JPH1050626A

JPH1050626A - 縦型ウエハ支持装置

Info

Publication number: JPH1050626A
Application number: JP22038896A
Authority: JP
Inventors: Saishirou Ezaki; 才四郎江崎; Miharu Kayane; 美治茅根
Original assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Current assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Priority date: 1996-08-02
Filing date: 1996-08-02
Publication date: 1998-02-20
Anticipated expiration: 2016-08-02
Also published as: JP3469000B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ウエハに発生するスリップを低減する。【解決手段】ウエハ支持装置１０の支柱１４ａ〜１４
ｄに設けた突部２０上には、ウエハ支持リング３０が配
置してある。このウエハ支持リング３０は、外周縁部が
突部２０に係止される係止部３２となっている。係止部
３２の内周側には、突部２０の周面と接触する段部３４
が形成してある。また、ウエハ支持リング３０の内周部
は、上側に折曲された凸環状のウエハ支持部３８となっ
ていて、このウエハ支持部３８の上にシリコンウエハ２
２を配置するようになっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、シリコンウエハな
どを高温処理する際にウエハを支持する装置に係り、特
に縦型の拡散炉などの内部にウエハを配置するのに好適
な縦型ウエハ支持装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体集積回路などの半導体装置
の製造工程においては、半導体である単結晶シリコンウ
エハにｐ型やｎ型の導電型を形成するために不純物を拡
散したり、表面を保護する酸化膜の形成等に、炉心管を
水平に配置した横型の拡散炉と称する電気炉が使用され
ていた。この横型拡散炉の場合、シリコンウエハは、石
英ガラス製のウエハボートと称する支持部材に立てて横
方向に多数並べて配置され、拡散炉に搬入したり拡散炉
から搬出するようにしていた。しかし、近年、半導体装
置の高集積度化に伴い、パーティクルの発生が少ないこ
と、酸素の巻き込みを低減できること、クリーンルーム
の床面積の減少が図れることなどのため、拡散炉ばかり
でなく、化学気相成長法（ＣＶＤ）によって絶縁酸化膜
などを形成するＣＶＤ炉においても急速に縦型炉への移
行が進められている。

【０００３】縦型の拡散炉は、炉心管が鉛直方向に配置
してある。このため、ウエハ支持装置も縦型となってい
て、蚕棚のようにシリコンウエハを上下方向に積み重ね
るように配置するようになっている。図５（１）は、従
来の縦型ウエハ支持装置の一例を示したものである。

【０００４】ウエハ支持装置１０は、石英ガラスや炭化
ケイ素（ＳｉＣ）によって形成され、円形のベース１２
の周縁部に複数（例えば４本）の支柱１４（１４ａ〜１
４ｄ）が立設してあって、これらの支柱１４の上部に円
形の天板１６が取り付けてある。また、各支柱１４に
は、図５（２）に示したように、上下方向に等間隔で複
数の挿入溝１８が設けてあって、これらの挿入溝１８間
に形成された突部２０がシリコンウエハ２２の支持部と
なっていて、突部２０にシリコンウエハ２２の周縁部を
乗せることにより、シリコンウエハ２２を４点で支持す
るようにしている。そして、シリコンウエハ２２は、他
より間隔の広くなっている支柱１４ａ、１４ｄ間からウ
エハ支持装置１０に出し入れするようになっている。

【０００５】しかし、このようにシリコンウエハ２２の
周縁部を挿入溝１８に挿入して支持すると、シリコンウ
エハ２２は、ほんの一部が支柱１４の突部２０に支持さ
れているだけで、他の部分を支えるものがなく、片持ち
梁の状態となって、支持されている部分に隣接した部分
が最大応力部となって非常に大きな応力が生じる。この
ため、シリコンウエハ２２は、１０００℃以上の高温で
処理した場合、最大応力部にスリップと称する線状の欠
陥が発生して半導体装置を製造することができなくな
る。特に、近年は、シリコンウエハの大口径化が図ら
れ、８インチ径のシリコンウエハ２２が使用されるよう
になってきており、６インチ径では生じなかったシリコ
ンウエハの自重による垂れ下がりによる塑性変形やスリ
ップが大きな問題となっている。

【０００６】そこで、図５（３）に示したように、円板
やリング状のウエハ支持板２４を支柱１４の突部２０に
よって支持し、これらの円板やリング状のウエハ支持板
２４にシリコンウエハ２２を乗せ、シリコンウエハ２２
の周縁部の一部にだけに荷重が集中するのを避け、塑性
変形やスリップの発生を防止することが考えられている
（例えば、特開平５−１１４６４５号公報）。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記特開平５
−１１４６４５号公報に記載のウエハ支持状板２４は、
平坦に形成してあってシリコンウエハ２２との接触面積
が大きく、シリコンウエハ２２に熱分布を発生させてス
リップ発生の原因となる。また、ウエハ支持板２４は、
平坦に形成してあるため、シリコンウエハ２２を乗せる
位置を一定にすることが困難で、シリコンウエハ２２の
支持位置のずれによる処理のバラツキを生じやすい。ま
た、シリコンウエハ２２を支持する場合、円形のシリコ
ンウエハ２２の半径方向内側の重量と外側の重量とが等
しくなる、半径方向の中心から約７０％の位置で支持す
ることが最適とされているが、上記のリング状板２４
は、シリコンウエハ２２の周縁部全体を支持するように
なっており、最適位置による支持をすることができな
い。

【０００８】本発明は、前記従来技術の欠点を解消する
ためになされたもので、ウエハの熱分布を小さくしてス
リップの発生を低減することを目的としている。また、
本発明は、ウエハの支持位置を一定にすることができる
縦型ウエハ支持装置を提供することを目的としている。
そして、本発明は、円形ウエハを最適支持位置で支持で
きるようにすることを目的としている。さらに、本発明
は、軽量化を図ること等を目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明に係る縦型ウエハ支持装置は、ベースにウ
エハ支持用支柱を複数立設した縦型ウエハ支持装置にお
いて、外周縁部が前記各支柱に係止されるとともに、内
周部に上向きに形成されてウエハを支持する凸環状のウ
エハ支持部を有するウエハ支持リングが設けた構成とな
っている。ウエハ支持部は、ウエハ支持リングの外周縁
部より低く形成するとよい。また、ウエハ支持部は、支
持するウエハの中心側と外縁側との重量がほぼ等しくな
る位置に形成することが望ましい。そして、ウエハ支持
リングは、炭化ケイ素の薄膜によって構成するとよい。
炭化ケイ素によるウエハ支持リングは、リング状の黒鉛
基材を所定の形状に加工し、この黒鉛基材に化学的気相
成長法（ＣＶＤ法）により炭化ケイ素（ＳｉＣ）を蒸着
したのち、黒鉛基材を燃焼して除去することにより、容
易に得ることができる。

【００１０】

【作用】上記のごとく構成した本発明は、上向きに形成
した凸環状のウエハ支持部によってウエハを支持するた
め、ウエハとの接触面積が小さいためにウエハに与える
熱的影響を小さくすることができ、ウエハを加熱する際
にウエハの熱分布が均一となって熱歪の発生を防げ、ス
リップの発生を低減することができる。また、凸環状の
ウエハ支持部は、外周縁部より低く形成してあるため、
ウエハ支持リングの外周縁部の内側の径をウエハの大き
さに応じたものとすることにより、ウエハ支持部による
ウエハの支持位置をほぼ一定にすることができる。従っ
て、支持位置のバラツキによるに熱処理状態のバラツキ
をなくすことができ、ウエハの品質を一定にすることが
できる。

【００１１】また、ウエハ支持部をウエハの中心側と外
縁側との重量がほぼ等しくなる位置に形成すると、ウエ
ハ支持部の内側と外側とのウエハ重量がバランスし、高
温処理をした際の自重による垂れ下が小さくなってウエ
ハの歪を小さくすることができ、ウエハの品質を向上す
ることができる。そして、ウエハ支持リングを炭化ケイ
素の薄膜によって形成すると、熱容量を小さくできると
ともに、軽量で剛性が高く、熱変形の極めて小さなウエ
ハ支持リングを得ることができ、ウエハに与える熱的影
響、熱変形の影響を小さくでき、ウエハのスリップの発
生を低減することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明に係る縦型ウエハ支持装置
の好ましい実施の形態を、添付図面に従って詳細に説明
する。なお、前記従来技術において説明した部分に対応
する部分については、同一の符号を付し、その説明を省
略する。

【００１３】図１（１）は、本発明の実施形態に係る縦
型ウエハ支持装置の要部説明図であり、図１（２）は、
図１（１）のＡ−Ａ線に沿う拡大断面図である。図１に
おいて、支柱１４ａ〜１４ｄの各突部２０には、ウエハ
支持リング３０が配置してある。このウエハ支持リング
３０は、後述するようにＳｉＣの薄膜によって形成して
あり、外周縁部が支柱１４の挿入溝１８内に挿入されて
突部２０上に配置される係止部３２となっている。そし
て、ウエハ支持リング３０は、詳細を図２に示したよう
に、係止部３２の内周側が下方に折曲されて段部３４を
有するクランク状をなし、この段部３４の外周面が突部
２０の周面に接触するように形成してある（図１（２）
参照）。さらに、ウエハ支持リング３０の内周端は上方
に折曲してあって、段部３４との間に溝３６が形成され
るとともに、内周端の折曲部がシリコウエハ２２を配置
するための凸環状ウエハ支持部３８となっている。この
ウエハ支持部３８の上端は、外周縁部である係止部３２
の上面より低くなっているとともに、段部３４の内周寸
法（溝３６の外周側壁の径）がシリコンウエハ２２の外
径に合せて形成してあり、シリコンウエハ２２の位置決
めを容易に行えるようにしてある。

【００１４】なお、本実施の形態においては、溝３６の
幅Ｗは、０．５〜８ｍｍとなるように形成してあり、係
止部３２の上面から溝３６の底面までの距離ｈは、０．
５〜１５ｍｍにしてある。また、ウエハ支持部３８は、
シリコンウエハ２２が溝３８の底面に接触しない高さが
あればよい。そして、ウエハ支持装置１０の本体となる
ベース１２や支柱１４等もＳｉＣによって形成してあ
る。

【００１５】図３は、ウエハ支持リング３０の製作工程
を示したものである。ウエハ支持リング３０を形成する
場合、まず、図３（１）にその断面を示したように、リ
ング状の黒鉛基材４０の上面をウエハ支持リング３０が
得られる所定の形状に機械加工する。次に、所定の形状
に加工した黒鉛基材４０をＣＶＤ炉に入れ、図３（２）
のように黒鉛基材４０の表面にＣＶＤ法によってＳｉＣ
の薄膜４２を形成する。このＳｉＣ薄膜４２の厚さは、
取扱い性を考慮して０．１ｍｍ以上にすることが望まし
い。黒鉛４０の表面に所定の厚さのＳｉＣ薄膜４２を形
成したならば、黒鉛基材４０の底面、および外周面、内
周面を切除し、図３（３）に示したように、黒鉛基材４
０の上面部にだけＳｉＣ薄膜４２を残す。その後、図３
（３）のように加工した黒鉛基材４０を酸化雰囲気の焼
成炉に入れ、黒鉛基材４０を燃焼してＳｉＣ薄膜４２だ
けにする（図３（４）参照）。さらに、必要に応じて内
周部の水平方向の突起を切除し、図３（５）のように所
定形状のウエハ支持リング３０に仕上げる。

【００１６】このようにして形成したＳｉＣ薄膜４２か
らなるウエハ支持リング３０は、シリコンウエハ２２を
凸環状のウエハ支持部３８によって支持するようになっ
ているため、シリコンウエハ２２とウエハ支持部３８と
の接触面積が比較的小さく、シリコンウエハ２２に与え
る熱的影響を小さくでき、シリコンウエハ２２の熱分布
を均一にすることが可能で、熱歪によるスリップの発生
を防止することができる。しかも、ウエハ支持部３８が
係止部３２となっている外周縁部より低く形成してある
ため、シリコンウエハ２２の位置決めが容易で、ほぼ一
定位置を支持することができ、シリコンウエハ２２の位
置ずれによる熱処理のバラツキをなくすことができる。

【００１７】また、ウエハ支持リング３０は、ＳｉＣ薄
膜４２にによって形成してあるために軽量であり、ウエ
ハ支持装置１０を軽量化することができる。さらに、ウ
エハ支持リング３０は、薄膜構造で熱容量が小さく、短
時間で雰囲気温度に加熱されるため、シリコンウエハ２
２の加熱時にシリコンウエハ２２に与える熱的影響を小
さくすることができる。そして、ＳｉＣ薄膜４２から構
成したウエハ支持リング３０は、剛性が高くて衝撃に強
く、膜厚を薄くすることができてコストの低減が図れる
ばかりでなく、熱応力が小さいために熱変形が極めて小
さく、シリコンウエハ２２が受けるウエハ支持リング３
０の熱変形による影響が小さいため、シリコンウエハ２
２のスリップの発生を改善することができる。

【００１８】図４は、他の実施形態を示したものであ
る。本実施形態においては、ウエハ支持部３８と段部３
４との間に形成した溝３６の幅を大きくしてあって、ウ
エハ支持部３８がシリコンウエハ２２の中心側の重量と
外周縁側の重量とがほぼ等しくなる、中心から半径ｒの
約７０％の位置を支持できるようにしてある。すなわ
ち、円形のシリコンウエハ２２は、中心から半径ｒの約
７０〜７１％の位置で、内周側の面積と外周側の面積と
がほぼ等しくなる。従って、例えばシリコンウエハ２２
の中心から半径ｒの６７〜７４％の位置を支持すると、
ウエハ支持部３８の内周側と外周側とのシリコンウエハ
２２の重量差が比較的小さく、シリコンウエハ２２を高
温処理した際の自重による垂れ下がりの影響を小さくす
ることができ、スリップの発生を低減することができ
る。

【００１９】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、上向きに形成した凸環状のウエハ支持部によってウ
エハを支持するようにしているため、ウエハとウエハ支
持部との接触面積が小さく、ウエハを加熱する際にウエ
ハに与える熱的影響を小さくすることができ、ウエハの
熱分布が均一となってスリップの発生を抑制することが
できる。また、凸環状のウエハ支持部は、外周縁部より
低く形成してあるため、支柱に係止させるウエハ支持リ
ングの外周縁部内側の径をウエハの大きさに応じたもの
とすることにより、ウエハ支持部によるウエハの支持位
置をほぼ一定にすることができ、支持位置のバラツキに
よるに熱処理状態のバラツキをなくすことができ、ウエ
ハの品質を一定にすることができる。

【００２０】また、凸環状ウエハ支持部をウエハの中心
側と外縁側との重量がほぼ等しくなる位置に形成する
と、ウエハ支持部の内側と外側とのウエハの重量がバラ
ンスするため、高温処理をした際のウエハの自重による
垂れ下がりに伴う歪を小さくすることができ、ウエハの
品質を向上することができる。そして、ウエハ支持リン
グを炭化ケイ素の薄膜によって形成すると、熱容量を小
さくできるとともに、軽量で剛性が高く、熱変形の極め
て小さなウエハ支持リングを得ることができ、ウエハに
与える熱的影響、熱変形の影響を小さくでき、ウエハの
スリップの発生を低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に係る縦型ウエハ支持装置
の要部説明図と図１（１）のＡ−Ａ線に沿う拡大断面図
である。

【図２】本発明の実施の態様に係るウエハ支持リングの
平面図とＢ−Ｂ線に沿う断面図である。

【図３】本発明の実施の態様に係るウエハ支持リングの
製作工程の説明図である。

【図４】本発明の他の実施形態の説明図である。

【図５】従来の縦型ウエハ支持装置の説明図である。

【符号の説明】

１０ウエハ支持装置１４ａ〜１４ｄ支柱２２シリコンウエハ３０ウエハ支持リング３２係止部３８ウエハ支持部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ベースにウエハ支持用支柱を複数立設し
た縦型ウエハ支持装置において、外周縁部が前記各支柱
に係止されるとともに、内周部に上向きに形成されてウ
エハを支持する凸環状のウエハ支持部を有するウエハ支
持リングが設けてあることを特徴とする縦型ウエハ支持
装置。
【請求項２】前記ウエハ支持部は、前記ウエハ支持リ
ングの外周縁部より低くしてあることを特徴とする請求
項１に記載の縦型ウエハ支持装置。
【請求項３】前記ウエハ支持部は、支持するウエハの
中心側と外縁側との重量がほぼ等しい位置に形成してあ
ることを特徴とする請求項１または２に記載の縦型ウエ
ハ支持装置。
【請求項４】前記ウエハ支持リングは、炭化ケイ素の
薄膜からなることを特徴とする請求項１ないし３のいず
れか１に記載の縦型ウエハ支持装置。