JP3777964B2

JP3777964B2 - 熱処理用基板支持具

Info

Publication number: JP3777964B2
Application number: JP2000289825A
Authority: JP
Inventors: 健夫加藤
Original assignee: Sumco Corp
Current assignee: Sumco Corp
Priority date: 2000-09-25
Filing date: 2000-09-25
Publication date: 2006-05-24
Anticipated expiration: 2020-09-25
Also published as: JP2002100667A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリコンウエーハ等の被処理基板を熱処理する際に用いられる熱処理用基板支持具に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、シリコンウエーハを熱処理する際にそのシリコンウエーハを支持する熱処理用基板支持具として図６に示すように、円盤状の支持体１の上面側に立設した複数の支持ピン２でウエーハ３を水平に支持するものが知られている。また、図７に示すように、リング状の支持体６の内周縁部に形成された水平部６ａでウエーハ７を水平に支持する熱処理用基板支持具も知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、複数の支持ピン２でウエーハ３を水平に支持し、或いは水平部６ａでウエーハ７を水平に支持して熱処理を行った場合、支持体１及び６とウエーハ３及び７の熱膨張係数の相違により、支持ピン２とウエーハ３の間、或いは水平部６ａとウエーハ７の間に滑りが生じ、その滑りに起因するウエーハ３及び７の接触する部分の表面に傷が生じ、支持ピン２或いは水平部６ａにより支持された部分に、その傷に基づく結晶転位が生じる不具合があった。
本発明の目的は、被処理基板を支持する部分における被処理基板との滑りを最小限に抑えて、滑りに起因する傷に基づく結晶転位を抑制し得る熱処理用基板支持具を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、図１に示すように、耐熱性のある複数のワイヤ２１をたるませた状態で固定した熱処理用基板の支持具であって、被処理基板１３の直径より大きいリング部材２２を備え、複数のワイヤ２１がリング部材２２に固定され、被処理基板１３の下面周縁の少なくとも三カ所を複数のワイヤ２１上に載せて被処理基板１３を水平に支持するように構成されたことを特徴とする熱処理用基板支持具である。
この請求項１に係る熱処理用基板支持具では、被処理基板１３が熱処理の際に膨張して直径が拡大すると、たるませた状態で固定されたワイヤ２１はそれ自体が熱膨張することにより、或いはたるみを伸張させることにより、被処理基板１３の下面周縁が載せられた部分がその被処理基板１３の外周縁とともに移動し、被処理基板１３の下面周縁が載せられた部分とその被処理基板１３の外周縁の間の滑りを最小限に抑える。この結果、その滑りに起因する傷の発生は最小限に抑えられ、傷に基づく結晶転位の発生は従来より抑制される。
そして、リング部材２２を備えることにより複数のワイヤ２１を比較的容易にたるませた状態で固定することができる。
【０００５】
請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明であって、図３に示すように、複数のワイヤ２１が互いに平行な一対のワイヤである熱処理用基板支持具である。
この請求項２に係る熱処理用基板支持具では、２本のワイヤを用いるのみであるので、ワイヤ２１の固定を比較的容易に行うことができる。
【０００６】
請求項３に係る発明は、請求項１に係る発明であって、図４に示すように、複数のワイヤ２１が放射状に設けられた熱処理用基板支持具である。
この請求項３に係る熱処理用基板支持具では、被処理基板１３の下面周縁のワイヤ２１上に載せる箇所又は数を比較的容易に調整することができ、図４に示すように３本のワイヤを放射状に設ければ被処理基板の下面周縁の三カ所をワイヤ２１上に載せることができる。
請求項４に係る発明は、請求項１に係る発明であって、図５に示すように、複数のワイヤ２１が格子状に設けられた熱処理用基板支持具である。
この請求項４に係る熱処理用基板支持具では、ワイヤ２１を直交させるだけなので、ワイヤ２１を固定する際の微妙な角度調整が不要になり、ワイヤ２１の固定が比較的容易に行うことができ、リング部材２２に複数のワイヤ２１を格子状に固定する場合にはそのリング部材２２の製作も比較的容易になる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１に本発明の熱処理用基板支持具２０を備えた熱処理装置１０を示す。この熱処理装置１０は加熱炉１１を有し、加熱炉１１の一側部には搬入口１１ａが形成され、他側部には搬出口１１ｂが形成される。搬入側及び搬出側にはロボットアーム１２が配設され、このロボットアーム１２は未熱処理のシリコンウエーハ１３を炉内部に搬入し、熱処理済みのシリコンウエーハ１３を炉外部に搬出可能に構成される。加熱炉１１の内部は、例えば、石英（ＳｉＯ₂ ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）等の耐熱性の高い壁部材１４で囲繞されるとともに、その壁部材１４の外側にはヒータ素線１６ａを有する加熱ヒータ１６が配設され、その加熱ヒータ１６の外側は断熱材１７で囲繞される。加熱炉１１の下部には、上面側中央部に凹状収納部１８ａが形成された基台１８が配設される。その凹状収納部１８ａの底面中央部にはシリコンウエーハ１３を載置するための固定台１９が固定され、凹状収納部１８ａの底面中央部には第１摺動孔１８ｂが形成される。
【０００８】
固定台１９は、上述した凹状収納部１８ａの底面中央部に固定された円盤形状の台本体１９ａを備え、凹状収納部１８ａに形成された第１摺動孔１８ｂと上下方向に連通する第２摺動孔１９ｂが台本体１９ａの中央部に形成される。これらの第１及び第２摺動孔１８ｂ，１９ｂは、後述する昇降体２４の上下摺動が許容される孔径に形成される。台本体１９ａの上面側には、シリコンウエーハ１３の下面側中央部と対向する位置であって、上述した第２摺動孔１９ｂを中心として、先細形状に形成した複数本（例えば、３本）の各支持突起１９ｃを円周方向に対して等間隔に隔てて立設するとともに、各支持突起１９ｃを後述するリング部材２２の内径よりも内側に配列している。
【０００９】
本発明の熱処理用基板支持具２０は固定台１９の上方に設けられ、この実施の形態における熱処理用基板支持具２０は複数のワイヤ２１とリング部材２２と支持台２３とを備える。リング部材２２は、蓄熱性及び熱伝導性が良く、耐熱性の高い炭化ケイ素（ＳｉＣ）により形成され、その表面には化学的気相堆積（ＣＶＤ）法によりＳｉＣ膜が形成される。図２に示すように、リング部材２２は、被処理基板であるシリコンウエーハ１３の直径よりも大きな内径を有し、この実施の形態ではシリコンウエーハの直径をＤとしたとき、１．０５×Ｄから１．４×Ｄの間の大きさの内径ｄを有するリング形状に形成される。このリング部材２２には、中央を中心とした１２０度毎の３カ所に厚さ方向に貫通して孔部２２ｂ（図１）が形成される。
【００１０】
図２及び図３に示すように、複数のワイヤ２１はこのリング部材２２に固定され、この実施の形態における複数のワイヤ２１は互いに平行な一対のワイヤ２１から構成される。ワイヤ２１は耐熱性を有するものであり、この例ではタングステン又はモリブデンからなるものが使用され、その直径は５０μｍ以上５ｍｍ以下、好ましくは２００μｍ以上１ｍｍ以下のものが用いられる。リング部材２２には水平方向に貫通してワイヤ用孔２２ｃが形成され、このワイヤ用孔２２ｃに連通する雌ねじ孔２２ｄが厚さ方向に形成される。ワイヤ２１の端部はワイヤ用孔２２ｃに挿通され、雌ねじ孔２２ｄに螺合された雄ねじ２５の先端によりワイヤ２１の端部はそのワイヤ用孔２２ｃに固定される。このようにワイヤ２１の端部を固定することにより複数のワイヤ２１はたるませた状態でリング部材２２に固定され、被処理基板であるシリコンウエーハ１３の下面周縁の四カ所をこの複数のワイヤ２１上に載せてシリコンウエーハ１３を水平に支持するように構成される。ワイヤのたるみ量は、シリコンウエーハ１３の下面周縁が載せられたワイヤ２１の水平方向に対する傾斜角度θが１〜４５度、好ましくは５〜２０度になるように調整され、その調整は雄ねじ２５によるワイヤ２１端部の固定位置を僅かにずらすことにより行われる。
【００１１】
図１に戻って、支持台２３は、円盤形状に形成された台本体２３ａと、上述したリング部材２２の孔部２２ｂと対向して台本体２３ａの上面側周縁部に立設された複数本の支持軸２３ｂとを備える。台本体２３ａには、前述した固定台１９の各支持突起１９ｃが遊通可能な孔部２３ｃが形成され、各支持軸２３ｂの上端部はリング部材２２の孔部２２ｂに下方から差込まれてその孔部２２ｂに係合し、各支持軸２３ｂによりリング部材２２は水平状態にかつ交換可能に支持される。
【００１２】
凹状収納部１８ａに形成された第１摺動孔１８ｂと台本体１９ａの下面中央部に形成された第２摺動孔１９ｂには、図示しない昇降装置により昇降する昇降体２４が挿通される。熱処理用基板支持具２０は昇降体２４の上端に取付けられ、昇降体２４が昇降装置により昇降することによりその昇降体２４とともに昇降するように構成される。具体的に、熱処理用基板支持具２０を構成する台本体２３ａの下面中央部に、筒状に形成した昇降体２４の上端部が固定され、台本体２３ａの下面中央部に形成した孔部２３ｄが昇降体２４と連通される。図示しない昇降装置としては、例えば、サーボモータ、エアシリンダ等が挙げられ、この昇降装置により昇降体２４を鉛直方向に上下摺動させて、熱処理用基板支持具２０が支持突起１９ｃの上端よりも下方に位置する降下位置と、加熱炉１１の中心部まで持上げられた二点鎖線で示す上昇位置とに熱処理用基板支持具２０を上下動可能に構成される。なお、図示しないが、昇降体２４は、例えば、窒素ガス等のプロセスガスをパージするためのガス供給装置に接続され、加熱炉１１の搬出側又は搬入側には、降下位置に昇降停止されたシリコンウエーハ１３に向けて冷却ガスを吐出するための噴射ノズル２６が配設される。
【００１３】
次に、上述したウエーハ熱処理装置１０によりシリコンウエーハ１３を熱処理するときの動作を説明する。先ず、熱処理開始時に於いて、図１に示すように、熱処理用基板支持具２０を降下位置に維持させた状態でロボットアーム１２により保持した未熱処理のシリコンウエーハ１３を加熱炉１１内部に搬入し、加熱炉１１に設置された固定台１９の各支持突起１９ｃ上にシリコンウエーハ１３を水平に載置する。その後加熱炉１１外部にロボットアーム１２を引出し、熱処理用基板支持具２０を垂直上昇させて、リング部材２２に固定された互いに平行な一対のワイヤ２１上にシリコンウエーハ１３の下面周縁を載せる。シリコンウエーハ１３の下面周縁の四カ所を一対のワイヤ２１上に載せた後、そのシリコンウエーハ１３を水平に支持させた状態で二点鎖線で示す上昇位置まで持上げる。同時に、筒状の昇降体２４から吐出されるプロセスガスを加熱炉１１内部にパージして、熱処理に応じたガス環境を形成した後、シリコンウエーハ１３を水平に支持した状態のまま加熱ヒータ１６により１０００℃以上に熱処理する。
【００１４】
シリコンウエーハ１３が加熱ヒータ１６により加熱されると、シリコンウエーハ１３はその熱により膨張して直径が僅かに拡大し、その外周縁は図２の実線矢印で示すように外方に向かって移動する。この時、ワイヤ２１は、ワイヤ自体が熱膨張することにより、或いはたるみを伸張させることにより、シリコンウエーハ１３の下面周縁が載せられた部分がシリコンウエーハ１３の外周縁とともに破線で示すように移動し、シリコンウエーハ１３の下面周縁が載せられた部分とそのシリコンウエーハ１３の外周縁の間の滑りを最小限に抑える。
【００１５】
シリコンウエーハ１３の熱処理が完了した後は、熱処理用基板支持具２０を垂直降下させ、リング部材２２に固定された一対のワイヤ２１により支持されたシリコンウエーハ１３を固定台１９の各支持突起１９ｃに再び載置し、固定台１９の各支持突起１９ｃよりも下方にリング部材２２を降下させた後、加熱炉１１内部にロボットアーム１２を挿入して、固定台１９の各支持突起１９ｃにより支持された熱処理済みのシリコンウエーハ１３をロボットアーム１２により保持し、その保持されたシリコンウエーハ１３を搬出するとき噴射ノズル２６から吐出される冷却ガスを吹き付けて冷却処理し、加熱炉１１外部にロボットアーム１２を引出して熱処理済みのシリコンウエーハ１３を次の処理工程に移送する。
【００１６】
なお、上述した実施の形態では、複数本の各支持軸２３ｂ上部に設けられたリング部材２２に複数のワイヤ２１を固定したが、被処理基板であるシリコンウエーハ１３の下面周縁を載せて水平に支持可能である限り、リング部材を用いることなく、複数のワイヤを各支持軸２３ｂの上部にたるませた状態で直接架設しても良い。
【００１７】
また、上述した実施の形態では、互いに平行な一対のワイヤ２１から構成された複数のワイヤ２１を説明したが、複数のワイヤ２１は図４に示すように放射状に設けても良く、図５に示すように格子状に設けてもよい。複数のワイヤ２１を放射状に設ければ、被処理基板の下面周縁のワイヤ２１上に載せる箇所又は数を比較的容易に調整することができ、図４に示すように３本のワイヤを放射状に設ければ被処理基板の下面周縁の三カ所をワイヤ２１上に載せることができる。一方、複数のワイヤ２１を直交させて格子状に設ければ、ワイヤ２１を固定する際の微妙な角度調整が不要になり、ワイヤ２１の固定が比較的容易に行うことができ、リング部材に複数のワイヤを格子状に固定する場合にはそのリング部材の製作も比較的容易になる。
更に、上述した実施の形態では、被処理基板としてシリコンウェーハを挙げたが、被処理基板は、ＧａＰウェーハ，ＧａＡｓウェーハ等でもよく、ウェーハの外径は８インチ及び６インチに限らずその他の外径を有するものでもよい。
【００１８】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、耐熱性のある複数のワイヤをたるませた状態で固定し、被処理基板の下面周縁の少なくとも三カ所を複数のワイヤ上に載せて被処理基板を水平に支持するように構成したので、被処理基板が熱処理の際に膨張して直径が拡大すると、たるませた状態で固定されたワイヤはそれ自体が熱膨張することにより、或いはたるみを伸張させることにより、被処理基板の下面周縁が載せられた部分がその被処理基板の外周縁とともに移動し、被処理基板の下面周縁が載せられた部分とその被処理基板の外周縁の間の滑りを最小限に抑える。この結果、その滑りに起因する傷の発生も最小限に抑えられ、傷に基づく結晶転位の発生を従来より抑制することができる。
【００１９】
また、被処理基板の直径より大きいリング部材を更に備え、複数のワイヤをリング部材に固定すれば、複数のワイヤを比較的容易にたるませた状態で固定することができ、互いに平行な一対のワイヤを用いればその固定を比較的容易に行うことができる。一方、複数のワイヤを放射状に設ければ、被処理基板の下面周縁のワイヤ上に載せる箇所又は数を比較的容易に調整することができ、複数のワイヤを格子状に設ければ、ワイヤを直交させるだけなので、ワイヤを固定する際の微妙な角度調整が不要になり、ワイヤの固定を容易に行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の基板支持具を含む熱処理装置の構成を示す縦断面図。
【図２】図１のＡ部拡大断面図。
【図３】リング部材に平行な一対のワイヤが固定された基板支持具の平面図。
【図４】リング部材に複数のワイヤが放射状に固定された基板支持具の平面図。
【図５】リング部材に複数のワイヤが格子状に固定された基板支持具の平面図。
【図６】 (a)複数の支持ピンで被処理基板を支持する従来の基板支持具の平面図。
(b)その従来の基板支持具を示す(a)のＢ−Ｂ線断面図。
【図７】 (a)水平部で被処理基板を支持する従来の基板支持具の平面図。
(b)その従来の基板支持具の縦断面図。
【符号の説明】
１３シリコンウエーハ（被処理基板）
２０熱処理用基板支持具
２１ワイヤ
２２リング部材

Claims

耐熱性のある複数のワイヤ(21)をたるませた状態で固定した熱処理用基板の支持具であって、
被処理基板 (13) の直径より大きいリング部材 (22) を備え、
前記複数のワイヤ (21) が前記リング部材 (22) に固定され、
前記被処理基板(13)の下面周縁の少なくとも三カ所を前記複数のワイヤ(21)上に載せて前記被処理基板(13)を水平に支持するように構成された
ことを特徴とする熱処理用基板支持具。
複数のワイヤ(21)が互いに平行な一対のワイヤである請求項１記載の熱処理用基板支持具。
複数のワイヤ(21)が放射状に設けられた請求項１記載の熱処理用基板支持具。
複数のワイヤ(21)が格子状に設けられた請求項１記載の熱処理用基板支持具。