JP2002100667A - 熱処理用基板支持具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】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
結晶転位を抑制する。 【解決手段】熱処理用基板の支持具は、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ものであ
り、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る。熱処理用基板支持具は、被処理
基板１３の直径より大きいリング部材２２を更に備え、
複数のワイヤ２１がリング部材２２に固定される。複数
のワイヤ２１は互いに平行な一対のワイヤであるが、複
数のワイヤ２１は放射状に設けても、格子状に設けても
よい。

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。

【０００５】請求項２に係る発明は、請求項１に係る発
明であって、被処理基板１３の直径より大きいリング部
材２２を更に備え、複数のワイヤ２１がリング部材２２
に固定された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、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。請求項３に係る発明
は、請求項１又は２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３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４に係る発明は、請求項１又は２に
係る発明であって、図４に示すように、複数のワイヤ２
１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４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５に
係る発明は、請求項１又は２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５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１
０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（Ｓ
ｉＣ）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１８
ｂ，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１９
ｃ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（ＣＶ
Ｄ）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、１．０
５×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２３
ａ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２
６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１
１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１
３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１
６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１
３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１９
ｃ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２
１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 (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 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。
2. 【請求項２】 被処理基板(13)の直径より大きいリング
   部材(22)を更に備え、複数のワイヤ(21)が前記リング部
   材(22)に固定された請求項１記載の熱処理用基板支持
   具。
3. 【請求項３】 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又は２記載の熱処理用基板支持
   具。
4. 【請求項４】 複数のワイヤ(21)が放射状に設けられた
   請求項１又は２記載の熱処理用基板支持具。
5. 【請求項５】 複数のワイヤ(21)が格子状に設けられた
   請求項１又は２記載の熱処理用基板支持具。