（ｂ）及び図１５（ｃ）に示すようなピン１０３によれば、このような欠け方にはならない場合が多いと考えられる。

したがって、本実施形態によれば、使用回数を重ねて磨耗しても、欠けることで線状のエッジが現われて、線状のエッジという小さい接触面積でピン６とウェーハＷとが接触する。この結果、一つのピン６を従来よりも長く使用することが可能になり、コストの面でも有利である。
また、ピン上面６ａのウェーハ裏面Ｗ_Ｂに対する傾斜角度αを０°＜α≦５０°の範囲内にするので、ウェーハＷの重みをピンに確実に作用させることができる。なお、傾斜角度αは、０°＜α≦２５°の範囲内に（あるいは、傾斜角度γは、６５°≦γ＜９０°の範囲内に）設定されるのが好ましい。傾斜角度αが２５°より大きい場合は、傾斜角度αが２５°以下の場合と比べて、使用回数が多くなるとピン６の上端部が磨耗したり面状に拡がる欠けが生じたりしてウェーハＷとの接触面積が拡大しやすく、小さい接触面積を確保するためにピン６を交換する頻度が多くなる。

また、ピン６は垂直状態でウェーハＷを支持するので、図１に示すように、ピン６の重心６ｇがピンの基底面６ｅ上に収まってピン６の自重による負担を抑制することができ、その結果、ピンが折れる事態を回避することができる。
また、ウェーハＷが自重によりわずかに撓んだとしても、図５（ａ）に示すように、ピン６とウェーハＷとの接触部におけるピン上面６ａの傾斜方向とウェーハ裏面Ｗ_Ｂの傾斜方向とが逆になるので、図５（ｂ）に示すように、ピン６とウェーハＷとの接触面積を小さくすることができる。

［第１実施形態の変形例］
なお、第１実施形態の半導体ウェーハ支持方法において、ウェーハＷを支持しているピン６の状態が、ピン上面６ａがウェーハ径方向内側から外側に向かって下がり勾配で傾斜した状態となっているところを、ピン上面６ａがウェーハ径方向内側から外側に向かって上がり勾配で傾斜した状態になるように代えても良い。

これによれば、図６（ａ）に示すように、ウェーハＷが自重によりわずかに撓んだ際、ピン上面６ａの傾斜方向とウェーハ裏面Ｗ_Ｂの傾斜方向とが同一になるので、ピン６を下がり勾配で傾斜させた場合に比べて、図６（ｂ）に示すように接触面積が広くなり、ピン６の角部６ｄにかかる負担を抑制して、ピン６の耐久性を向上させることができる。
また、このようにピン上面６ａのウェーハ径方向に対する傾斜状態を限定することなく、ウェーハＷを支持するようにしても良い。

つまり、例えば、３個のピンは全て、その上面がウェーハ周方向の一方向に向かって下がり勾配で傾斜していても良い。
また、例えば、３個のピンのうち、あるピンは上面がウェーハ径方向内側から外側に向かって下がり勾配で傾斜し、あるピンは上面がウェーハ径方向内側から外側に向かって上がり勾配で傾斜し、あるピンは上面がウェーハ周方向に沿って傾斜していても良い。

なお、３本のピンの上面６ａの傾斜状態が統一されていれば、ピン６の欠けの状態を制御することができるという利点がある。また、３本のピンの上面６ａの傾斜状態が個別且つ自由であれば、ピン上面６ａの傾斜方向を決めるステップが不要となり、半導体ウェーハ支持方法をより簡素にすることができるという利点がある。

［第２実施形態］
次に、図７を参照して、本発明の第２実施形態の半導体ウェーハ支持方法並びにその支持方法に用いる半導体ウェーハ支持装置及び半導体ウェーハ支持用ピンについて説明する。

＜構成＞
第２実施形態の支持対象となるウェーハＷもＲＴＰ処理炉でＲＴＰ処理されるものである。このＲＴＰ処理炉は、ピン（半導体ウェーハ支持用ピン）１１とピンホルダ１２とを備えてなる半導体ウェーハ支持装置の構成以外は第１実施形態のＲＴＰ処理炉１と同様の構成である。したがって、同様の構成部材については同じ符号を付して説明を適宜省略する。

ピン１１は、第１実施形態と同様に３個備えられており、チャンバ２内において、ウェーハＷがチャンバ２の内壁面から離間した状態で、ウェーハＷを裏面Ｗ_Ｂ側から３点支持するようになっている。また、ピン１１は材質が石英で形成されている。
ここで、ピン１１は、第１実施形態と異なり、図７に示すように、その上面１１ａがピン軸１１ｂに対して直交した平面形状に形成されている。

ピンホルダ１２は、３個のピン１１に対応して３個備えられ、ピン１１を個別に保持するようになっている。そして、各ピンホルダ１２は、その延在方向が垂直方向に対して傾斜角度αで傾斜するように形成された保持孔１２ａを有している。そして、保持孔１２ａに挿入されたピン１１は、ピン軸１１ｂが垂直方向に対して傾斜角度αで傾斜した状態で保持されるようになっている。また、ピンホルダ１２は、保持孔１２ａに挿入されたピン１１でウェーハＷを支持した際に、ピン１１が垂直方向からウェーハ径方向外側に向かって倒れた状態になるように保持孔１２ａの延在方向を決めて設置されている。

傾斜角度αは、０°＜α≦５０°の範囲内に設定されている。なお、好ましくは、第１実施形態と同様の理由から、傾斜角度αは、０°＜α≦２５°の範囲内に設定されると良い。また、傾斜角度αは、ピン１１の重心１１ｇがピン１１の基底面１１ｅ上に収まるような角度に設定されていれば、ピンの自重による負担を抑制することができ、その結果、ピンが折れる事態を回避することができるため、より好ましい。

第２実施形態の半導体ウェーハ支持方法は、このようなピン１１とピンホルダ１２とを用い、次のようなステップを有して構成されている。
まず、第１ステップで、ピン１１を保持孔１２ａに挿入し、ピン軸１１ｂが垂直方向に対して傾斜角度αで傾斜した状態で保持する。
続いて、第２ステップで、ピン１１の上面１１ａと側面１１ｃとがなす角部１１ｄの上にウェーハＷを載せ、ピン上面１１ａがウェーハ裏面Ｗ_Ｂに対して傾斜角度αで傾斜した状態、さらに、ピン上面１１ａがウェーハ径方向内側から外側に向かって下がり勾配で傾斜した状態で、ウェーハＷを裏面Ｗ_Ｂ側から水平に支持する。

＜作用・効果＞
本発明の第２実施形態に係る半導体ウェーハ支持方法並びにその支持方法に用いる半導体ウェーハ支持装置及び半導体ウェーハ支持用ピンは上述のように構成されているので、第１実施形態と同様の作用及び効果を奏する。
また、既存の円柱状のピン等をそのまま本実施形態のピン１１として利用することができるので、コストの増大を抑制することができる。

また、ピンホルダ１２により、ピン１１がウェーハ径方向外側へ向かって倒れた状態でピン１１を保持するので、ピンホルダ１２の水平方向の設置位置をウェーハ面内下に収めることができる。
さらに、第１実施形態の半導体ウェーハ支持方法のようにピン上面１１ａの傾斜方向を決める必要がないので、第１実施形態の半導体ウェーハ支持方法に比べて、半導体ウェーハ支持方法を簡素にすることができる。

［第２実施形態の変形例］
なお、第２実施形態において、ウェーハＷを支持しているピン１１の状態が、ピン上面１１ａがウェーハ径方向内側から外側に向かって下がり勾配で傾斜した状態となっているところを、図８に示すように、ピン上面１１ａがウェーハ径方向内側から外側に向かって上がり勾配で傾斜した状態になるように代えても良い。

つまり、保持孔１２ａが垂直方向からウェーハ径方向内側に向かって傾斜して延びるようにピンホルダ１２を設置する。このように設置されたピンホルダ１２の保持孔１２ａにピン１１を挿入すれば、ピン１１がウェーハ径方向内側に向かって倒れた状態となり、ゆえに、ピン上面１１ａがウェーハ径方向内側から外側に向かって上がり勾配で傾斜した状態になる。

これによれば、ウェーハＷが自重によりわずかに撓んだ際、ピン上面１１ａの傾斜方向とウェーハ裏面Ｗ_Ｂの傾斜方向とが同一になるので、ピン上面１１ａをウェーハ径方向内側から外側に向かって下がり勾配で傾斜させた場合に比べて接触面積が広くなり、ピン１１の角部１１ｄにかかる負担を抑制して、ピン１１の耐久性を向上させることができる。
また、このようにピン上面１１ａのウェーハ径方向に対する傾斜状態を限定することなく、ウェーハＷを支持するようにしても良い。つまり、保持孔１２ａの延在方向を決めずにピンホルダ１２を自由に設置し、そのような延在方向を設定されていない保持孔１２ａそれぞれにピン１１を挿入するようにしても良い。

［第３実施形態］
次に、図９を参照して、本発明の第３実施形態の半導体ウェーハ支持方法並びにその支持方法に用いる半導体ウェーハ支持装置及び半導体ウェーハ支持用ピンについて説明する。

＜構成＞
第３実施形態の支持対象となるウェーハＷもＲＴＰ処理炉でＲＴＰ処理されるものである。このＲＴＰ処理炉は、ピン（半導体ウェーハ支持用ピン）２１の構成以外は第２実施形態のＲＴＰ処理炉１と同様の構成である。したがって、上記実施形態と同様の構成部材については同じ符号を付して説明を適宜省略する。

ピン２１は３個備えられており、チャンバ２内において、ウェーハＷがチャンバ２の内壁面から離間した状態で、ウェーハＷを裏面Ｗ_Ｂ側から３点支持するようになっている。また、ピン２１は材質が石英で形成されている。
また、図９に示すように、上端部２１ｕが円錐台形状に形成されている。ピン上端部２１ｕの上面２１ａは、ピン軸２１ｂに対して直交した平面形状に形成されている。なお、上端部２１ｕの高さと直径との比は特に規定されない。

ピンホルダ１２は、前述のように３個のピン２１に対応して３個備えられ、ピン２１を個別に保持するために、ピン２１が垂直方向に対して傾斜角度αで倒れた状態でピン２１を保持するように形成された保持孔１２ａを有している。また、ピンホルダ１２は、保持孔１２ａに挿入されたピン２１でウェーハＷを支持した際に、ピン２１が垂直方向からウェーハ径方向外側に向かって倒れた状態になるように保持孔１２ａの延びる方向を決めて設置されている。

傾斜角度αは、０°＜α≦５０°の範囲内に設定される。なお、好ましくは、第１実施形態と同様の理由から、傾斜角度αは、０°＜α≦２５°の範囲内に設定されると良い。また、傾斜角度αは、ピン２１の重心がピン２１の基底面上に収まるような角度に設定されていると、ピンの自重による負担を抑制することができ、その結果、ピンが折れる事態を回避することができるため、好ましい。

第３実施形態の半導体ウェーハ支持方法は、上述のピン２１とピンホルダ１２とを備えた半導体ウェーハ支持装置を用い、次のようなステップを備えて構成されている。
まず、第１ステップで、ピン２１を保持孔１２ａに挿入して、ピン２１が垂直方向に対して傾斜角度αで倒れた状態で保持する。
続いて、第２ステップで、ピン上端部２１ｕの上面２１ａと側面２１ｃとがなす角部２１ｄの上にウェーハＷを載せ、ピン上面２１ａがウェーハ裏面Ｗ_Ｂに対して傾斜角度αで傾斜した状態、さらに、ピン上面２１ａがウェーハ径方向内側から外側に向かって下がり勾配で傾斜した状態で、ウェーハＷを裏面Ｗ_Ｂ側から水平に支持する。

＜作用・効果＞
本発明の第３実施形態に係る半導体ウェーハ支持方法並びにその支持方法に用いる半導体ウェーハ支持装置及び半導体ウェーハ支持用ピンは上述のように構成されているので、第１実施形態と同様の作用及び効果を奏する。
また、上端部が円錐台形状である既存のピンを利用することができるので、コストの増大を抑制することができる。

［第３実施形態の変形例］
なお、第３実施形態において、ウェーハＷを支持するピン２１の状態が、ピン上面２１ａがウェーハ径方向内側から外側に向かって下がり勾配で傾斜した状態となっているところを、ピン上面２１ａがウェーハ径方向内側から外側に向かって上がり勾配で傾斜した状態になるように代えても良い。

つまり、保持孔１２ａがウェーハ径方向外側から内側に向かって傾斜して延びるようにピンホルダ１２を設置する。このように設置されたピンホルダ１２の保持孔１２ａにピン２１を挿入すれば、ピン２１がウェーハ径方向内側に向かって倒れた状態となり、ゆえに、ピン上面２１ａがウェーハ径方向内側から外側に向かって上がり勾配で傾斜した状態になる。

これによれば、ウェーハＷが自重によりわずかに撓んだ場合、ピン上面２１ａの傾斜方向とウェーハ裏面Ｗ_Ｂの傾斜方向とが同一になるので、ピン２１を下がり勾配で傾斜させた場合に比べて接触面積が広くなり、ピン２１の角部２１ｄにかかる負担を抑制して、ピン２１の耐久性を向上させることができる。
また、このようにピン上面２１ａのウェーハ径方向に対する傾斜状態を限定することなく、ウェーハＷを支持するようにしても良い。

［第４実施形態］
次に、図１０を参照して、本発明の第４実施形態の半導体ウェーハ支持方法並びにその支持方法に用いる半導体ウェーハ支持装置及び半導体ウェーハ支持用ピンについて説明する。

＜構成＞
第４実施形態の支持対象となるウェーハＷもＲＴＰ処理炉でＲＴＰ処理されるものである。このＲＴＰ処理炉は、図１０に示すピン（半導体ウェーハ支持用ピン）３１の構成以外は第１実施形態のＲＴＰ処理炉１と同様の構成である。したがって、上記実施形態と同様の構成部材については同じ符号を付して説明を適宜省略する。

ピン３１は３個備えられており、チャンバ２内において、ウェーハＷがチャンバ２の内壁面から離間した状態で、ウェーハＷを裏面Ｗ_Ｂ側から３点支持するようになっている。また、ピン３１は材質が石英で形成されている。
また、ピン３１は、円錐台形状もしくはテーパ形状の上端部が平面で斜めに切り取られた形状に構成されており、平面且つ楕円形状の上面３１ａを有している。上面３１ａは、ピン軸３１ｂに対して傾斜角度γで傾斜している。傾斜角度γは、４０°≦γ＜９０°になるように設定されている。なお、好ましくは、第１実施形態と同様の理由から、傾斜角度γは、６５°≦γ＜９０°になるように設定されると良い。

ピンホルダ７は、第１実施形態で説明したものであって、前述のように３個のピン３１に対応して３個備えられ、それぞれ、ピン軸３１ｂを垂直方向に一致させた状態でピン３１を保持するように形成された保持孔７ａを有している。
第４実施形態の半導体ウェーハ支持方法は、上述のピン３１とピンホルダ７とを備えた半導体ウェーハ支持装置を用い、次のようなステップを備えて構成されている。

まず、第１ステップで、ピン３１を保持孔７ａに挿入し、ピン軸３１ｂを垂直方向に一致させる。
続いて、第２ステップで、ピン上面３１ａの傾斜方向について、ピン３１でウェーハＷを支持した際に、ピン上面３１ａがウェーハ径方向内側から外側に向かって傾斜角度α（０°＜α≦５０）の下がり勾配で傾斜した状態になるように、方向を決める。なお、第２ステップはこのように第１ステップの直後でも良いが、第１ステップと同時に行なっても良い。

その後、第３ステップで、ピン上端部３１ｕの上面３１ａと側面３１ｃとがなす角部３１ｄの上にウェーハＷを載せ、ピン上面３１ａがウェーハ裏面Ｗ_Ｂに対して傾斜角度αで傾斜した状態、さらに、ピン上面３１ａがウェーハ径方向内側から外側に向かって下がり勾配で傾斜した状態で、ウェーハＷを裏面Ｗ_Ｂ側から水平に支持する。

＜作用・効果＞
本発明の第４実施形態に係る半導体ウェーハ支持方法並びにその支持方法に用いる半導体ウェーハ支持装置及び半導体ウェーハ支持用ピンは上述のように構成されているので、第１実施形態と同様の作用及び効果を奏する。

［第４実施形態の変形例］
なお、ピン上面３１ａのウェーハ径方向に対する傾斜状態を限定することなく、ウェーハＷを支持するようにしても良い。

［実施例］
以下に本発明の実施例について説明する。これは、上記第３実施形態の実施例である。そして、第３実施形態の半導体ウェーハ支持用ピンを備えた半導体ウェーハ支持装置を用いた半導体ウェーハ支持方法により支持されたウェーハＷをＲＴＰ処理炉でＲＴＰ処理し、ウェーハに生じたスリップを評価している。

図１１に示すように、ピン４０としては、円錐台形状の上端部４１と、円柱形状の本体部４２とを有しており、ピン全体の長さが１７ｍｍ、上端部４１の長さが６．５ｍｍ、本体部４２の直径が１．５ｍｍ、ピン上面の直径が０．５ｍｍに形成されたものを用いた。ピン４０の材質は石英である。
また、ピンホルダ５０としては、図１２に示すように、その延在方向が垂直方向に対して３°（α＝３°）傾斜して形成された保持孔５０ａを有したものを用いた。

そして、まずピン４０をピンホルダ５０の保持孔５０ａに挿入した。続いて、ピンの角部にウェーハＷを載せて支持した。
その後、ＲＴＰ処理炉により、処理時間６０秒、最高温度１１５０度でウェーハＷをＲＴＰ処理し、図１３に示すように、ウェーハを４万枚処理した後のピン４０の状態を調べた。その結果、ピン４０の角部に線状のエッジが残るように欠けが生じ、ピン４０とウェーハＷとの小さい接触面積を確保できていることが確認された。

さらに、ＲＴＰ処理後のウェーハについて、ウェーハ裏面からウェーハ表面まで伸展しているスリップを調べた。すると、生じたスリップのスリップ長は０〜１ｍｍの範囲に収まっていた。

＜比較例＞
なお、上記実施例と比較するために、ピン４０を傾けずにピン軸が垂直方向に一致した状態で保持し、それ以外は上記実施例と同様の条件でウェーハＷをＲＴＰ処理した。そして、このときにウェーハＷに生じたスリップについて調べると、そのスリップ長は２〜３ｍｍであった。
したがって、本発明によれば、スリップ欠陥の抑制に効果を発揮することが確認された。

［その他］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々変更することが可能である。
例えば、上記実施形態では、ピンを３個備えるようにしたが、ピンの数はこれに限定されず例えば４個であっても良い。ただし、ウェーハＷを安定して支持するとともに支持箇所を少なくする点で３個が好ましい。

また、上記実施形態では、ピンホルダ７，１２は複数のピンそれぞれに対して個別に設けられるように構成したが、ピンホルダ７，１２の構成はこれに限定されず、複数のピンで共有するピンホルダを１つ備え、その１つのピンホルダにピンを個別に保持するための保持部を複数個設けるように構成しても良い。また、保持部としては、ピンが挿入される保持孔が形成される構成に限らず、把持アームや把持リング等の把持具を設け、その把持具でピンを把持するように構成しても良い。

また、上記実施形態では、ＲＴＰ処理される半導体ウェーハを対象として説明したが、本発明は、ＲＴＰ処理される半導体ウェーハに限らず、熱処理される半導体ウェーハを対象として適用することができる。

本発明は、半導体ウェーハ並びに半導体デバイスの製造において広く利用可能である。

１ ＲＴＰ処理炉（急速昇降温熱処理装置）
２ チャンバ
３ 赤外線ランプ（ランプ）
４ ガス導入口
５ ガス排出口
６，１１，２１，３１ ピン
７，１２ ピンホルダ
８ 雰囲気ガス

Claims (18)

1. 熱処理される半導体ウェーハを裏面から複数のピンによって水平に支持する半導体ウェーハ支持方法であって、
   該ピンとして平面形状の上面を有するものを用いるとともに、該ピンの上面を該半導体ウェーハの裏面に対して傾斜させた状態として、該上面と該ピンの側面とがなす角部の上に該半導体ウェーハを載せて支持する
   ことを特徴とする、半導体ウェーハ支持方法。
2. 該ピンとして、該上面がピン軸に対して傾斜した形状であるものを用いるとともに、
   該ピン軸を該半導体ウェーハの裏面に対して直交させた状態で該半導体ウェーハを支持する
   ことを特徴とする、請求項１記載の半導体ウェーハ支持方法。
3. 該ピンの上面の該半導体ウェーハの裏面に対する傾斜角度αを、０°＜α≦５０°に設定する
   ことを特徴とする、請求項２記載の半導体ウェーハ支持方法。
4. 該ピンとして、該上面がピン軸に対して直交した形状であるものを用いるとともに、
   該ピン軸を該半導体ウェーハの裏面に対して傾斜させた状態で該半導体ウェーハを支持する
   ことを特徴とする、請求項１記載の半導体ウェーハ支持方法。
5. 該ピンの上面の該半導体ウェーハの裏面に対する傾斜角度αを、０°＜α≦５０°に設定する
   ことを特徴とする、請求項４記載の半導体ウェーハ支持方法。
6. 該傾斜角度αを、該ピンの重心が該ピンの基底面上に収まるように設定する
   ことを特徴とする、請求項５記載の半導体ウェーハ支持方法。
7. 該ピンの上面を該半導体ウェーハの径方向内側から外側に向かって下がり勾配で傾斜させた状態で該半導体ウェーハを支持する
   ことを特徴とする、請求項１〜６の何れか１項に記載の半導体ウェーハ支持方法。
8. 該ピンの上面を該半導体ウェーハの径方向内側から外側に向かって上がり勾配で傾斜させた状態で該半導体ウェーハを支持する
   ことを特徴とする、請求項１〜６の何れか１項に記載の半導体ウェーハ支持方法。
9. 該ピンとして材質が石英であるものを用いる
   ことを特徴とする、請求項１〜８の何れか１項に記載の半導体ウェーハ支持方法。
10. 熱処理される半導体ウェーハを裏面から水平に支持するために用いられる半導体ウェーハ支持用ピンであって、
    ピン軸に対して傾斜した平面形状に形成された上面を有している
    ことを特徴とする、半導体ウェーハ支持用ピン。
11. 該上面の該ピン軸に対する傾斜角度γは、４０°≦γ＜９０°である
    ことを特徴とする、請求項１０記載の半導体ウェーハ支持用ピン。
12. 材質は石英である
    ことを特徴とする、請求項１０又は１１記載の半導体ウェーハ支持用ピン。
13. 該上面は、円柱状の上端部が平面で斜めに切り取られて平面形状に形成されている
    ことを特徴とする、請求項１０〜１２の何れか１項に記載の半導体ウェーハ支持用ピン。
14. 該上面は、円錐台形状の上端部が平面で斜めに切り取られて平面形状に形成されている
    ことを特徴とする、請求項１０〜１２の何れか１項に記載の半導体ウェーハ支持用ピン。
15. 熱処理される半導体ウェーハを裏面から水平に支持するためのピンと、
    該ピンを保持するホルダとを備え、
    該ホルダは、該ピンのピン軸が垂直方向に対して傾斜した状態であり、且つ、該ピンの上面が水平方向に対して傾斜した状態で該ピンを保持する
    ことを特徴とする、半導体ウェーハ支持装置。
16. 該ホルダは、該ピン軸が該半導体ウェーハの径方向内側から外側へ向かって倒れた状態で該ピンを保持する
    ことを特徴とする、請求項１５記載の半導体ウェーハ支持装置。
17. 該ホルダは、該ピン軸が該半導体ウェーハの径方向外側から内側へ向かって傾斜した状態で該ピンを保持する
    ことを特徴とする、請求項１５記載の半導体ウェーハ支持装置。
18. 該ピンの上面の水平方向に対する傾斜角度αが、０°＜α≦５０°に設定されている
    ことを特徴とする、請求項１５〜１７の何れか１項に記載の半導体ウェーハ支持装置。