JP2002170865A - シリコンウェーハ熱処理用３点支持具の配置方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 撓みを低減し、不均一な撓みに起因する転位
の発生を抑制し得る。 【解決手段】 支持具１０が円板状の支持板１１と支持
板に互いに間隔をあけて同一高さに立設された第１、第
２及び第３支持突起１２，１３，１４を有し、オリエン
テーションフラット１６ａを有するウェーハ１６を各支
持突起の上に載せて処理炉内で熱処理するときの３点支
持具の配置方法である。この方法では支持突起の全てが
ウェーハの同一円周上でかつウェーハ直径の９６〜９９
％の範囲内に位置し、第１支持突起がオリエンテーショ
ンフラットの平坦縁と直角でかつ中心点１６ｂを通る直
線上に位置し、中心点と第１支持突起とを結ぶ直線を中
心点を中心に右回り及び左回りに１２０゜回転させた２
直線上にそれぞれ第２及び第３支持突起を配置し、第２
及び第３支持突起がオリエンテーションフラットから離
れる方向にウェーハ円周に沿って０．１〜５ｍｍ変位さ
せて配置される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、オリエンテーショ
ンフラットを有するシリコンウェーハを処理炉内で熱処
理するときのシリコンウェーハ熱処理用３点支持具の配
置方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、シリコンウェーハを熱処理する際
にそのシリコンウェーハを支持するウェーハ熱処理用支
持具が知られている。ウェーハ熱処理用支持具として、
図５に示すように、円板状の支持板１の上面側に上端が
先細に形成されたピン状の支持突起２を３本同一高さに
立設し、これら３本の支持突起２の上端縁にウェーハ３
を載せ、このウェーハ３を水平に支持する３点支持具が
知られている。しかしこの３点支持具にウェーハを水平
に支持して熱処理をした場合、スリップ転位が発生し、
歩留りが低下する問題点があった。スリップ転位が発生
する原因としては、支持突起により支持した部分にウェ
ーハ自体の自重が付加されるので、熱処理時に起きるウ
ェーハの反りや熱膨張の差によりウェーハと突起との間
に滑り摩擦を生じたり、ウェーハの自重の集中する部分
に歪みを生じたりするため、その各支持突起により支持
された部分に結晶転位が生じるものと考えられている。

【０００３】このスリップ転位の発生を解消する方法と
して、ウェーハと支持突起との接触位置をウェーハ中
心方向に移動する方法、接触点を増加させる方法、
加熱温度を低下させる方法等が提案されている。しか
し、の方法では、ウェーハと支持突起との接触位置を
ウェーハ中心方向に移動するとウェーハの自重による撓
みは抑制されるが、支持突起との滑り摩擦により生じる
接触傷がウェーハの内側寄りに形成されてしまうため、
歩留まりが悪くなる問題があった。の方法は支持突起
の数を増加させてウェーハと支持突起との接触点を増や
し、各支持突起により支持された部分における応力を分
散させるとともにウェーハ面内を均一に支えることによ
り接触傷を抑制する方法であるが、多くの支持点を精度
良く加工することは難しい。従って、実際にウェーハと
接触しているのは３点のみと考えられるため、効率的と
はいえない。同様に、面状の支持面でウェーハを面内均
一に支える方法も考えられるが、面状の支持面を精度良
く均一に加工することは困難である。の方法は、熱処
理温度を低下させて、支持具とウェーハの材質の違いに
よる熱膨張の差を縮小することによりスリップ転位を抑
制する方法であるが、ウェーハ特性を向上させるために
加熱温度を高くする傾向にあり、現実的とは言えない。

【０００４】そのため、現状ではウェーハと支持突起と
の接触位置をウェーハ端部へと移動させて滑り摩擦によ
る傷をデバイスメーカーが製品の作製に使用しない箇所
に形成してスリップ転位の拡大を抑制していた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ウェーハがオ
リエンテーションフラットを有する場合、ウェーハ端部
で支持突起と接触するように３点支持具の上に載せる
と、図３に示すように、ウェーハの撓みは偏った変形パ
ターンとなり、この不均一な撓みに起因するスリップ転
位が発生するおそれがあった。図３において、符号Ａは
撓み量が比較的小さい領域、符号Ｂは撓み量が中程度の
領域及び符号Ｃは撓み量が大きい領域である。本発明の
目的は、撓みを低減するとともに不均一な撓みに起因す
るスリップ転位の発生を抑制し得るシリコンウェーハ熱
処理用３点支持具の配置方法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
図１及び図２に示すように、支持具１０が円板状の支持
板１１と支持板１１に互いに間隔をあけて同一高さに立
設された３つの第１、第２及び第３支持突起１２，１
３，１４を有し、オリエンテーションフラット１６ａを
有するシリコンウェーハ１６を第１、第２及び第３支持
突起１２，１３，１４の上に載せて処理炉内で熱処理す
るときのシリコンウェーハ熱処理用３点支持具の配置方
法の改良である。その特徴ある構成は第１、第２及び第
３支持突起１２，１３，１４の全てがウェーハ１６の同
一円周上に位置するとき、第１、第２及び第３支持突起
１２，１３，１４の全てがウェーハ直径の９６〜９９％
の範囲内に位置し、第１支持突起１２がオリエンテーシ
ョンフラット１６ａの平坦縁と直角でかつウェーハ中心
点１６ｂを通る直線上に位置し、第２及び第３支持突起
１３，１４が中心点１６ｂと第１支持突起１２とを結ぶ
直線を中心点１６ｂを中心に右回り及び左回りに１２０
゜回転させた２つの直線上にそれぞれ配置された後、第
２及び第３支持突起１３，１４がオリエンテーションフ
ラット１６ａから離れる方向にウェーハ円周に沿って
０．１〜５ｍｍ変位させて配置されることにある。

【０００７】請求項１に係る発明では、第１、第２及び
第３支持突起の全てをウェーハの同一円周上に位置さ
せ、ウェーハ中心点と第１支持突起とを結ぶ直線をウェ
ーハ中心点を中心に右回り及び左回りに１２０゜回転さ
せた２つの直線上にそれぞれ第２及び第３支持突起を配
置し、この第２及び第３支持突起をオリエンテーション
フラットから離れる方向にウェーハ円周に沿って０．１
〜５ｍｍ変位させて配置したので、ウェーハが第１、第
２及び第３支持突起によりバランス良く支えられるた
め、従来１２０°間隔に配置されていた３つの支持突起
の上にオリエンテーションフラットを有するウェーハを
載せたときに不均一に形成されるオリエンテーションフ
ラットと反対側の周辺部分の撓みを矯正でき、その不均
一な撓みに起因するスリップ転位を抑制できる。

【０００８】

【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態について
説明する。まず本発明の方法は、直径が１５０〜４００
ｍｍ、好ましくは２００〜３００ｍｍのシリコンウェー
ハに適する。

【０００９】図１及び図２に示すように、３点支持具１
０は円板状に形成された支持板１１と、支持板１１に互
いに間隔をあけて同一高さに立設された３つの第１、第
２及び第３支持突起１２，１３，１４を有する。この３
点支持具は石英又はＳｉＣにより形成されるか、又はＳ
ｉＣの表面をポリシリコンで被覆して形成される。この
うち石英が耐熱性を有し、かつ汚染源になり難いため材
質として好ましい。第１、第２及び第３支持突起１２，
１３，１４はその全てがウェーハの同一円周上に位置
し、かつウェーハ直径の９６〜９９％の範囲内に位置す
るように構成される。第１、第２及び第３支持突起はそ
の全てがウェーハ直径の９６〜９９％の範囲内に位置す
るのが好ましい。第１、第２及び第３支持突起の位置が
ウェーハ直径の９６％未満であると、デバイスメーカー
が基板作製のために使用するウェーハ内側に複数の支持
突起との接触傷が形成されてしまうため歩留まりが低下
する。また、第１、第２及び第３支持突起の位置がウェ
ーハ直径の９９％を越えると、ウェーハの自重による撓
みが大きくなり、スリップ転位が増大する。

【００１０】第１支持突起１２は支持板１１に固定さ
れ、第２及び第３支持突起１３，１４は円周に沿って水
平可動に設けられる。この固定した第１支持突起１２を
図１に示すように、オリエンテーションフラット１６ａ
の平坦縁と直角でかつウェーハ中心点１６ｂを通る直線
上に配置し、第２及び第３支持突起１３，１４を中心点
１６ｂと第１支持突起１２とを結ぶ直線を中心点１６ｂ
を中心に右回り及び左回りに１２０゜回転させた２つの
直線上にそれぞれ配置する。この第２及び第３支持突起
１３，１４をオリエンテーションフラット１６ａより離
れた方向にウェーハ円周に沿って０．１〜５ｍｍ変位さ
せる。第２及び第３支持突起１３，１４を変位させる幅
はウェーハの径やオリエンテーションフラットの大きさ
によるが、好ましくは０．１〜２ｍｍである。第２及び
第３支持突起の変位幅が、それぞれ０．１ｍｍ未満であ
ると、不均一な撓みを解消できない。第２及び第３支持
突起の変位幅がそれぞれ５ｍｍを越えると、オリエンテ
ーションフラット部に撓みを生じるため、不均一な撓み
パターンになる。第２支持突起と第３支持突起はそれぞ
れ同じ幅だけ変位させることが好ましい。第２支持突起
の変位幅と第３支持突起の変位幅が大きく異なると、撓
みが不均一になる。図１において、符号Ａは撓み量が比
較的小さい領域、符号Ｂは撓み量が中程度の領域であ
る。

【００１１】図２に戻って、第１支持突起１２がオリエ
ンテーションフラット１６ａの平坦縁と直角でかつウェ
ーハ中心点１６ｂを通る直線上に位置するようにウェー
ハ１６を第１、第２及び第３支持突起１２，１３，１４
の上に載せてウェーハ１６を３点支持具１０に水平に支
持した後、この３点支持具１０を図４に示すような処理
炉２０内に搬送してウェーハに熱処理を施す。このよう
にシリコンウェーハを３点支持具に配置すると、熱処理
を施してもオリエンテーションフラットによる不均一な
撓みを生じることがない。図４中の２１は加熱ランプ、
２２はパイロメータをそれぞれ示す。

【００１２】なお、本実施の形態では熱処理炉に枚葉式
の熱処理炉を用いたが、複数枚処理できる縦型熱処理炉
におけるラダーボート等の配置方法にも適応できる。

【００１３】

【実施例】次に本発明の実施例を説明する。 ＜実施例１＞直径２００ｍｍφ、厚さ０．７２５ｍｍの
オリエンテーションフラットを有するシリコンウェーハ
を用意した。また、図２に示す支持突起の全てが上記ウ
ェーハの同一円周上に位置し、かつ上記ウェーハの直径
の９７％に位置するように構成された３点支持具を用意
した。この３点支持具の第２及び第３支持突起は中心点
と第１支持突起とを結ぶ直線を中心点を中心に右回り及
び左回りに１２０゜回転させた２つの直線上にそれぞれ
配置されている。この第２及び第３支持突起をオリエン
テーションフラットから離れる方向にウェーハ円周に沿
って１ｍｍ変位させて配置した。シリコンウェーハを第
１支持突起がオリエンテーションフラットの平坦縁と直
角でかつウェーハ中心点を通る直線上に位置するように
配置して第１、第２及び第３支持突起の上に載せてウェ
ーハを水平状態に支持した。このウェーハを載せた３点
支持具を図４に示す処理炉内に入れ、炉内温度１２５０
℃でウェーハを熱処理した。

【００１４】＜比較例１＞実施例１と同一のウェーハを
用意し、第２及び第３支持突起を変位させない以外は実
施例１と同様の３点支持具を用い、実施例１と同様の条
件でウェーハを熱処理した。

【００１５】＜比較評価＞実施例１及び比較例１でＦＥ
Ｍ（Finite Element Method、有限要素法）を用いて、
熱処理時のシリコンウェーハの撓みについて解析した。
このＦＥＭ法は、各要素についての剛性方程式を重ね合
わせたマトリックスからなる方程式に境界条件（拘束条
件）を導入し、未知量を解析する方法である。以下にＦ
ＥＭ法の解析条件を示す。 (1) 解析モデル：シェルメッシュ（４角形１次要素：厚
み特性０．７２５ｍｍ）、要素長２ｍｍ (2) 拘束条件 支持点３点を高さ方向に拘束し（接触を表現）、中心点
を縦横方向に拘束（剛体運動を抑制）した。また、第２
及び第３支持突起に位置する２つの支持点をオリエンテ
ーションフラットと反対方向に０．１ｍｍずつずらしな
がら解析した。

【００１６】実施例１及び比較例１のウェーハの撓みを
図１及び図３にそれぞれ示す。なお、図１及び図３のウ
ェーハ内における丸印は各支持突起の接触点を示す。図
３より明らかなように、比較例１では撓み量の異なる３
つの領域が現われた。即ち、３つの支持点を含む撓み量
が比較的小さい領域Ａと、ウェーハ中心に現われた撓み
量が大きい領域Ｃと、領域Ａと領域Ｃとの中間の撓み量
が中程度の領域Ｂとが現われた。符号Ｃで示される領域
の撓み量が最大となるような偏った撓みパターンになっ
た。これに対して、第２及び第３支持突起をオリエンテ
ーションフラットから離れる方向にウェーハ円周に沿っ
てそれぞれ１ｍｍ変位させた実施例１では、図１に示す
ように、比較例１（図３）の領域Ｃが消えて、撓み量の
異なる２つの領域Ａ及びＢのみが現われ、均一な撓みパ
ターンを示した。

【００１７】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、第
１、第２及び第３支持突起の全てがウェーハの同一円周
上に位置するとき、第１、第２及び第３支持突起の全て
がウェーハ直径の９６〜９９％の範囲内に位置し、第１
支持突起がオリエンテーションフラットの平坦縁と直角
でかつウェーハ中心点を通る直線上に位置し、ウェーハ
中心点と第１支持突起とを結ぶ直線をウェーハ中心点を
中心に右回り及び左回りに１２０゜回転させた２つの直
線上にそれぞれ第２及び第３支持突起を配置し、この第
２及び第３支持突起をオリエンテーションフラットから
離れる方向にウェーハ円周に沿って０．１〜５ｍｍ変位
させて配置したので、ウェーハが第１、第２及び第３支
持突起によりバランス良く支えられるため、従来１２０
°間隔に配置されていた３つの支持突起の上にオリエン
テーションフラットを有するウェーハを載せたときに不
均一に形成されるオリエンテーションフラットと反対側
の周辺部分の撓みを矯正でき、その不均一な撓みに起因
するスリップ転位を抑制できる。更に、この不均一な撓
みを矯正するだけでなく、ウェーハに生じる撓みパター
ンが変化するため、変形量も抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の配置方法により３点支持具の上にシリ
コンウェーハを載せたときの撓みを示す模式図。

【図２】本実施の形態における３点支持具の配置方法を
示す斜視図。

【図３】比較例１の３点支持具の上にシリコンウェーハ
を載せたときの撓みを示す模式図。

【図４】熱処理炉の断面図。

【図５】(a) 従来の配置方法によりウェーハを支持した
３点支持具の平面図。(b) 図５(a)のＡ−Ａ線断面図。

【符号の説明】

１０ ３点支持具 １１ 支持板 １２ 第１支持突起 １３ 第２支持突起 １４ 第３支持突起 １６ シリコンウェーハ １６ａ オリエンテーションフラット １６ｂ 中心点

フロントページの続き (72)発明者 白木 弘幸 東京都千代田区大手町１丁目５番１号 三 菱マテリアルシリコン株式会社内 (72)発明者 中田 嘉信 東京都千代田区大手町１丁目５番１号 三 菱マテリアルシリコン株式会社内 Ｆターム(参考） 5F031 CA02 HA06 HA64 MA30 PA14 PA18

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 支持具(10)が円板状の支持板(11)と前記
   支持板(11)に互いに間隔をあけて同一高さに立設された
   ３つの第１、第２及び第３支持突起(12,13,14)を有し、 オリエンテーションフラット(16a)を有するシリコンウ
   ェーハ(16)を前記第１、第２及び第３支持突起(12,13,1
   4)の上に載せて処理炉内で熱処理するときのシリコンウ
   ェーハ熱処理用３点支持具の配置方法において、 前記第１、第２及び第３支持突起(12,13,14)の全てがウ
   ェーハ(16)の同一円周上に位置するとき、 前記第１、第２及び第３支持突起(12,13,14)の全てがウ
   ェーハ(16)直径の９６〜９９％の範囲内に位置し、 前記第１支持突起(12)がオリエンテーションフラット(1
   6a)の平坦縁と直角でかつウェーハ中心点(16b)を通る直
   線上に位置し、 前記第２及び第３支持突起(13,14)が前記中心点(16b)と
   前記第１支持突起(12)とを結ぶ直線を前記中心点(16b)
   を中心に右回り及び左回りに１２０゜回転させた２つの
   直線上にそれぞれ配置された後、 前記第２及び第３支持突起(13,14)が前記オリエンテー
   ションフラット(16a)から離れる方向にウェーハ円周に
   沿って０．１〜５ｍｍ変位させて配置されることを特徴
   とするシリコンウェーハ熱処理用３点支持具の配置方
   法。