JP2001060559A - 半導体ウェーハ熱処理用保持具および熱処理方法 - Google Patents
半導体ウェーハ熱処理用保持具および熱処理方法Info
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Abstract
が発生しない半導体ウェーハ熱処理用保持具および熱処
理方法を提供する。 【解決手段】本体3と、この本体3からリング形状に突
出した第1支持リング4と、この第1支持リング4の外
側に同心に形成されリング形状に突出した第2支持リン
グ5とを有し、この第2支持リング5と第1支持リング
4との2重リングにより半導体ウェーハSbを支持する
半導体ウェーハ熱処理用保持具。また、この半導体ウェ
ーハ熱処理用保持具を用いた半導体ウェーハ熱処理方
法。
Description
理用保持具に係わり、特に熱処理中に半導体ウェーハに
発生するスリップを防止するウェーハ熱処理用保持具に
関する。
化、拡散等多数の熱処理工程があり、この熱処理工程毎
に複数の半導体ウェーハを縦型ウェーハボートに保持
し、多数の半導体ウェーハが保持された縦型ウェーハボ
ートを縦型熱処理炉に収納し、加熱して熱処理を行って
いる。
ボートは、半導体ウェーハを保持するための多数のスリ
ットを有する棒形状の支持部材を複数本、縦方向に平行
に立設した構造になっており、半導体ウェーハは半導体
ウェーハの外周部の数点を支持部材のスリットで支持さ
れた状態で、縦型熱処理炉で熱処理される。
で支持された半導体ウェーハは、支持部から自重による
応力を受け、さらに熱処理時にはウェーハ面内の温度差
によって熱応力を受ける。
リコン結晶のせん断降伏応力値を越えると、半導体ウェ
ーハに結晶転位が生じ、結晶の塑性変形であるスリップ
となり、半導体ウェーハの品質を低下させる。
せるせん断降伏応力値は高温であるほど小さく、スリッ
プが発生しやすい。
温下で熱処理が行われ、また、半導体デバイスの高集積
化に伴い半導体ウェーハ1枚あたりのデバイス収率を上
げるため、半導体ウェーハの大口径化が進んでおり、熱
処理温度の超高温化とウェーハ径の増大により、ウェー
ハボートの支持部から受ける応力が増大し、スリップ転
位が発生しやすくなり、深刻な問題となっている。
なされている。
ば、特開平5―152228号公報には、半導体ウェー
ハよりも大きな円板状のシリコン単結晶、石英もしくは
SiCからなる保持部材を、平行に立設された複数本の
棒形状支持支柱に設けられた支持部材の支持用溝により
支持させ、支持部材上に支持部材よりも小さい半導体ウ
ェーハを保持する方法が開示されている。ここに開示さ
れた方法は、支持部材を半導体ウェーハよりも大きく形
成することにより、熱処理工程において、半導体ウェー
ハが支持用溝に接触するのを防止して、半導体ウェーハ
の破損等を防止するものである。
の支持部材を用いたとしても、半導体ウェーハと支持部
材は面接触となり、半導体ウェーハに局部的な温度低下
が起こり、高温熱処理中にスリップが発生することがあ
った。
は、半円弧状の支持部材により半導体ウェーハを支持
し、縦型炉での熱処理時半導体ウェーハにスリップが発
生するのを防止する縦型熱処理炉用ボートが開示されて
いるが、この縦型熱処理炉用ボートは、半円弧形状の支
持部材で支持しているため、面積、重量が大きい300
φmmの大口径半導体ウェーハ用には適さない。
て半導体ウェーハ直径の約0.7倍の直径を有するリン
グ形状の支持部に半導体ウェーハを線接触で支持する構
造の縦型熱処理炉用ボートが提案されているが、このボ
ートは半導体ウェーハと支持部の変形により実質的には
3点ないし4点支持になってしまい、支持点に応力が集
中し、半導体ウェーハのスリップ問題を解決するに至っ
ていない。
直径を有する円周上に3点支持用の支持部を設けた構造
の縦型熱処理炉用ボートが提案されているが、支持点に
応力が集中し、ウェーハのスリップ問題を解決するに至
っていない。
される半導体ウェーハにスリップが発生しない半導体ウ
ェーハ熱処理用保持具および熱処理方法が要望されてい
る。
もので、熱処理時保持される半導体ウェーハにスリップ
が発生しない半導体ウェーハ熱処理用保持具および熱処
理方法を提供することを目的とする。
になされた本願請求項1の発明は、本体と、この本体か
らリング形状に突出した第1支持リングと、この第1支
持リングの外側に同心的に形成されリング形状に突出し
た第2支持リングとを有し、この第2支持リングと第1
支持リングの2重リングにより半導体ウェーハを支持す
ることを特徴とする半導体ウェーハ熱処理用保持具であ
ることを要旨としている。
ーハ熱処理用保持具は、半導体ウェーハが半径R、ポア
ソン比νを有し、半径b1を有する第1支持リングと、
半径b2を有する第2支持リングとを有し、前記第1支
持リングの半径b1は、前記第2支持リングの半径b2
よりも小さく、かつ不等式
ェーハ材料のポアソン比を満足し、前記第1支持リング
と前記第2支持リングの支持面は同一平面にあり、この
支持面により半導体ウェーハを支持することを特徴とす
る請求項1に記載の半導体ウェーハ熱処理用保持具であ
ることを要旨としている。
B2が
ハ熱処理用保持具であることを要旨としている。
B2が
ハ熱処理用保持具であることを要旨としている。
B2が
ハ熱処理用保持具であることを要旨としている。
であり、第1支持リングと第2支持リングは本体と同心
的に設けられていることを特徴とする請求項1ないし5
のいずれか1項に記載の半導体ウェーハ熱処理用保持具
であることを要旨としている。
の断面形状が三角形であることを特徴とする請求項1な
いし6のいずれか1項に記載の半導体ウェーハ熱処理用
保持具であることを要旨としている。
面は中空状であることを特徴とする請求項7に記載の半
導体ウェーハ熱処理用保持具であることを要旨としてい
る。
の断面形状が矩形であることを特徴とする請求項1ない
し6のいずれか1項に記載の半導体ウェーハ熱処理用保
持具であることを要旨としている。
面は中空であることを特徴とする請求項9に記載の半導
体ウェーハ熱処理用保持具であることを要旨としてい
る。
形状に突出した第1支持リングと、この第1支持リング
の外側に同心的に形成されリング形状に突出した第2支
持リングとを有する半導体ウェーハ熱処理用保持具を用
意し、熱処理される半導体ウェーハを第1支持リングと
第2支持リングとの2重リングで支持した状態で半導体
ウェーハ熱処理用保持具に保持し、しかる後、半導体ウ
ェーハが保持された半導体ウェーハ熱処理用保持具を熱
処理装置に収納し、熱処理することを特徴とする半導体
ウェーハの熱処理方法であることを要旨としている。
ハが半径R、ポアソン比νを有し、半径b1を有する第
1支持リングと、半径b2を有する第2支持リングとを
有し、前記第1支持リングの半径b1は、前記第2支持
リングの半径b2よりも小さく、かつ不等式
ェーハ材料のポアソン比を満足し、前記第1支持リング
と前記第2支持リングの支持面は同一平面にあり、この
支持面により半導体ウェーハを支持することを特徴とす
る請求項11に記載の半導体ウェーハ熱処理方法である
ことを要旨としている。
処理用保持具および熱処理方法の一実施の形態について
添付図面に基づき説明する。
ェーハ熱処理用治具、例えば枚葉式ウェーハボート1
は、外周にリング状の立上部2を有する円板形状の本体
3と、この本体3に同心的に設けられ、本体3からリン
グ形状に突出し、内側に位置する第1支持リング4と、
本体3から突出し、第1支持リング4の外側に同心に形
成されて2重リング形状をなす第2支持リング5とを有
している。
Sbを第1支持リング4と第2支持リング5との2重リ
ングにより支持し、従来と同様にして熱処理を行なう。
支持リング4は半径がb1であり、第2支持リング5の
半径がb2であり、かつ、両支持リング4、5は、同一
高さ(同一平面)の支持面4s、5sを有しており、支
持面4sと支持面5sのみが半導体ウェーハSbと接触
し、枚葉式ウェーハボート1の他の部位は接触せず、半
導体ウェーハSbと本体3間にギャップpが形成され、
半導体ウェーハSbが均一に加熱されるようになってい
る。
度で耐熱性を有する燒結SiCにより一体的に形成さ
れ、その表面にはさらに高純度化するために、CVDに
よりSiC膜が被覆されている。
導体ウェーハSbが半径bの支持リングにより水平に保
持されたとき、半導体ウェーハSbは自重により撓む。
半導体ウェーハSbの半径rにおける撓み量wは、次式
により表示される(wが正となるとき、支持リング面よ
り低く撓んでいることを意味する)。
リングによる2重リング支持の場合では、図1および模
式的に示すように、半導体ウェーハSbは、一方の支持
リングにより支持される場合、他方の支持リングの位置
での撓みは正にならないと、他方の支持リングで半導体
ウェーハSbを支持することが実現しない。
られたら、他方の支持リングの半径は、一義的にある範
囲に拘束される。
グ)4の半径をb1、第2支持リング(外側支持リン
グ)5の半径をb2(b1<b2)とする場合、b1と
b2の以下の関係により規定される。
のポアソン比νは0.3であるので、式(A)および式
(B)からB1およびB2は図6に示すような範囲の値
をとることができる。
ェーハSbの半径Rに対して、すなわち、B1(=b1
/R)は、0より大きく0.7より小さく、かつ、第2
支持リング5の半径b2は、半導体ウェーハSbの半径
Rに対して、すなわち、B2(=b2/R)は、0.6
6より大きく1.0より小さい範囲で、2重支持が可能
である。2つの第1支持リング4と第2支持リング5に
かかる荷重をバランスよくとるためには、B1は0.3
より大きく0.5より小さく、かつ、B2は、0.7よ
り大きく0.9より小さい範囲に第1支持リング4と第
2支持リング5の半径を選択することが好ましい。
45より小さく、かつ、B2は、0.75より大きく
0.85より小さい範囲で第1支持リング4と第2支持
リング5の半径を選択することが最も好ましい。
を用いて、直径200mm(R=100mm)、300
mm(R=150mm)および400mm(R=200
mm)の半導体ウェーハSbを保持する場合には、表1
で示すように第1支持リング4の半径b1と第2支持リ
ング5の半径b2が決定される。
m(R=150mm)の半導体ウェーハSbを保持する
半導体ウェーハ熱処理用保持具1の最も好ましい第1支
持リング4の半径b1と第2支持リング5の半径b
2は、52.5<b1<67.5、112.5<b2<
127.5であることがわかる。
ェーハ熱処理用保持具6のように、本体7から突出する
第1支持リング8と第2支持リング9の形状は、上記実
施形態のように断面形状が三角形に限らず、台形等を含
む矩形でもよく、この場合には、支持面8s、9sは平
面状になるが、実際の半導体ウェーハSbの支持は支持
面のそれぞれの側の角部8c、9cで行われる。
リングと第2支持リングは、中空形状に限らず、中実形
状であってもよい。
は必ずしも完全なリング形状でなくてもよく、部分的に
不連続であっても、実質的にリング形状をなしていれば
よい。
明する。
ーハSbを第1支持リング4と第2支持リング5に支持
させ、半導体ウェーハ熱処理用保持具1で同心的に保持
し、半導体ウェーハSbが保持された半導体ウェーハ熱
処理用保持具1を、図5に示すように、枚葉式ウエーハ
熱処理装置11の装置本体12内に収納する。
14を介して半導体ウェーハSbを加熱し、熱処理用ガ
スをガス供給口15から、ガス分配板16を介してガス
を加熱室17に供給して、半導体ウェーハSbを熱処理
し、ガスを排気口18から排出して、半導体ウェーハS
bの熱処理を行う。
Sbは半導体ウェーハ熱処理用保持具1の第1支持リン
グ4の支持面4sと第2支持リング5の支持面5sで支
持され、さらには、第1支持リング4の半径b1と第2
支持リング5の半径b2が特定範囲に規定され、例え
ば、半導体ウェーハSbは式(A)、式(B)を満足す
る半径b1、b2を有する第1支持リング4と第2支持
リング5により支持されているので、半導体ウェーハS
bに撓みが生じず、従って、半導体ウェーハSbに応力
の発生がなく、撓みによる応力と熱処理による熱応力と
の重畳によりスリップが生じることもない。
の本体3には、第1支持リング4と第2支持リング5と
が同心的に設けられているので、本体3の剛性が増し、
本体3を薄くすることができ、枚葉式ウェーハボート1
の熱追従性を向上させることができ、半導体ウェーハS
bの均一加熱性が向上し、さらに生産性の向上にも寄与
できる。
保持具によれば、熱処理時保持される半導体ウェーハに
スリップが発生しない半導体ウェーハ熱処理用保持具を
提供することができる。
グと第2支持リングとの2重リングで支持する半導体ウ
ェーハ熱処理用保持具であるので、超高温加熱時等にお
いても、半導体ウェーハに撓みが生じず、従って、半導
体ウェーハに応力の発生がなく、撓みによる応力と熱処
理による熱応力との重畳によりスリップが生じることも
なく、さらに本体の剛性が増し、本体を薄くすることが
でき、半導体ウェーハ熱処理用保持具の熱追従性を向上
させることができ、半導体ウェーハの均一加熱性が向上
し、さらに生産性の向上にも寄与できる半導体ウェーハ
熱処理用保持具を提供することができる。
けられた第1支持リングの半径と第2支持リングの半径
は不等式(A)、(B)を満足し、第1支持リングと第
2支持リングの支持面は同一平面にあり、この支持面に
より半導体ウェーハを支持するので、半導体ウェーハに
かかる応力を緩和することができ、保持時、スリップが
発生しない半導体ウェーハ熱処理用保持具を提供するこ
とができる。
b2/R)が、0<B1<0.7、0.66<B2<
1.0であるので、半導体ウェーハにかかる応力を緩和
することができる。
0.5、0.7<B2<0.9であるので、半導体ウェ
ーハにかかる応力を確実に緩和することができる。
<0.45、0.75<B2<0.85であるので、半
導体ウェーハにかかる応力をさらに確実に緩和すること
ができる。
ングと第2支持リングは本体と同心的に設けられている
ので、枚葉式ウェーハボートに適する半導体ウェーハ熱
処理用保持具を提供することができる。
るので、支持面の熱容量を減じることができ、半導体ウ
ェーハにスリップが発生するのを防止できる。
さらに支持面の熱容量を減じることができ、半導体ウェ
ーハにスリップが発生するのを防止できる。
ので、さらに本体の剛性を増すことができる。
の剛性を増しながら、支持面の熱容量を減じることがで
き、半導体ウェーハにスリップが発生するのを防止でき
る。
の断面図。
の平面図。
で半導体ウェーハを保持した状態の模式図。
に設けられた第1支持リングの半径と第2支持リングの
半径の範囲を示す説明図。
の他の実施形態の断面図。
する説明図。
合の撓み状態を模式的に示す説明図。
Claims (12)
- 【請求項1】 本体と、この本体からリング形状に突出
した第1支持リングと、この第1支持リングの外側に同
心的に形成されリング形状に突出した第2支持リングと
を有し、この第2支持リングと第1支持リングの2重リ
ングにより半導体ウェーハを支持することを特徴とする
半導体ウェーハ熱処理用保持具。 - 【請求項2】 上記半導体ウェーハ熱処理用保持具は、
半導体ウェーハが半径R、ポアソン比νを有し、半径b
1を有する第1支持リングと、半径b2を有する第2支
持リングとを有し、前記第1支持リングの半径b1は、
前記第2支持リングの半径b2よりも小さく、かつ不等
式 【数1】 但し、B1=b1/R、B2=b2/R、ν:半導体ウ
ェーハ材料のポアソン比を満足し、前記第1支持リング
と前記第2支持リングの支持面は同一平面にあり、この
支持面により半導体ウェーハを支持することを特徴とす
る請求項1に記載の半導体ウェーハ熱処理用保持具。 - 【請求項3】 上記B1およびB2が 【数2】 であることを特徴とする請求項2に記載の半導体ウェー
ハ熱処理用保持具。 - 【請求項4】 上記B1およびB2が 【数3】 であることを特徴とする請求項3に記載の半導体ウェー
ハ熱処理用保持具。 - 【請求項5】 上記B1およびB2が 【数4】 であることを特徴とする請求項4に記載の半導体ウェー
ハ熱処理用保持具。 - 【請求項6】 上記本体は円板形状であり、第1支持リ
ングと第2支持リングは本体と同心的に設けられている
ことを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1項に記
載の半導体ウェーハ熱処理用保持具。 - 【請求項7】 上記2重リングの断面形状が三角形であ
ることを特徴とする請求項1ないし6のいずれか1項に
記載の半導体ウェーハ熱処理用保持具。 - 【請求項8】 上記三角形の断面は中空状であることを
特徴とする請求項7に記載の半導体ウェーハ熱処理用保
持具。 - 【請求項9】 上記2重リングの断面形状が矩形である
ことを特徴とする請求項1ないし6のいずれか1項に記
載の半導体ウェーハ熱処理用保持具。 - 【請求項10】 上記矩形の断面は中空であることを特
徴とする請求項9に記載の半導体ウェーハ熱処理用保持
具。 - 【請求項11】 本体からリング形状に突出した第1支
持リングと、この第1支持リングの外側に同心に形成さ
れリング形状に突出した第2支持リングとを有する半導
体ウェーハ熱処理用保持具を用意し、熱処理される半導
体ウェーハを第1支持リングと第2支持リングとの2重
リングで支持した状態で半導体ウェーハ熱処理用保持具
に保持し、しかる後、半導体ウェーハが保持された半導
体ウェーハ熱処理用保持具を熱処理装置に収納し、熱処
理することを特徴とする半導体ウェーハの熱処理方法。 - 【請求項12】 半導体ウェーハが半径R、ポアソン比
νを有し、半径b1を有する第1支持リングと、半径b
2を有する第2支持リングとを有し、前記第1支持リン
グの半径b1は、前記第2支持リングの半径b2よりも
小さく、かつ不等式 【数5】 但し、B1=b1/R、B2=b2/R、ν:半導体ウ
ェーハ材料のポアソン比を満足し、前記第1支持リング
と前記第2支持リングの支持面は同一平面にあり、この
支持面により半導体ウェーハを支持することを特徴とす
る請求項11に記載の半導体ウェーハ熱処理方法。
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---|---|---|---|
JP23444999A JP3942317B2 (ja) | 1999-08-20 | 1999-08-20 | 半導体ウェーハ熱処理用保持具および熱処理方法 |
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Publication Number | Publication Date |
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1999
- 1999-08-20 JP JP23444999A patent/JP3942317B2/ja not_active Expired - Fee Related
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