JP3510416B2 - 熱処理用ボ−ト - Google Patents

熱処理用ボ−ト

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JP3510416B2
JP3510416B2 JP05667696A JP5667696A JP3510416B2 JP 3510416 B2 JP3510416 B2 JP 3510416B2 JP 05667696 A JP05667696 A JP 05667696A JP 5667696 A JP5667696 A JP 5667696A JP 3510416 B2 JP3510416 B2 JP 3510416B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、複数の被処理基板
を保持して縦型熱処理炉内にて熱処理するための熱処理
用ボ−トに関する。
【0002】
【従来の技術】半導体ウエハ(以下「ウエハ」という)
の製造プロセスの一つとして酸化膜の形成やドーパント
の拡散などを行うために高温下で熱処理を行うプロセス
がある。この種の熱処理をバッチ式で行う熱処理装置と
しては外気の巻き込みが少ないなどの理由から縦型熱処
理装置が多く使用されるようになってきている。
【0003】縦型熱処理装置では、多数のウエハを各々
ほぼ水平な状態で上下に間隔をおいて塔載し、熱処理炉
に対してロード、アンロードを行うための縦長の熱処理
用ボート(ウエハボートとも呼ばれる)が用いられる。
この熱処理用ボートは、天板及び底板の間に例えば6本
の円柱形状の石英製の支柱を設け、この支柱に支柱の軸
と直交する溝部を軸方向に間隔をおいて多数形成して構
成される。図15は一本の支柱11とウエハとの位置関
係を示す図であり、ウエハWは、その周縁部が溝部12
の中に挿入されてほぼ水平に保持される
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上述の熱処理用ボート
にあっては、図16に示すように溝部12の部分の外側
の支柱11の断面形状が半円に近い形状になるため、こ
の部分がレンズとして作用し、ウエハWの外周縁の内側
近傍位置に焦点を結んでしまう。ところで熱処理炉内の
ヒータからの熱線は、高温になる程波長が短くなるので
石英を透過しやすくなる。一方熱処理時のプロセス温度
は、熱処理の種類によっても異なるが、通常500℃を
越えるため、レンズ効果が顕著になる。
【0005】ヒータからの熱線がウエハW上に焦点を結
んだとしても、プロセス時にはヒータの温度とウエハW
の温度とが平衡を保っているので即ち両者の温度がほと
んど同じなのでヒ−タとウエハとの間の熱の移動はほと
んどなく、従ってこのときは、焦点部分とそれ以外の部
分との温度差はほとんど生じない。しかしながら熱処理
炉内を昇温するときには図17の実線aに示すようには
じめにヒータパワーを大きくしているのでヒータの温度
はウエハの温度よりも高くなる。なお点線bはウエハ上
の局部加熱された温度、実線cはその他の領域の温度で
ある。この場合ヒータとウエハの間で温度差に応じた熱
量の移動が生じるのでウエハW上では前記焦点の部分つ
まり局部輻射された部分がヒータパワーに追従して点線
bに示すように昇温するため、焦点以外の他の領域の昇
温カ−ブ(実線c)と比較して分かるように局部輻射さ
れた部分は、他の領域に比べて高温になり、スリップな
どのダメージの原因になるおそれがある。
【0006】スリップは、ウエハ上に前記支柱11に支
持されている個所の付近において発生する損傷であり、
目視では確認しづらい程度の微小な断層である。本発明
者は、因果関係は把握しきれていないが、スリップの発
生位置と焦点を結ぶ位置とが近いという事実を把握して
いる。ウエハは大口径化により自重が大きくなり、内部
応力が大きくなってきているので、いずれにしてもウエ
ハWの面内温度不均一に基づく熱歪応力が発生すること
は、スリップなどの損傷を防止する上で不利である。
【0007】本発明は、このような事情の下になされた
ものであり、その目的は被処理基板が局所的に高温にな
ることを防止し、スリップなどの損傷を抑えることので
きる熱処理用ボートを提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、光透
過性の材質よりなる複数の支柱の各々に支柱の軸方向と
直交する溝部を互いに前記軸方向に間隔をおいて複数形
成すると共に、被処理基板の周縁部を前記溝部内に挿入
してこれら溝部により複数の被処理基板をほぼ水平に夫
々保持するように構成され、、縦型熱処理炉内にて被処
理基板を熱処理するために用いられる熱処理用ボ−トに
おいて、前記複数の全ての支柱は、管状体または管状体
を縦割りに分割した円弧状分割体により構成され、前記
溝部は、前記管状体または前記管状体を縦割りに分割し
た円弧状分割体において被処理基板が保持される側の周
面から熱処理用ボートの外側に向かって管状体の直径付
近まで切り込まれて形成され、管状体のほぼ半分に相当
する部分が切り込まれずに残っていることを特徴とする
熱処理用ボ−ト。
【0009】請求項2の発明は、光透過性の材質よりな
る複数の支柱の各々に支柱の軸方向と直交する溝部を互
いに前記軸方向に間隔をおいて複数形成すると共に、被
処理基板を支持するためのリング状の支持体の周縁部を
前記溝部内に挿入して前記支持体をほぼ水平になるよう
に当該溝部に固定して構成され、縦型熱処理炉内にて被
処理基板を熱処理するために用いられる熱処理用ボ−ト
において、前記複数の全ての支柱は、管状体または管状
体を縦割りに分割した円弧状分割体により構成され、前
記溝部は、前記管状体または前記管状体を縦割りに分割
した円弧状分割体において被処理基板が保持される側の
周面から熱処理用ボートの外側に向かって管状体の直径
付近まで切り込まれて形成され、管状体のほぼ半分に相
当する部分が切り込まれずに残っていることを特徴とす
る熱処理用ボ−ト。
【0010】
【発明の実施の形態】図1は本発明の実施の形態に係る
熱処理用ボートを含む縦型熱処理装置の一部を示す概観
斜視図、図2は熱処理用ボートの横断面図である。熱処
理用ボート2はこの実施の形態では被処理基板例えばウ
エハを熱処理するために用いられるのでウエハボートと
呼ぶことにすると、ウエハボート2は上下に互いに対向
して配置された円形の天板21及び底板22を備え、こ
れらの間に光透過性材料例えば石英よりなる6本の支柱
3(3A〜3F)が設けられている。6本の支柱3(3
A〜3F)は、ウエハWの輪郭に沿って配置され、2本
の支柱3A、3Bの間からウエハWが進入するように配
置されている。これら支柱3(3A〜3F)は、例えば
外径が20mm、肉厚が4mmの管状体(中空パイプ)
よりなる。
【0011】そして前記支柱3(3A〜3F)の各々に
は、支柱3の軸方向と直交する多数の溝部4が前記軸方
向に間隔をおいて形成されている。この溝部4は、図2
及び図3に示すように支柱3である管状体の外面から管
壁の内側まで、例えば管状体の直径部分付近まで切り込
まれて形成されており、溝部4の上下幅L(図4参照)
はウエハWが受け渡し時に上下できる長さを見込んで例
えば3.35mmの大きさとされ、溝部4の配列ピッチ
P(図4参照)は、例えば6.35mmとされる。
【0012】以上のように構成されたウエハボート2
は、図1に示すように保温筒23の上に着脱自在に装着
されており、この保温筒23はボートエレベータ24上
に載置されている。このウエハボート2の上方側には縦
型熱処理炉5が配置されている。縦型熱処理炉5は、図
2に一部を示すように石英よりなる反応管51、及び断
熱体の内面に前記反応管51を囲むように設けられた抵
抗発熱体よりなるヒータ52などからなる。なお図1中
53は処理ガス供給管、54は排気管である。
【0013】次に上述実施の形態の作用について説明す
る。先ず搬送アーム20により処理前のウエハWをウエ
ハボート2の支柱3A、3Bの間から当該ボート2内に
進入させ、支柱3A、3Bの各溝部4にウエハWの周縁
部を挿入し、搬送ア−ム20をわずかに下降させること
によりウエハWがウエハボート2に受け渡される。
【0014】即ちウエハWの周縁部が支柱3の溝部4内
に挿入され、前記周縁部の下面が溝部4における支柱3
(管状体)の管壁部分の上面により保持される。
【0015】このような受け渡しをウエハボート2の上
段側から順次行い、ウエハボート2に所定枚数例えば1
50枚搭載した後ボートエレベータ24を上昇させてウ
エハWを縦型熱処理炉5内にロードする。例えば800
℃の温度で熱処理を行う場合には縦型熱処理炉5内は例
えば600℃に加熱されており、ウエハWがロードされ
た後ヒータパワーを大きくしてヒータ52を昇温させ
る。これによりヒータ52からの輻射熱(熱線)が反応
管51の管壁を透過し、ウエハWがこの輻射熱により加
熱され、例えば800℃の温度まで加熱されたところで
所定の熱処理例えば酸化処理が行われる。
【0016】このような実施の形態によれば、支柱3A
〜3Fとして管状体を用いているので、溝部4の外面側
の支柱3の管壁部分は、従来問題となっている溝部4を
通る熱線(光線)からみれば凹レンズとして働くので熱
線は発散し、局部輻射を避けることができる。このため
炉内の昇温時にウエハWの周縁部が局部的に加熱される
ことを防止でき、スリップなどの損傷の発生を抑えるこ
とができる。
【0017】ここで図5〜図12に従来用いていた円柱
状の支柱(図5〜図8)と上述実施の形態で用いた管状
体よりなる支柱(図9〜図12)との夫々について溝部
を通る光のパスについてコンピュータによりシミュレー
ションを行った結果を示す。図において点線は、支柱の
外側の熱源から輻射される光のパスであり、溝部の横断
面に平行に光が透過した場合についてシミュレーション
を行っている。
【0018】図5〜図8からわかるように従来のように
溝部の外側の支柱の形状が半円状の場合にはウエハの周
縁部近傍に焦点を結び、昇温時においてヒータ22の温
度がウエハWの温度よりも高いときには、焦点を結んだ
領域の温度が他の領域の温度よりも高くなる。ただし実
際には、溝部の斜め上方から溝部の外側に入射した熱線
群がウエハ表面上に焦点を結び、その入射角に応じてウ
エハ上の焦点の径方向の位置は多少すれるので、焦点を
結ぶ領域は、多少径方向に広がったものになる。これに
対して図9〜図12からわかるように本実施の形態のよ
うに溝部の外側の支柱の形状が、内側が凹状の円弧形状
である場合焦点を結ばず、従ってウエハの局部的な加熱
が起こらない。
【0019】以上において本発明では、支柱の材質は光
透過性のものであれば効果があり、石英に限らずポリシ
リコンであってもよい。また支柱は完全な管状に限ら
ず、例えば図13(a)、(b)に示すように管状体を
縦割りに分割した分割体であってもよい。
【0020】更にウエハボート2としては、支柱の溝部
にウエハを直接載せるタイプのものに限らず、図14に
示すようにリング状の支持部材6の周縁部を溝部4に載
せ、この支持部材6の上にウエハWを載せる、リングボ
ードなどと呼ばれているタイプのものであってもよい。
【0021】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、ウエハの
局部的な加熱を防止でき、スリップなどの損傷を抑える
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係る熱処理用ボートを縦
型熱処理炉と共に示した斜視図である。
【図2】上記熱処理用ボートを示す横断面図である。
【図3】上記熱処理用ボートの一部を拡大して示す横断
面図である。
【図4】上記熱処理用ボートの一部を拡大して示す斜視
図である。
【図5】従来の熱処理用ボートに係る光のパスをシミュ
レーションにより計算した結果を示す説明図である。
【図6】従来の熱処理用ボートに係る光のパスをシミュ
レーションにより計算した結果を示す説明図である。
【図7】従来の熱処理用ボートに係る光のパスをシミュ
レーションにより計算した結果を示す説明図である。
【図8】従来の熱処理用ボートに係る光のパスをシミュ
レーションにより計算した結果を示す説明図である。
【図9】本発明の実施の形態に係る熱処理用ボートに係
る光のパスをシミュレーションにより計算した結果を示
す説明図である。
【図10】本発明の実施の形態に係る熱処理用ボートに
係る光のパスをシミュレーションにより計算した結果を
示す説明図である。
【図11】本発明の実施の形態に係る熱処理用ボートに
係る光のパスをシミュレーションにより計算した結果を
示す説明図である。
【図12】本発明の実施の形態に係る熱処理用ボートに
係る光のパスをシミュレーションにより計算した結果を
示す説明図である。
【図13】本発明の他の実施の形態に係る支柱の溝部を
示す横断面図である。
【図14】本発明の更に他の実施の形態に係る熱処理用
ボートの一部を示す縦断側面図である。
【図15】従来の熱処理用ボートの支柱を示す斜視図で
ある。
【図16】従来の熱処理用ボートの支柱を示す横断面図
である。
【図17】ヒータパワーとウエハの温度との経時変化を
示す特性図である。
【符号の説明】
2 ウエハボート 3、3A〜3D 支柱 21 天板 22 底板 4 溝部 5 縦型熱処理炉 51 反応管 52 ヒータ 6 リング状の支持部材

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光透過性の材質よりなる複数の支柱の各
    々に支柱の軸方向と直交する溝部を互いに前記軸方向に
    間隔をおいて複数形成すると共に、被処理基板の周縁部
    を前記溝部内に挿入してこれら溝部により複数の被処理
    基板をほぼ水平に夫々保持するように構成され、、縦型
    熱処理炉内にて被処理基板を熱処理するために用いられ
    る熱処理用ボ−トにおいて、 前記複数の全ての支柱は、管状体または管状体を縦割り
    に分割した円弧状分割体により構成され、 前記溝部は、前記管状体または前記管状体を縦割りに分
    割した円弧状分割体において被処理基板が保持される側
    の周面から熱処理用ボートの外側に向かって管状体の直
    径付近まで切り込まれて形成され、管状体のほぼ半分に
    相当する部分が切り込まれずに残っていることを特徴と
    する熱処理用ボ−ト。
  2. 【請求項2】 光透過性の材質よりなる複数の支柱の各
    々に支柱の軸方向と直交する溝部を互いに前記軸方向に
    間隔をおいて複数形成すると共に、被処理基板を支持す
    るためのリング状の支持体の周縁部を前記溝部内に挿入
    して前記支持体をほぼ水平になるように当該溝部に固定
    して構成され、縦型熱処理炉内にて被処理基板を熱処理
    するために用いられる熱処理用ボ−トにおいて、 前記複数の全ての支柱は、管状体または管状体を縦割り
    に分割した円弧状分割体により構成され、 前記溝部は、前記管状体または前記管状体を縦割りに分
    割した円弧状分割体において被処理基板が保持される側
    の周面から熱処理用ボートの外側に向かって管状体の直
    径付近まで切り込まれて形成され、管状体のほぼ半分に
    相当する部分が切り込まれずに残っていることを特徴と
    する熱処理用ボ−ト。
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