JP2002100668A - 熱処理基板用支持具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】支持される部分における応力を減少させて、集
中応力に起因する結晶転位を抑制し、被処理基板を支持
する支持部材上端と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】熱処理用基板支持具は、支持板２３と支持
板２３上に立設された複数の支持部材２４を有し、被処
理基板２２の下面を複数の支持部材２４の上端縁に載せ
て前処理基板２２を水平に支持するように構成される。
複数の支持部材２４が弾性変形可能な複数本の線材２４
ａによりそれぞれ構成される。複数本の線材２４ａの上
端がそれぞれ湾曲して形成され、被処理基板２２の下面
が複数本の線材２４ａの上端におけるそれぞれの湾曲凸
側に載せられるように構成され、複数本の線材２４ａが
石英又はＳｉＣにより形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、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、シリコンウエーハ等の被処理基板
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、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
を水平に支持するものが知られている。しかし、この基
板支持具では主としてウエーハ７の周縁領域下面を支持
するようになっているため、ウエーハ７の中央領域が自
重で下方に撓み易く、この撓みによる応力で特に高温熱
処理時にウエーハ７に転位が発生し易くなり、歩留りの
低下を余儀なくされる問題があった。このような問題
は、特にウエーハ７の口径（直径）が例えば１２インチ
と大きくなるほど大きな問題になることが指摘されてい
る。この点を解消するために、図７に示すように、円盤
状の支持板１の上面側に上端が先細に形成されたピン状
の支持部材２を３本立設し、これら複数の支持部材２の
上端縁にウエーハ３を載せ、そのウエーハ３を水平に支
持する基板支持具が知られている。この基板支持具では
ウエーハ３を外周縁より内側で支えることによりウエー
ハ３の中央領域における撓みを抑制し、撓みに起因する
応力を減少させて転位の発生を抑制するようになってい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、３本のピン状
の支持部材２でウエーハ３を水平に支持して熱処理を行
った場合、ウエーハ３の支持部材２で支持される部分に
応力が集中し、その集中応力により転位が発生する問題
点があった。この点を解消するために支持部材２を増や
し、ウエーハ３の支持部材２で支持される部分における
応力を減少させることも考えられるが、支持点が４点以
上になると熱処理時におけるウエーハ３の不均一なうね
りや反りにより偏荷重が生じ、この偏荷重による応力集
中により転位が発生する不具合がある。また、３本のピ
ン状の支持部材２でウエーハ３を水平に支持して熱処理
を行った場合、支持板１とウエーハ３の熱膨張係数の相
違により、支持部材２とウエーハ３の間に滑りが生じ、
その滑りに起因するウエーハ３の接触する部分に傷が生
じ、支持部材２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もあった。本発明の目的は、
支持される部分における応力を減少させて、集中応力に
起因する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。本発明の別の目的は、被処理基板を
支持する支持部材上端と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、支持板２３と支持板２３上に立設さ
れた複数の支持部材２４を有し、被処理基板２２の下面
を複数の支持部材２４の上端縁に載せて前処理基板２２
を水平に支持するように構成された熱処理用基板支持具
の改良である。その特徴ある構成は、複数の支持部材２
４が弾性変形可能な複数本の線材２４ａによりそれぞれ
構成されたところにある。この請求項１に係る熱処理基
板用支持具では、被処理基板２２の下面を複数の支持部
材２４の上端縁に載せると、被処理基板２２の載る位置
が複数の線材２４ａの撓み変形によって上下に自在に移
動し、被処理基板２２の変形に対応した支持点位置とな
る。従って、支持部材２４を支持板２３に３カ所を越え
て設けても、被処理基板２２の支持部材２４における各
支持点部における応力が均一となって、従来技術のよう
な偏荷重の発生を回避するとともに、支持板２３に３箇
所を越えて支持部材２４を設ければ被処理基板２２の支
持部材２４に接触する部分の応力は減少し、応力に基づ
く転位の発生が防止される。

【０００５】また、熱処理時に支持部材２４に載せた被
処理基板２２に不均一なうねりや反りが生じても、支持
部材２４を構成する複数の線材２４ａの撓み変形によっ
てそのうねりや反りに従って被処理基板２２が載る位置
が上下に自在に移動する。この結果、被処理基板２２が
支持部材２４の上面に均一に接触し、ウェーハ２２には
殆ど内部応力が発生せず、被処理基板２２内に熱処理時
における応力に基づく転位が発生するのを抑制できる。
また、支持部材２４は複数本の線材２４ａにより構成さ
れているので、単一の支持部材２４に加わる荷重は複数
本の線材２４ａにそれぞれ分散される。この結果、被処
理基板２２の支持部材２４に接触する部分の応力はピン
状の支持部材を使用する従来よりも著しく減少し、被処
理基板２２には殆ど内部応力が発生せず、応力に基づく
転位の発生を従来よりも抑制できる。更に、被処理基板
２２が加熱されると膨張し、支持部材２４と接触する部
分は僅かに移動する。この時、支持部材２４を構成する
複数本の線材２４ａは撓み変形して被処理基板２２と接
触する上端を被処理基板２２の膨張に合わせて移動させ
る。この結果、被処理基板２２の支持部材２４に接触す
る部分とその支持部材２４の上端との間の滑りは最小限
に抑えられ、滑りに起因する傷に基づく結晶転位は従来
よりも抑制される。

【０００６】請求項２に係る発明は、請求項１に係る発
明であって、複数本の線材２４ａの上端がそれぞれ湾曲
して形成され、被処理基板２２の下面が複数本の線材２
４ａの上端におけるそれぞれの湾曲凸側に載せられるよ
うに構成された熱処理基板用支持具である。この請求項
２に係る熱処理基板用支持具では、線材２４ａの先端縁
が被処理基板２２に当接することに起因する被処理基板
２２の傷の発生を抑制できる。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、複数本の線材２４
ａが石英又はＳｉＣにより形成された熱処理基板用支持
具である。この請求項３に係る熱処理基板用支持具で
は、十分な耐熱性を有する支持部材２４を得ることがで
きる。

【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〜図３に本発明の熱処理用基板
支持具１３を備えた縦型の熱処理炉１０を示す。この縦
型の熱処理炉１０は鉛直方向に延びるＳｉＣ製の反応管
１１と、この反応管１１内に所定の間隔をあけて立設さ
れかつＳｉＣにより形成された棒状の複数の支持具１２
と、複数の支持具１２に長手方向に所定の間隔をあけて
それぞれ形成されかつ熱処理用基板支持具１３の外周縁
を遊挿可能な多数の保持具用凹溝１４とを備える。反応
管１１の外周面は均熱管１６を介して筒状のヒータ１７
により覆われる（図３）。支持具１２はベース１８及び
保温筒１９を介してボートキャップ２１に立設される。
またウェーハ支持具１２はこの実施の形態では４本であ
り、同一半円上に等間隔に設けられる（図２）。この支
持具１２は熱処理時の高熱により支持具１２自体の変形
を防止するため、及びパーティクル等が発生して反応管
１１内を汚染するのを防止するために、ＳｉＣにより形
成される。

【０００８】熱処理用基板支持具１３は切欠きのない円
板状に形成された支持板２３と、支持板２３上に立設さ
れた４本の支持部材２４を有する。支持板２３はＳｉＣ
により形成される。一例として支持板２３と同一形状に
形成されたカーボン基材上にＣＶＤ法にてＳｉＣを堆積
していき、このＳｉＣが所定の厚さになったときに上記
カーボン基材を焼失することにより、支持板２３が所定
の形状に形成される。熱処理用基板支持具１３を構成す
る支持板２３は４本の支持具１２の同一水平面内に位置
する４つの保持具用凹溝１４の下部水平面に載り、被処
理基板であるシリコンウェーハ２２の下面は複数の支持
部材２４の上端縁に載せられ、そのシリコンウエーハ２
２は複数の支持部材２４を有する熱処理用基板支持具１
３により水平に支持されるように構成される（図１及び
図２）。

【０００９】支持部材２４はそれぞれ弾性変形可能な複
数本の線材２４ａの集合であり、この実施の形態では単
一の支持部材２４は３本の線材２４ａからなるものを示
す。３本の線材２４ａはそれぞれ石英又はＳｉＣにより
それぞれ形成され、３本の線材２４ａの上端は放射状に
それぞれ湾曲して形成される。この３本の線材２４ａか
ら構成される支持部材２４では、被処理基板であるシリ
コンウエーハ２２の下面が複数本の線材２４ａの上端に
おけるそれぞれの湾曲凸側に載置され、そのウエーハ２
２を複数本の線材２４ａにより弾性支持するように構成
される。この実施形態では３本の線材２４ａからなる支
持部材２４を支持板２３の４箇所に設けているが、被処
理基板であるウエーハ２２を３箇所以上で支持できる限
り、支持部材２４は支持板２３に３箇所、５箇所、６箇
所、７箇所、８箇所、９箇所又は１０箇所以上設けても
良い。

【００１０】なお、支持板２３はウエーハ２２より十分
肉厚で、支持部材２４が立設されかつウエーハ２２が載
置されても、支持板２３の周縁が保持具用凹溝１４に係
止された状態でも変形しない程度の剛性を有するもので
ある。なお、本実施形態では支持板２３の外周側に縁部
２３ａを設け、保持具用凹溝１４内でのガタの防止を図
っている。また、支持部材２４を支持板２３に設ける位
置は任意に選定できるがウエーハ２２の変形量が大きい
部位を選定するのが好ましい。

【００１１】このように構成された熱処理用基板支持具
１３に熱処理を行う被処理基板であるシリコンウェーハ
２２を載せると、ウエーハ２２が変形している場合、ウ
エーハ２２が載る位置が支持部材２４を構成する複数本
の線材２４ａの撓み変形によって上下に自在に移動し、
ウエーハ２２の変形に対応した支持点位置となる。従っ
て、支持板２３の４箇所に支持部材２４を立設しても、
ウエーハ２２の支持部材２４における各支持点部におけ
る応力が均一となって、従来技術のような偏荷重の発生
が回避され、転位の発生が防止される。

【００１２】被処理基板であるシリコンウエーハ２２を
熱処理用基板支持具１３に載せた後、その熱処理用基板
支持具１３をシリコンウェーハ２２とともに熱処理炉１
０まで搬送し、熱処理用基板支持具１３を構成する支持
板２３の外周縁を支持具１２の同一水平面内の４つの保
持具用凹溝１４に挿入してこれらの保持具用凹溝１４の
下部水平面に載せる。これで熱処理用基板支持具１３に
載せたウェーハ２２の熱処理炉１０への収容作業が完了
し、その後熱処理炉１０を稼働すると、熱処理炉１０内
の温度はヒータ１７により１０００℃以上に上昇する。
このとき支持板２３が切欠きのない円板状であるため、
この支持板２３が上記のように熱せされても、支持板２
３に反りが発生することはない。また、３本の線材２４
ａの上端をそれぞれ湾曲して形成し、被処理基板である
ウエーハ２２の下面を３本の線材２４ａの上端における
それぞれの湾曲凸側に載せているので、線材２４ａの先
端縁はウエーハ２２に当接することはなく、比較的鋭利
な先端縁が当接することに起因するウエーハ２２の傷の
発生を抑制できる。

【００１３】また、熱処理時にウエーハ２２に不均一な
うねりや反りが生じても、支持部材２４を構成する複数
本の線材２４ａの撓み変形によって、そのうねりや反り
に従ってウエーハ２２の載る位置が上下に自在に移動し
てウエーハ２２が支持部材２４の上面に均一に接触す
る。更に、支持部材２４は３本の線材２４ａにより構成
されているので、単一の支持部材２４に加わる荷重は３
本の線材２４ａにそれぞれ分散される。この結果、ウエ
ーハ２２の支持部材２４に接触する部分の応力は従来よ
りも著しく減少し、ウェーハ２２には殆ど内部応力が発
生せず、従ってウェーハ２２内に転位が発生するのを抑
制できる。

【００１４】一方、シリコンウエーハ２２が加熱される
と、シリコンウエーハ２２はその熱により膨張して直径
が僅かに拡大し、キャップ２４ｂと接触する部分は互い
に外側に向かって僅かに移動する。この時、支持部材２
４を構成する３本の線材２４ａはそれぞれが僅かに頃動
してシリコンウエーハ２２と接触する上端をシリコンウ
エーハ２２の膨張に合わせて移動させる。この結果、シ
リコンウエーハ２２の支持部材２４に接触する部分とそ
の支持部材２４上端との間の滑りは最小限に抑えられ、
滑りに起因する傷に基づく結晶転位は従来よりも抑制さ
れる。熱処理炉１０内でのウェーハ２２の熱処理が終了
すると、熱処理用基板支持具１３をウェーハ２２ととも
に熱処理炉１０から取出し、その熱処理用基板支持具１
３から図示しないロボットアームにより熱処理済みのシ
リコンウエーハ１３を次の処理工程に移送する。

【００１５】なお、上記実施の形態では、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、Ｇａ
Ｐウェーハ，ＧａＡｓウェーハ等でもよく、ウェーハの
外径は８インチに限らずその他の外径を有するものでも
よい。また、上記実施の形態では、真っ直ぐな線材２４
ａの上端を放射状にそれぞれ湾曲させた例を示したが、
図４に示すように複数の線材２４ａのそれぞれを中間部
分で一旦放射状になるように僅かに折り曲げてもよい。
複数の線材２４ａをそれぞれを中間部分で折り曲げる
と、被処理基板２２の下面が載せられる複数本の線材２
４ａの上端が広がり、被処理基板２２を安定して支持す
ることができる。更に、上記実施の形態では、単一の支
持部材２４が３本の線材２４ａからなるものを示した
が、単一の支持部材２４に加わる荷重を分散して被処理
基板２２に加わる応力を減少できる限り、単一の支持部
材２４を構成する線材２４ａの数は４本、５本、６本、
７本、８本、９本、又は１０本以上の多数本でも良い。
また、比較的多数本の線材２４ａにより単一の支持部材
２４を構成した場合には、１本の線材に加わる荷重は著
しく減少するため、先端縁が被処理基板２２に当接する
ことに起因する被処理基板２２の傷の発生を抑制できる
限り、図５に示すようにそれぞれの線材２４ａの先端を
湾曲させることなくその先端縁で被処理基板を支持する
ようにしても良い。

【００１６】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、複
数の支持部材を弾性変形可能な複数本の線材によりそれ
ぞれ構成したので、被処理基板の載る位置が複数の線材
の撓み変形によって上下に自在に移動し、被処理基板の
変形に対応した支持点位置となり、被処理基板の各支持
点部における応力が均一となって、従来技術のような偏
荷重の発生が回避される。また、単一の支持部材に加わ
る荷重は複数本の線材にそれぞれ分散されるので、被処
理基板の支持部材に接触する部分の応力はピン状の支持
部材を使用する従来よりも著しく減少し、被処理基板に
は殆ど内部応力が発生せず、応力に基づく転位の発生を
従来よりも抑制できる。また、被処理基板の加熱時に、
支持部材を構成する複数本の線材は撓み変形して被処理
基板と接触する上端を被処理基板の膨張に合わせて移動
させるので、被処理基板の支持部材に接触する部分とそ
の支持部材の上端との間の滑りは最小限に抑えられ、滑
りに起因する傷に基づく結晶転位は従来よりも抑制され
る。この場合、複数本の線材の上端をそれぞれ湾曲して
形成し、被処理基板の下面が複数本の線材の上端におけ
るそれぞれの湾曲凸側に載せられるように構成すれば、
線材の先端縁が被処理基板に当接することに起因する被
処理基板の傷の発生を抑制することもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施形態の熱処理基板用支持部を含む図
２のＡ−Ａ線断面図。

【図２】図３のＢ−Ｂ線断面図。

【図３】その熱処理基板用支持部を含む熱処理炉の断面
構成図。

【図４】折り曲げられた線材を有する支持部材を示す図
１に対応する断面図。

【図５】比較的多数の真っ直ぐな線材を有する支持部材
を示す図１に対応する断面図。

【図６】(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。

【図７】(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Ｃ−Ｃ線断面図。

【符号の説明】

１３ 熱処理基板用支持具 ２２ 被処理基板 ２３ 支持板 ２４ 支持部材 ２４ａ 線材

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 支持板(23)と前記支持板(23)上に立設さ
   れた複数の支持部材(24)を有し、被処理基板(22)の下面
   を前記複数の支持部材(24)の上端縁に載せて前記被処理
   基板(22)を水平に支持するように構成された熱処理用基
   板支持具において、 前記複数の支持部材(24)が弾性変形可能な複数本の線材
   (24a)によりそれぞれ構成されたことを特徴とする熱処
   理基板用支持具。
2. 【請求項２】 複数本の線材(24a)の上端がそれぞれ湾
   曲して形成され、被処理基板(22)の下面が前記複数本の
   線材(24a)の上端におけるそれぞれの湾曲凸側に載せら
   れるように構成された請求項１記載の熱処理基板用支持
   具。
3. 【請求項３】 複数本の線材(24a)が石英又はＳｉＣに
   より形成された請求項１又は２記載の熱処理基板用支持
   具。