JPH0992625A - 熱処理用ボ−ト - Google Patents

熱処理用ボ−ト

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JPH0992625A
JPH0992625A JP26653195A JP26653195A JPH0992625A JP H0992625 A JPH0992625 A JP H0992625A JP 26653195 A JP26653195 A JP 26653195A JP 26653195 A JP26653195 A JP 26653195A JP H0992625 A JPH0992625 A JP H0992625A
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wafer
heat treatment
substrate
peripheral edge
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Satoru Osawa
哲 大沢
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Tokyo Electron Ltd
Tokyo Electron Tohoku Ltd
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Tokyo Electron Ltd
Tokyo Electron Tohoku Ltd
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B31/00—Diffusion or doping processes for single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure; Apparatus therefor
    • C30B31/06—Diffusion or doping processes for single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure; Apparatus therefor by contacting with diffusion material in the gaseous state
    • C30B31/14—Substrate holders or susceptors
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
    • C30B25/02—Epitaxial-layer growth
    • C30B25/12—Substrate holders or susceptors

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 被処理基板例えば半導体ウエハを熱処理する
ときに発生するスリップと呼ばれる表面欠陥をなくすこ
と。 【解決手段】 垂立する４本の支柱４１〜４４にウエハ
支持部材５を各々上下に間隔をおいて設ける。ウエハ支
持部材５は、リング体５０の内周縁に沿って環状の突状
部５１を設けると共に、外周縁に沿って壁部５２を設け
て構成される。ウエハＷは反りの有無に拘らずウエハ支
持部材５の突状部５１により、外周縁よりも内方側の位
置で確実に支持され、ウエハＷの自重による荷重は突状
部５１全体に分散されるので、支持部分の特定箇所への
応力の集中が抑えられ、スリップの発生が抑制される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハなど
の被処理基板に対して熱処理を行うために用いられる熱
処理用ボートに関する。
【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１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。この熱処理を行う縦型熱処理装置において
は、多数のウエハを上下に間隔をおいて搭載する熱処理
用ボートによりウエハが熱処理炉にロードされ、所定の
熱処理が行なわれる。このような熱処理用ボートでは、
従来４本の支柱に支持溝を形成し、この支持溝にてウエ
ハを保持させることにより、ウエハの外周縁部の４点を
支持するようにしていた。
【０００３】しかし後述の理由からウエハの外周縁部の
３点を支持する構成が開発されている。図８は３点支持
の熱処理用ボート１を示すものであるが、この熱処理用
ボート１は、断熱材である保温筒１０の上に設けられ、
上下にそれぞれ対向して配置された円形の天板１１ａ及
び底板１１ｂの間に、例えば石英よりなる３本の支柱１
２を設け、この支柱１２にウエハＷの外周縁部下面を支
持する支持溝を形成して構成される。図中１３は搬送ア
ームである。
【０００４】ここで４点支持よりも３点支持が優れてい
る点について、熱処理時のスリップ現象に関連させて簡
単に述べる。ウエハの熱処理プロセスの中には、例えば
ウエハにイオン注入を行った後に、注入されたドーパン
ト（不純物イオン）を所定の深さまで拡散させるために
１２００℃程度の高温で長時間加熱する場合がある。ウ
エハの基材がシリコンである場合には、シリコンの融点
が１４１０℃であることから１２００℃の温度下ではシ
リコンウエハの降伏応力も極端に小さくなっている。
【０００５】一方、ウエハは大口径化が進みつつあり、
そのサイズは６インチから８インチへ移行し始めてお
り、さらには１２インチへの移行も検討されている。こ
のようにウエハが大口径化してくると、上述のようにウ
エハの基材の融点に近い温度で熱処理を行ったときに、
熱処理用ボートの支柱により支持されている個所の付近
において、スリップと呼ばれる結晶欠陥がウエハに発生
しやすい。このスリップは、目視では確認しにくい程度
の微小な断層であり、拡大鏡や顕微鏡などにより見るこ
とができる。スリップが発生する原因としては、ウエ
ハの自重による内部応力、ウエハの面内温度不均一に
基づく熱歪応力、が推定原因として挙げられている。
【０００６】ここでウエハを４点支持により支持する場
合には、ウエハには規格値内での反りや加熱時の温度分
布に基づく反りがあり、一方支柱の支持溝の加工におい
ても製作上の誤差があるため、４点あるウエハの支持点
の１ヶ所が離れてウエハの支持点が３点になってしまう
現象が生じる。この際支柱の配置によって各支持点の荷
重はアンバランスになるので、支持点の１ヶ所にウエハ
の自重による荷重が加わって過大な応力の集中が起こ
り、スリップが発生しやすい。
【０００７】これに対して３点支持の熱処理用ボ−ト１
では、ウエハＷを周方向にほぼ３等分した位置の３点で
支持することにより、ウエハＷに反りがあっても各支柱
により確実に支持し、これによってウエハＷの自重によ
る荷重を分散させ、支持点の１ヶ所に応力が集中するこ
とができる利点がある。
【０００８】一方支持溝にウエハを保持させる構造の他
に、図９に示すように支柱に平らな支持面を備えたリン
グ状の支持部材１５を配置し、この上にウエハＷを載置
するようにした熱処理用ボート１４が実施されている。
この熱処理用ボート１４では、ウエハＷの外周縁部を支
持部材１５により面接触で支持するようにして、支持箇
所付近におけるウエハＷの自重による内部応力を４点で
支持する場合よりも緩和させウエハＷに反りがあって
も、支持面が広いため１ヶ所に大きな荷重がかかること
を防止している。また支持部材１５の外周縁部に遮熱用
の壁部１６を設け、ウエハＷの外周縁部の過熱を防いで
熱歪応力の発生を抑えるようにしている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述のウ
エハＷを３点で支持する構成の熱処理用ボート１では、
ウエハの自重を３点の支持部に分散させているものの、
ウエハは外周縁部の３ヶ所のみで支持されるため、ウエ
ハＷが超大口径化して例えば１２インチものサイズにな
ると、ウエハの自重も相当大きく、このためウエハＷの
外周縁部において、支持点よりも内方側のウエハＷの重
量に相当する大きなモ−メントが作用して支持点付近に
おける応力が過大になる。またウエハを昇温させるとき
に熱処理用ボート１の支柱１２を経由して熱が出入りす
るため、ウエハの中心部と周縁部との間に温度差が生じ
て熱歪応力が発生してしまい、これらの総和により結果
としてスリップが発生するおそれもある。
【００１０】一方リング状の支持部材１５にてウエハＷ
を支持する熱処理用ボート１４では壁部１６により、ウ
エハＷの外周縁部の過熱を防いで熱歪応力の発生を抑え
ていると共に、平らな支持面によりウエハＷの外周縁及
びそれよりも若干内方側の領域を面接触で支持するよう
にしており、このためウエハＷの外周縁部を３点あるい
は４点を支持する場合に比べてウエハＷに発生する応力
は小さいと考えられる。しかしながらウエハＷの反りや
支持部材１５の加工の精度により、図１０に示すように
ウエハＷの支持点が外周部に移動する場合があり、図１
１はウエハＷが湾曲した状態を示す斜視図であるが、こ
のようにウエハに変形が生じた場合には、特に図１０に
示す支持点の移動が発生しやすい。そして支持点が移動
すると、支持部材１５との接触面が小さくなり、１２イ
ンチの超大口径のウエハＷでは、やはり既述のようにウ
エハＷの外周縁部に大きなモ−メントが作用して支持部
材１５との接触部分に自重による応力が集中し、結局ス
リップの発生が避けられなかった。
【００１１】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を熱処理する場合にス
リップの発生を軽減することのできる熱処理用ボートを
提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、支柱
に支持部材を各々上下に間隔をおいて設け、前記被処理
基板を支持部材に支持させて縦型熱処理炉内に搬入出す
る熱処理用ボ−トにおいて、前記支持部材は、被処理基
板の外周縁よりも内方側の部位を支持する位置に、上方
に突出する突状部を備え、この突状部により前記被処理
基板を支持するものであることを特徴とする。
【００１３】請求項２の発明は、支柱にリング体よりな
る支持部材を各々上下に間隔をおいて設け、前記被処理
基板を支持部材に支持させて縦型熱処理炉内に搬入出す
る熱処理用ボ−トにおいて、前記リング体は、被処理基
板の外周縁よりも内方側の部位を支持する位置に、上方
に突出する突状部を備え、この突状部により前記被処理
基板を支持するものであることを特徴とする。
【００１４】請求項３の発明は、請求項１または２記載
の発明において、突状部は、被処理基板の周方向に沿っ
てリング状に形成されたことを特徴とする。
【００１５】請求項４の発明は、請求項１または２記載
の発明において、突状部は被処理基板の周方向の３箇所
の位置に間隔をおいて形成されたことを特徴とする。
【００１６】請求項５の発明は、請求項１、２、３また
は４記載の発明において、支持部材の外周縁に沿って、
被処理基板よりも高い壁部を設けたことを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。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、図３は熱処理用ボートの一部を示す図であ
る。この実施例の熱処理用ボート３は、被処理基板であ
るウエハを熱処理するために用いられるものであり、以
下熱処理用ボートをウエハボート、支持部材をウエハ支
持部材と呼ぶことにする。
【００１８】ウエハボート３は、上下にそれぞれ対向し
て配置された円形の例えばＳｉＣからなる天板３１及び
底板３２を備え、これらの間に例えば４本のＳｉＣやポ
リシリコンよりなる支柱４１〜４４が固定されている。
これらの支柱のうち、２本の支柱４１、４２については
後述するウエハＷの進入方向（図中矢印で示す）手前側
の左右位置を夫々支持し、また残りの２本の支柱４３、
４４についてはウエハＷの進入方向奥側の左右位置を夫
々支持するような位置関係に配置されている。
【００１９】天板３１と底板３２との間には、例えば１
５０枚のウエハ支持部材５が所定の間隔をおいて平行に
配置されており、これら支持部材５の材質は、ウエハＷ
がシリコンウエハである場合には、例えばポリシリコン
が用いられる。各ウエハ支持部材５は、図２に示すよう
に、リング体５０の上面に内周縁に沿って、上方に突出
する環状の突状部５１を形成すると共に、リング体５０
の外周縁に壁部５２を形成した形状をなしている。ウエ
ハ支持部材５の大きさは、リング体５０の外径（壁部の
内径）Ｌ１はウエハＷの外径よりも大きく、またリング
体５０の内径（突状部５１の内径）Ｌ２は後述するウエ
ハＷの移し替え処理の際に、突き上げ機構が突状部５１
の内部空間を通過できる大きさに設定されており、例え
ば１２インチのウエハＷを支持する場合は、Ｌ１＝３０
４ｍｍ、Ｌ２＝２００ｍｍ程度に設定される。
【００２０】また突状部５１の高さＬ３は、ウエハＷに
反りがあってもウエハＷの外周縁部がリング体５０に接
しないように、例えば１２インチのウエハＷを支持する
場合は０．３〜０．４ｍｍ程度に設定されており、壁部
５２の高さＬ４は、突状部５１にウエハＷを支持させた
ときに、壁部５２がウエハＷの上面よりも高い位置とな
るように、例えば１．５ｍｍ程度に設定される。これら
のウエハ支持部材５は、その外周縁が図４に示すように
各支柱４１〜４４に設けた４つの溝部４５に挿入されて
当該溝部４５の底面に水平に保持され、かつ溝部４５の
側面に当接するように、各支柱４１〜４４に取り付けら
れている。
【００２１】以上のように構成されたウエハボート３
は、図１に示すように下部にフランジ部２０を備えた保
温筒２の上に着脱自在に装着されており、この保温筒２
はボートエレベータ２１上に載置されている。このウエ
ハボート３の上方側には縦型炉６が配置されている。６
１は縦型炉６内の図では見えない反応管内に所定のガス
を供給するガス供給管、６２は反応管内を排気する排気
管である。
【００２２】次に上述の作用について説明する。先ず別
の領域においてウエハボート３へのウエハＷの受け渡し
を行うが、このとき図示しない突上げ機構をウエハ支持
部材５の突状部５１の内部空間を通過するように上昇さ
せ、この突上げ機構上に一旦ウエハＷを図示しない搬送
アームにより載置し、次いで突上げ機構を下降させるこ
とにより、ウエハ支持部材５の突状部５１上にウエハＷ
を受け渡す。この際ウエハＷは、周縁部から内方側の部
位がウエハ支持部材５の突状部５１の上面に面接触され
る。
【００２３】このようなウエハＷの受け渡しを例えばウ
エハボート３の上段側から順次行い、ウエハボート３に
所定枚数例えば１５０枚搭載した後、ボートエレベータ
２２上の保温筒２０の上にウエハボート３を移載し、ボ
ートエレベータ２２を上昇させてウエハＷを縦型炉６内
にロードする。例えば約１２００℃の温度で熱処理を行
う場合は、縦型炉６内は例えば約８００℃に加熱されて
おり、ウエハＷがロードされた後約１２００℃まで昇温
され、所定の熱処理が行われる。その後ボートエレベー
タ２２が下降して、ウエハＷがアンロードされ、ウエハ
ボート３が別の領域に移し変えられて、上述と逆の操作
でウエハＷがウエハボート３から取り出される。
【００２４】このような実施の形態によれば、各ウエハ
Ｗは反りがなければ図４（ａ）に示すように外周縁部よ
り内方側の位置でウエハ支持部材５の突状部５１の上面
と接触し、接触面の全体で支持されるので、ウエハＷの
自重による荷重は前記接触面全体に分散される。またウ
エハＷは外周縁部よりも内方側の位置で支持されるの
で、外周縁部において支持される場合よりもモーメント
が小さくなり、このため支持点における荷重による応力
は小さくなる。この結果ウエハＷの１ヶ所に大きな荷重
が加わって過大な応力が集中することはないので、スリ
ップの発生原因を軽減することができる。
【００２５】ここで突状部５１の高さは、上述のように
ウエハＷの反りを考慮に入れて設定されているので、上
述の図１１のようにウエハＷが湾曲しても図４（ｂ）に
示すようにウエハＷはウエハ支持部材５の突状部５１に
より、外周縁部よりも内方側の位置で確実に支持され、
ウエハＷの外周縁部がウエハ支持部材５に接触してこの
接触点が支持点になるようなことはない。このためこの
場合においてもウエハＷの１ヶ所に過大な荷重が加わる
ことはないので、１ヶ所への過大な応力集中が抑えられ
スリップの発生原因が軽減される。
【００２６】さらにウエハ支持部材の外周縁には、壁部
５２が設けられているので、この壁部５２によりウエハ
Ｗの周縁部に直接入射する熱線が遮られ、ウエハＷの周
縁部における過度の温度上昇が妨げられる。このためウ
エハＷの中心部と周辺部との間の温度差が小さくなり、
熱歪応力の発生を抑えることができる。この結果上述の
応力集中の防止と相俟ってスリップの発生原因を大幅に
軽減することができる。
【００２７】次にウエハ支持部材の他の例について説明
する。図５（ａ）に示すウエハ支持部材７は、環状の突
状部の代わりに、リング体７０の内周縁部上面の周方向
にほぼ３等分した個所に、３つの突状部７１を設けたも
のである。またこれら環状の突状部５１や３点支持用の
突状部７１は、例えば図５（ｂ）に３点支持用の例で示
すように、リング体７０上面のウエハの外周縁よりも内
方側の位置、例えばリング体７０の内周縁と外周縁との
ほぼ中間の位置に設けるようにしてもよい。さらにウエ
ハ支持部材７においては壁部は必ずしも必要ではなく、
図５（ｃ）に環状の突状部の例で示すように外周縁に壁
部を持たないリング体の内周縁部に突状部７２を設けた
ものでもよい。
【００２８】さらにまたウエハ支持部材は、例えば図６
（ａ）に示すように、幅狭なリング体に例えば周方向に
３等分する位置から内方側に向って延びる３本の支持棒
７４を設け、その先端部に突状部７５を設けるようにし
てもよいし、図６（ｂ）に示すように３点支持用の突状
部の代わりに環状の突状部７６を設けるようにしてもよ
い。
【００２９】次に本発明の実施の形態の他の例について
図７により説明する。この実施の形態では、ウエハ支持
部材８は、例えばその内周縁に沿って環状の突状部８１
を設け、外周縁に沿って壁部８２を設けたリング体８０
の一部に、突状部８１を残して搬送アーム８３が進入す
るに十分な大きさの切り欠き８ａを形成して構成され
る。
【００３０】このようなウエハ支持部材８を用いた場
合、搬送アーム８３によりウエハＷをウエハ支持部材８
の切り欠き８ａからウエハボート内のウエハ支持部材８
の直上まで進入させ、次いで搬送アームをウエハボート
に対して相対的に下降させることにより、ウエハＷがウ
エハボートのウエハ支持部材８に受け渡される。従って
このウエハ支持部材８では、ウエハボートを別の領域に
移動させる必要がないので、ウエハＷの移載作業を簡易
かつ短時間で行なうことが可能となる。
【００３１】
【発明の効果】本発明によれば、支持部材の突状部によ
り被処理基板の外周縁よりも内方側の位置で被処理基板
を支持するようにしているので、被処理基板の反りの有
無に拘らず、被処理基板は前記突状部に支持される。こ
の結果被処理基板の支持点が常に外周縁よりも内方に寄
るので、被処理基板の自重による応力が小さくなり、ス
リップの発生を軽減することができ、特に被処理基板の
サイズが大型化してその自重が大きい場合に有効であ
る。また支持部材の外周縁に壁部を設けると、被処理基
板の周縁部と中心部との温度差が小さくなり、熱歪応力
の発生が抑えられ、スリップの発生をより一層軽減する
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の全体を示す斜視図であ
る。
【図２】本発明の実施の形態におけるウエハ支持部材を
示す斜視図である。
【図３】ウエハボートの一部を示す断面図である。
【図４】ウエハ支持部材にウエハを支持させた状態を示
す断面図である。
【図５】ウエハ支持部材の他の例を示す斜視図である。
【図６】ウエハ支持部材の他の例を示す平面図である。
【図７】本発明の他の実施の形態におけるウエハ支持部
材を示す斜視図である。
【図８】従来の熱処理用ボートの概観を示す斜視図であ
る。
【図９】従来の熱処理用ボートの概観を示す斜視図であ
る。
【図１０】従来の支持部材にウエハを支持させた状態を
示す断面図である。
【図１１】ウエハが湾曲した状態を示す斜視図である。
【符号の説明】
Ｗ ウエハ（被処理基板） ３ ウエハボート ４１〜４４ 支柱 ５、７、８ ウエハ支持部材 ５０、７０、７３、８０ リング体 ５１、７１、７２、７５、８１ 突状部 ５２、８２ 壁部 ８ａ 切り欠き

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 支柱に支持部材を各々上下に間隔をおい
    て設け、前記被処理基板を支持部材に支持させて縦型熱
    処理炉内に搬入出する熱処理用ボ−トにおいて、 前記支持部材は、被処理基板の外周縁よりも内方側の部
    位を支持する位置に、上方に突出する突状部を備え、こ
    の突状部により前記被処理基板を支持するものであるこ
    とを特徴とする熱処理用ボ−ト。
  2. 【請求項２】 支柱にリング体よりなる支持部材を各々
    上下に間隔をおいて設け、前記被処理基板を支持部材に
    支持させて縦型熱処理炉内に搬入出する熱処理用ボ−ト
    において、 前記リング体は、被処理基板の外周縁よりも内方側の部
    位を支持する位置に、上方に突出する突状部を備え、こ
    の突状部により前記被処理基板を支持するものであるこ
    とを特徴とする熱処理用ボ−ト。
  3. 【請求項３】 突状部は、被処理基板の周方向に沿って
    リング状に形成されたことを特徴とする請求項１または
    ２記載の熱処理用ボ−ト。
  4. 【請求項４】 突状部は被処理基板の周方向の３箇所の
    位置に間隔をおいて形成されたことを特徴とする請求項
    １または２記載の熱処理用ボ−ト。
  5. 【請求項５】 支持部材の外周縁に沿って、被処理基板
    よりも高い壁部を設けたことを特徴とする請求項１、
    ２、３または４記載の熱処理用ボ−ト。
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