JP2003224082A - Silicon ring for holding silicon wafer in light irradiation thermal treatment equipment - Google Patents

Silicon ring for holding silicon wafer in light irradiation thermal treatment equipment

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JP2003224082A
JP2003224082A JP2002021164A JP2002021164A JP2003224082A JP 2003224082 A JP2003224082 A JP 2003224082A JP 2002021164 A JP2002021164 A JP 2002021164A JP 2002021164 A JP2002021164 A JP 2002021164A JP 2003224082 A JP2003224082 A JP 2003224082A
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JP
Japan
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silicon
ring
wafer
silicon wafer
light irradiation
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JP2002021164A
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Japanese (ja)
Inventor
Ikuo Ogawa
郁夫 小川
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Osaka Titanium Technologies Co Ltd
Original Assignee
Osaka Titanium Technologies Co Ltd
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a silicon ring for holding a silicon wafer wherein uniform thermal treatment can be performed to the whole surface of the silicon wafer while holding the wafer horizontally without generating thermal distortion, in a silicon ring for holding a wafer which is used when a silicon wafer is thermally treated by light irradiation thermal treatment equipment. <P>SOLUTION: This silicon ring 6 for holding a silicon wafer which is composed of silicon is used as a holding ring for holding an outer periphery of a silicon wafer when a disk-shaped silicon wafer is thermally treated by the light irradiation thermal treatment equipment. Slits 8a, 8b in centripetal direction are arranged in the silicon ring 6, and the ring is cut and opened. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】シリコンウェハを急速加熱し
て熱処理するための光照射熱処理装置におけるシリコン
ウェハ支持用シリコンリングに関する。 【0002】 【従来の技術】シリコンウェハは、表面薄膜形成、酸
化、拡散、あるいはアニールなどのため、光照射によっ
て加熱する光照射式熱処理装置を使って急速加熱、急速
冷却して熱処理される。この熱処理においては、シリコ
ンウェハの外周縁部からの熱放散が中央部からの熱放散
より多くなって、シリコンウェハの外周縁部と中央部と
の間で温度差が生じ、外周縁部の方が温度が低くなる。
このように温度分布が不均一になると、シリコンウェハ
にスリップと呼ばれる欠陥が生じる。 【0003】上記光照射式熱処理装置を使った熱処理に
おける欠点を排除するための改良策として、特開平9−
22879号公報には、薄板状をなし、内周縁が基板の
外周縁とその外側に間隙を設けて対向する形状に成形さ
れた薄板本体部と、この薄板本体部からその求心方向へ
延設され基板を水平に支持する支持部からなる基板疑似
補形板を介して、基板を支持するように構成した光照射
式熱処理装置が提案されている。上記基板疑似補形板と
しては、耐熱性及び熱伝導性に優れている炭化けい素が
使用されている。 【0004】また、特開平2000−58471号公報
には、光照射によつて加熱処理される基板がガードリン
グに保持され、基板の外周縁がガードリングにより補助
的に放射加熱される光照射式加熱装置において、ガード
リングとガードリング支持台の間に、単位面積当たりの
熱容量がガードリングと同等な円環状の補助リングを介
装した装置が記載されている。この場合も、リングは炭
化けい素で形成されている。また、この方法では、構成
部品の数が増加し、構造も複雑なため、加工に手間がか
かり経済的に不利である。 【0005】更に、温度の急激な変化による熱衝撃を緩
和する手段として、ウェハ用ではないが、リング体の外
周面の円を弦で切除したり、弦の一部を切り残したスリ
ットを設けた熱処理用治具が特開平10−287473
号公報に記載されている。しかし、この方法によりシリ
コンウェハをランプアニールするためのシリコンリング
を作ったとしても、リングは極薄のため加工や装置への
取付けなどの取扱い中に破損することが多く、また使用
中に弦の一部を切り残したスリットの延長線上で応力集
中によると思われる割れが発生するため、使用に耐えな
い。 【0006】 【発明が解決しようとする課題】光照射式加熱装置によ
るシリコンウェハの熱処理で使用するウェハ支持リング
は、従来主として炭化けい素などのセラミックが用いら
れている。従来炭化けい素などのセラミックが用いられ
ているのは次の理由による。 【0007】光照射式加熱装置によるシリコンウェハの
熱処理において、シリコン材質の支持リングを1000
℃〜1100℃の高温域に加熱して使用すると、シリコ
ンはセラミックに比べ融点が低く熱的に弱いため、加熱
回数が多くなるにつれ、リングの内側と外側の温度差に
より板面にひずみが生じるという問題があった。 【0008】シリコンウェハの光照射式加熱装置による
熱処理では、支持リングを加熱してウェハ周縁部からの
放熱を補償し、ウェハ全面の温度分布を均一に保つこと
により、波形変形等の変形の発生を防止することができ
る。そのため、支持リングの材質には高耐熱性を有する
セラミックが採用されていた。 【0009】しかし、最近シリコンウェハは大型化が進
み、外径が300mm(12インチ)のシリコンウェハ
に移行しつつある。また、大型化と共に半導体集積度が
高度化するに伴い、シリコンウェハに対して、例えば熱
処理時の面内均一性などの品質の向上が強く求められる
ようになった。従って、最近の外径300mmのシリコ
ンウェハの光照射式加熱装置では、次の理由により、従
来のセラミック製リングの代わりにシリコンリングを使
用する必要が生じてきた。 【0010】外径300mmウェハは、外径200mm
ウェハに比べて直径が大きいばかりか、面積、重量も大
きくなり、加熱時に均一に昇温させることが難しく、外
径200mmウェハをセラミックリングで支持して熱処
理する場合には、ウェハ中央部と外周部との温度差の問
題が生じなかったが、外径300mmウェハではウェハ
中央部と外周部との温度差が生じ、スリップなどの結晶
欠陥が発生する可能性が高いことがわかった。 【0011】その原因として、セラミックを用いる場合
は、比熱、熱伝達係数、放射率などの物性値がシリコン
ウェハに近い物質を選んだとしても、それらの物性値は
シリコンの物性値に等しくないことが、大きく影響して
いることがわかった。 【0012】上記のごとく、外径300mmウェハの熱
処理に、セラミックリングを使用した場合に問題が生じ
る原因としては、外径200mmウェハの熱処理では無
視できた炭化けい素とシリコンの熱膨張係数や比熱など
の熱的性質の差が無視できなくなつたことが挙げられ
る。なお、光照射式加熱装置におけるウェハを支持する
ための支持リングは、ウェハの外延部と見なすことがで
きる状態が望ましい。従って、支持リングの材質をウェ
ハと同じシリコンとし、ウェハの中央部と外周部の温度
差を更に小さくする必要がある。また、不純物の汚染を
避けるためにも、シリコンリングの使用が効果的であ
る。 【0013】しかし、本発明者の実験によれば、シリコ
ンリングを使用して熱処理を繰り返していると、リング
は次第に微小な波打ちが生じ変形した。特に、CVD反
応時などのランプ加熱により急速加熱を繰り返し行った
とき、変形が顕著に発生することがわかった。 【0014】これは、ランプアニールの光がウェハ及び
シリコンリングを照射するが、リングからリング保持部
(リング外側部分を支持する部材)への放熱が影響し
て、シリコンリングの内側(内径側)の温度が外側(外
径側)より高くなる。この温度差によりリングの内側が
大きく膨張するためと考えられる。また、シリコンは炭
化けい素と異なり、ランプアニール温度の1000〜1
100℃付近で塑性変形するため、炭化けい素では発生
しなかった塑性変形に基づく変形が生じたものと考えら
れる。 【0015】シリコンリングの変形は、数枚程度のウェ
ハ処理では問題が起きないが、数十枚以上を処理してい
く間に変形し始めるのである。変形後の具体的な状態
は、内周部分が伸びて変形するため、内周部が上下に僅
かに波打つような形状となる。しかし、このわずかな変
形といえども、ウェハを水平に正しく保持できないた
め、シリコンリングをランプアニールのシリコンウェハ
支持用に使用することはできなかつた。 【0016】また、本発明者は、シリコンリングの求心
方向の幅{(外径−内径)/2}を狭くすれば、加熱時
の応力発生は小さくなると考えた。しかし、シリコンリ
ングの保持部を保持する支持部材とウェハとの間隔が狭
くなり過ぎると、上記支持部材からの放熱により、ウェ
ハの温度分布を均一に保つことができない。そのため、
ウェハの温度分布を均一に保つことができる最小限の間
隔についても種々と試験した。 【0017】本発明は、上記の考察に基づいて、シリコ
ンウェハの光照射式加熱装置による熱処理において、シ
リコンウェハを直接支持するためのシリコンリングを提
供するものである。 【0018】 【課題を解決するための手段】本発明に係る光照射熱処
理装置におけるシリコンウェハ支持用シリコンリング
は、円板状のシリコンウェハを光照射熱処理装置により
熱処理する際に用いるシリコンウェハの外周部を支持す
るための支持リングを、シリコンで形成したシリコンリ
ングにおいて、該シリコンリングに求心方向のスリット
を設けてリングを切り開いたことを特徴とする。 【0019】上記求心方向のスリットとは、シリコンリ
ングの中心を通る直径線上の方向だけでなく、該中心を
外れた傾斜方向を含むものである。従って、スリットに
よる破断面はシリコンリング外周面接線に対し直角方向
の破断面の外、該接線に対し任意の角度で傾斜した傾斜
破断面とすることができる。 【0020】 【発明の実施の形態】本発明の光照射熱処理装置におけ
るシリコンウェハ支持用シリコンリングは、円板状のシ
リコンウェハを光照射熱処理装置により熱処理する際
に、シリコンウェハの外周部を支持するための支持リン
グをシリコンで形成したシリコンリングである。そし
て、該シリコンリングには、求心方向のスリツトを設け
てリングを切り開くのである。 【0021】上記スリットは、シリコンウェハの大きさ
を問わず、リングの1ヵ所に設けるだけで十分な効果が
得られる。しかし、スリットは1ヵ所に限るものではな
く、例えば、シリコンリングの直径線上に対向する2ヵ
所に求心方向のスリツトを設けてリングを2分割した場
合でも本発明の効果を得ることができるが、ウェハ支持
の面精度が問題となる場合もあるので、リングを2分割
するよりもスリットをリングの1ヵ所に設けた方がより
望ましい。また、スリット幅は、リング内側を幅広くす
ることもできる。 【0022】上記のごとく、リングの2ヵ所にスリット
を設ける場合には、分割されたリング片が円形を保ち、
シリコンウェハを水平に確実に保持することができ、か
つシリコンウェハを取り出す際に、シリコンリングがリ
ング支持台から脱落しないように構成することが必要で
ある。 【0023】シリコンリングは、シリコンウェハと共に
ランプ照射により加熱されるから、シリコンリングの厚
さはシリコンウェハの厚さと同じか、または近似した厚
さにすることが望ましい。そして、シリコンウェハを支
持するシリコンリングの内周面は段付きかテーパ付きに
形成して、シリコンウェハをその段部またはテーパ面上
に載せて保持できるように設ける。 【0024】 【実施例】本願発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。図1は、シリコンリングで支持された半導体シリコ
ンウェハを急速加熱して熱処理する光照射式加熱装置の
概略構成を示すものである。炉体1の天井内面には複数
の円弧状反射板4を配設し、それぞれの円弧状反射板4
にハロゲンランプ2を設け、炉内の床面には炭化けい素
製のシリコンリング支持台5が設置されている。 【0025】上記シリコンリング支持台5は、例えば直
径300mmのシリコンウェハ7を支持できるシリコン
リング6を水平に保持できる構造からなる。また、天井
に複数配設されたハロゲンランプ2は、それぞれ炉外に
設置された、図示しない点灯用電源に接続され、制御器
からの点灯制御信号により点灯するように構成されてい
る。そして、炉底の中央部に貫通した孔からシリコンウ
ェハ7の下面に非接触で対向して、シリコンウェハ7の
温度を測定するための放射温度計3を設け、測定したウ
ェハ温度を上記制御器に出力し、該制御器内において、
シリコンウェハが所定の昇温速度・降温速度、保持温
度、保持時間で熱処理できるように、点灯出力を制御す
る構成からなる。 【0026】上記シリコンリング支持台5は、シリコン
ウェハ7を全面が均一に加熱できるように、図示しない
回転機構により、水平面で回転する構成とする。なお、
図1では、半導体シリコンウェハを炉内に搬入・搬出す
る装置及びそれに関連した設備などは省略した。 【0027】次に、上記装置においてシリコンウェハ7
を水平に支持するためのシリコンリングとして、本発明
の実施例を図3及び図4に基づいて説明する。図3はシ
リコンリング6の1ヵ所にスリットを設けた場合であ
る。図3aはリング中心に向けたスリット8aで切り開
いた場合、図3bはスリットの向きがリング中心を外れ
て傾斜したスリット8bで切り開いた場合である。ま
た、図4はシリコンリング6の直径線上の対向する2ヵ
所にスリット9、9を設けてシリコンリングを2分割し
た場合である。この2分割したシリコンリングでは、シ
リコンウェハを着脱する際にリング形状が保持され、リ
ングが分解しないように定位置に固定するように構成す
る。 【0028】熱処理されるシリコンウェハは、上記シリ
コンリングの内側の空間にはめ込んで組込まれるため、
シリコンリング6の内側は、図2に示すように断面突起
状の係止辺6aを設けて、その上にウェハ外周縁部を載
せて支持するか、あるいはリング内周縁を上向き傾斜面
6bとして、その傾斜面上にウェハ外周縁部を載せて支
持する。上記支持部は、ウェハとリングとの熱膨張の差
を逃すため両者の間に水平方向のわずかな隙間を設ける
ことが望ましい。 【0029】上記シリコンウェハとシリコンリングの具
体的寸法例として、外径300mmのシリコンウェハに
ついて示せば、シリコンリングは外径が365mm、内
径295mm、厚さ0.8mmのリングの1ヵ所に1〜
2mmのスリットを設けてリングの1ヵ所を切り開いて
シリコンリングを作った。この場合、リング内周縁には
長さ1mm、厚さ0.4mmの支持辺6aを形成して、
ウェハ外周縁部を載せるようにした。 【0030】シリコンリング6は、シリコンウェハ7と
同じ単結晶または多結晶のシリコンから所望の形状に削
り出して作る。両者は同じシリコンで構成され、物性が
同じなため類似した昇温特性を示す。従って、シリコン
ウェハ7とシリコンリング6は同じ条件で加熱昇温する
ため、ウェハ外周縁部からの放熱はほとんど見られず、
シリコンウェハ7は全面が均一に加熱される。しかし、
シリコンリング支持台5に接して支持されているシリコ
ンリング6の外周部の熱は、その接触部からの熱伝導に
より支持台側へ熱移動し、シリコンリング6の外周部と
内周部との間には大きな温度差が生じる。そのため、内
周部は熱膨張による伸びが発生するが、スリット幅が広
がることにより、伸びが吸収され、熱応力によるひずみ
は発生せず、シリコンウェハは水平に支持されたまま、
均一な熱処理が継続できる。その結果、シリコンウェハ
にはスリップの発生が見られず、またウェハに対する不
純物汚染の心配もない。 【0031】 【発明の効果】本発明の実施によるシリコンリングでシ
リコンウェハを支持して熱処理すれば、シリコンリング
の外周部と内周部との間に生じる温度差による熱応力
は、リングに設けたスリット幅が広がることにより吸収
され変形しないので、シリコンウェハの全面に均一な熱
処理を施すことができ、スリップなどの結晶欠陥は発生
せず、また不純物による汚染をも防止できる。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION [0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a silicon ring for supporting a silicon wafer in a light irradiation heat treatment apparatus for rapidly heating and heat-treating a silicon wafer. [0002] A silicon wafer is heat-treated by rapid heating and rapid cooling using a light irradiation type heat treatment apparatus for heating by light irradiation for forming a surface thin film, oxidizing, diffusing or annealing. In this heat treatment, the heat dissipation from the outer peripheral edge of the silicon wafer becomes larger than the heat dissipation from the central portion, and a temperature difference is generated between the outer peripheral edge and the central portion of the silicon wafer. But the temperature decreases.
When the temperature distribution becomes non-uniform in this way, a defect called a slip occurs in the silicon wafer. [0003] As an improvement for eliminating the drawbacks in the heat treatment using the light irradiation type heat treatment apparatus, Japanese Patent Application Laid-Open No.
Japanese Patent Application Laid-Open No. 22879 discloses a thin plate body having a thin plate shape, an inner peripheral edge of which is formed in a shape facing the outer peripheral edge of the substrate with a gap provided outside thereof, and extending from the thin plate main body in the centripetal direction. There has been proposed a light irradiation type heat treatment apparatus configured to support a substrate via a substrate pseudo-complementary plate composed of a support portion that horizontally supports the substrate. Silicon carbide, which is excellent in heat resistance and thermal conductivity, is used as the substrate pseudo-complementary plate. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-58471 discloses a light irradiation type in which a substrate to be heat-treated by light irradiation is held by a guard ring, and the outer peripheral edge of the substrate is radiatively heated by the guard ring. In the heating apparatus, there is described an apparatus in which an annular auxiliary ring having a heat capacity per unit area equivalent to that of the guard ring is interposed between the guard ring and the guard ring support. Again, the ring is made of silicon carbide. Further, in this method, the number of components increases and the structure is complicated, so that processing is troublesome and economically disadvantageous. [0005] Further, as a means for alleviating thermal shock due to a rapid change in temperature, although not for a wafer, a circle on the outer peripheral surface of a ring body is cut off with a chord, or a slit is formed by cutting off a part of the chord. Heat treatment jig is disclosed in JP-A-10-287473.
No., published in US Pat. However, even if a silicon ring for lamp annealing a silicon wafer is made by this method, the ring is extremely thin and is often broken during handling such as processing and mounting to a device, and the string is used during use. Cracks appear to be caused by stress concentration on the extension of the slit, which is partially cut off, so that it cannot be used. Conventionally, ceramics such as silicon carbide have been mainly used for a wafer support ring used for heat treatment of a silicon wafer by a light irradiation type heating device. Conventionally, ceramics such as silicon carbide have been used for the following reasons. In heat treatment of a silicon wafer by a light irradiation type heating device, a support ring made of silicon
When used by heating to a high temperature range of 1C to 1100C, silicon has a lower melting point than ceramics and is thermally weak. Therefore, as the number of heating increases, the plate surface is distorted due to the temperature difference between the inside and outside of the ring. There was a problem. In the heat treatment of a silicon wafer by a light irradiation type heating apparatus, deformation such as waveform deformation is generated by heating a support ring to compensate for heat radiation from a peripheral portion of the wafer and keeping a uniform temperature distribution over the entire surface of the wafer. Can be prevented. Therefore, ceramics having high heat resistance have been adopted as the material of the support ring. However, silicon wafers have recently been increasing in size and are shifting to silicon wafers having an outer diameter of 300 mm (12 inches). Further, as the degree of semiconductor integration increases along with the increase in size, improvement in quality, such as in-plane uniformity during heat treatment, for silicon wafers has been strongly demanded. Therefore, in a recent light irradiation type heating apparatus for a silicon wafer having an outer diameter of 300 mm, it has become necessary to use a silicon ring instead of a conventional ceramic ring for the following reasons. A wafer having an outer diameter of 300 mm has an outer diameter of 200 mm.
Not only is the diameter larger than the wafer, but also the area and weight are large, making it difficult to raise the temperature uniformly during heating. When supporting a 200 mm outer diameter wafer with a ceramic ring and performing heat treatment, the center and outer periphery of the wafer Although there was no problem of a temperature difference between the wafer and the outer portion, it was found that a wafer having an outer diameter of 300 mm had a high temperature difference between the central portion and the outer peripheral portion of the wafer, and was more likely to generate crystal defects such as slip. [0011] The reason for this is that when ceramics are used, even if materials having physical properties such as specific heat, heat transfer coefficient, and emissivity close to those of a silicon wafer are selected, their physical property values are not equal to those of silicon. However, it turned out that it had a big influence. As described above, when a ceramic ring is used in the heat treatment of a wafer having an outer diameter of 300 mm, the problem may be caused by the thermal expansion coefficients and specific heats of silicon carbide and silicon which could be ignored in the heat treatment of a wafer having an outer diameter of 200 mm. And the difference in thermal properties cannot be ignored. It is desirable that the support ring for supporting the wafer in the light irradiation type heating device be in a state where it can be regarded as an extension of the wafer. Therefore, it is necessary to make the material of the support ring the same silicon as the wafer, and to further reduce the temperature difference between the center and the outer periphery of the wafer. The use of a silicon ring is also effective to avoid contamination of impurities. However, according to an experiment conducted by the inventor, when the heat treatment was repeatedly performed using the silicon ring, the ring gradually deformed due to minute undulation. In particular, it was found that when rapid heating was repeatedly performed by lamp heating at the time of a CVD reaction or the like, deformation was remarkable. [0014] This is because the light of the lamp annealing irradiates the wafer and the silicon ring, but the heat radiation from the ring to the ring holding portion (member supporting the outer portion of the ring) affects the inner side (inner diameter side) of the silicon ring. Is higher than the outside (outer diameter side). It is considered that the temperature difference causes the inside of the ring to expand significantly. Also, silicon is different from silicon carbide in that the lamp annealing temperature is 1000 to 1
It is considered that since plastic deformation occurred at around 100 ° C., deformation based on plastic deformation that did not occur in silicon carbide occurred. Deformation of the silicon ring does not cause a problem when processing about several wafers, but starts to deform while processing several tens or more wafers. In a specific state after the deformation, the inner peripheral portion is elongated and deformed, so that the inner peripheral portion has a shape slightly waving up and down. However, even with this slight deformation, the silicon ring could not be used for supporting the silicon wafer for lamp annealing because the wafer could not be held properly horizontally. Further, the present inventor thought that if the width {(outer diameter−inner diameter) / 2} of the silicon ring in the centripetal direction is reduced, stress generation during heating is reduced. However, if the distance between the wafer and the supporting member that holds the holding portion of the silicon ring is too narrow, the temperature distribution of the wafer cannot be kept uniform due to heat radiation from the supporting member. for that reason,
Various tests were also conducted on the minimum interval at which the temperature distribution of the wafer could be kept uniform. The present invention, based on the above considerations, provides a silicon ring for directly supporting a silicon wafer in a heat treatment of the silicon wafer by a light irradiation type heating device. The silicon ring for supporting the silicon wafer in the light irradiation heat treatment apparatus according to the present invention is a silicon wafer used for heat treatment of a disk-shaped silicon wafer by the light irradiation heat treatment apparatus. The support ring for supporting the portion is made of silicon, and the silicon ring is cut open by providing a slit in the centripetal direction in the silicon ring. The slit in the centripetal direction includes not only the direction on the diameter line passing through the center of the silicon ring but also the inclination direction off the center. Accordingly, the fracture surface caused by the slit can be an inclined fracture surface inclined at an arbitrary angle with respect to the tangent line, in addition to the fracture surface perpendicular to the tangent to the silicon ring outer peripheral surface. DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A silicon ring for supporting a silicon wafer in a light irradiation heat treatment apparatus according to the present invention supports an outer peripheral portion of a silicon wafer when a disk-shaped silicon wafer is heat treated by the light irradiation heat treatment apparatus. This is a silicon ring in which a support ring is formed of silicon. Then, the silicon ring is provided with a slit in the centripetal direction and the ring is cut open. Regardless of the size of the silicon wafer, a sufficient effect can be obtained simply by providing the slit at one location on the ring. However, the slit is not limited to one, and for example, the effect of the present invention can be obtained even if the ring is divided into two by providing slits in the centripetal direction at two positions facing each other on the diameter line of the silicon ring, Since the surface accuracy of the wafer support may be a problem, it is more preferable to provide a slit at one place of the ring than to divide the ring into two parts. Also, the slit width can be made wider on the inside of the ring. As described above, when slits are provided at two places on the ring, the divided ring pieces maintain a circular shape,
It is necessary to ensure that the silicon wafer can be held horizontally and that the silicon ring does not fall off the ring support when the silicon wafer is taken out. Since the silicon ring is heated by lamp irradiation together with the silicon wafer, it is desirable that the thickness of the silicon ring be equal to or close to the thickness of the silicon wafer. The inner peripheral surface of the silicon ring that supports the silicon wafer is formed so as to be stepped or tapered so that the silicon wafer can be placed and held on the stepped or tapered surface. Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a schematic configuration of a light irradiation type heating device for rapidly heating and heat-treating a semiconductor silicon wafer supported by a silicon ring. A plurality of arc-shaped reflectors 4 are arranged on the inner surface of the ceiling of the furnace body 1, and each of the arc-shaped reflectors 4 is provided.
And a silicon ring support 5 made of silicon carbide is installed on the floor in the furnace. The silicon ring support 5 has a structure capable of horizontally holding a silicon ring 6 capable of supporting a silicon wafer 7 having a diameter of, for example, 300 mm. The plurality of halogen lamps 2 provided on the ceiling are connected to a lighting power source (not shown) installed outside the furnace, and are configured to be turned on by a lighting control signal from a controller. A radiation thermometer 3 for measuring the temperature of the silicon wafer 7 is provided in a non-contact manner with the lower surface of the silicon wafer 7 through a hole penetrating the center of the furnace bottom. And in the controller,
The lighting output is controlled so that the silicon wafer can be heat-treated at a predetermined heating / cooling rate, holding temperature, and holding time. The silicon ring support 5 is configured to rotate in a horizontal plane by a rotation mechanism (not shown) so that the entire surface of the silicon wafer 7 can be uniformly heated. In addition,
In FIG. 1, an apparatus for loading / unloading a semiconductor silicon wafer into / out of the furnace and equipment related thereto are omitted. Next, the silicon wafer 7
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 and 4 as a silicon ring for horizontally supporting. FIG. 3 shows a case where a slit is provided at one position of the silicon ring 6. FIG. 3A shows a case where the slit 8a is cut open toward the center of the ring, and FIG. 3B shows a case where the slit is cut and opened using the slit 8b inclined off the center of the ring. FIG. 4 shows a case where the silicon ring 6 is divided into two parts by providing slits 9 at two opposing positions on the diameter line of the silicon ring 6. In the silicon ring divided into two, the ring shape is maintained when the silicon wafer is attached and detached, and the silicon ring is fixed at a fixed position so as not to be disassembled. The silicon wafer to be subjected to the heat treatment is inserted into the space inside the silicon ring and incorporated.
As shown in FIG. 2, the inside of the silicon ring 6 is provided with a locking side 6a having a projecting cross section, and the outer peripheral edge of the wafer is placed thereon and supported thereon, or the inner peripheral edge of the ring is formed as an upwardly inclined surface 6b. The outer peripheral edge of the wafer is placed and supported on the inclined surface. It is desirable to provide a small horizontal gap between the support and the ring in order to escape the difference in thermal expansion between the wafer and the ring. As a specific example of the dimensions of the silicon wafer and the silicon ring, if a silicon wafer having an outer diameter of 300 mm is shown, the silicon ring has an outer diameter of 365 mm, an inner diameter of 295 mm, and a thickness of 0.8 mm.
A silicon ring was made by cutting a part of the ring with a 2 mm slit. In this case, a support side 6a having a length of 1 mm and a thickness of 0.4 mm is formed on the inner peripheral edge of the ring,
The outer peripheral portion of the wafer was placed. The silicon ring 6 is formed by cutting the same single-crystal or polycrystalline silicon as the silicon wafer 7 into a desired shape. Both are made of the same silicon and have similar properties, and exhibit similar temperature rise characteristics. Therefore, since the silicon wafer 7 and the silicon ring 6 are heated and heated under the same conditions, heat radiation from the outer peripheral edge of the wafer is hardly observed.
The entire surface of the silicon wafer 7 is uniformly heated. But,
The heat of the outer peripheral portion of the silicon ring 6 supported in contact with the silicon ring support 5 is transferred to the support by heat conduction from the contact portion, and the heat is transferred between the outer peripheral portion and the inner peripheral portion of the silicon ring 6. There is a large temperature difference between them. For this reason, the inner peripheral portion is elongated by thermal expansion, but the expansion of the slit width absorbs the elongated portion, does not cause distortion due to thermal stress, and keeps the silicon wafer horizontally supported.
Uniform heat treatment can be continued. As a result, no slip is observed on the silicon wafer, and there is no risk of impurity contamination on the wafer. According to the present invention, when a silicon wafer is supported and heat-treated by the silicon ring according to the embodiment of the present invention, thermal stress caused by a temperature difference between an outer peripheral portion and an inner peripheral portion of the silicon ring is provided on the ring. Since the slit width is not absorbed and deformed due to the widened slit width, uniform heat treatment can be performed on the entire surface of the silicon wafer, no crystal defects such as slips are generated, and contamination by impurities can be prevented.

【図面の簡単な説明】 【図1】図1は本発明の実施に用いる光照射式加熱装置
の一例の概略を断面で示す説明図である。 【図2】図1の装置において本発明の実施によるシリコ
ンリングでシリコンウェハを支持する支持部の詳細を示
す説明図である。 【図3】本発明の一実施によりリングの1ヵ所にスリッ
トを設けたシリコンリングの平面図であり、図3aはリ
ング中心に向けたスリットによりリングを切り開いた場
合、図3bはリング中心を外れた方向へ向けた傾斜スリ
ットによりリングを切り開いた場合である。 【図4】本発明の他の実施によりリングの直径線上の対
向する2ヵ所にスリットを設けてリングを2分割した場
合の平面図である。 【符号の説明】 1 炉体 2 ハロゲンランプ 3 放射温度計 4 円弧状反射板 5 シリコンリング支持台 6 シリコンリング 6a 支持辺 6b 上向き傾斜面 7 シリコンウェハ 8a、8b スリット 9 スリット
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is an explanatory view schematically showing a cross section of an example of a light irradiation type heating device used for carrying out the present invention. FIG. 2 is an explanatory view showing details of a support portion for supporting a silicon wafer with a silicon ring according to the embodiment of the present invention in the apparatus of FIG. 1; 3 is a plan view of a silicon ring in which a slit is provided in one place of the ring according to an embodiment of the present invention. FIG. 3a shows a case where the ring is cut open by a slit directed to the center of the ring, and FIG. This is the case where the ring is cut open by the inclined slit directed to the vertical direction. FIG. 4 is a plan view showing a case where a ring is divided into two by providing slits at two opposing positions on a diameter line of the ring according to another embodiment of the present invention. [Description of Signs] 1 Furnace body 2 Halogen lamp 3 Radiation thermometer 4 Arc-shaped reflector 5 Silicon ring support 6 Silicon ring 6a Support side 6b Upward inclined surface 7 Silicon wafer 8a, 8b Slit 9 Slit

Claims (1)

【特許請求の範囲】 【請求項1】 円板状のシリコンウェハを光照射熱処理
装置により熱処理する際に用いるシリコンウェハの外周
部を支持するための支持リングを、シリコンで形成した
シリコンリングにおいて、該シリコンリングに求心方向
のスリットを設けてリングを切り開いたことを特徴とす
る光照射熱処理装置におけるシリコンウェハ支持用シリ
コンリング。
Claims: 1. A silicon ring formed of silicon, wherein a support ring for supporting an outer peripheral portion of a silicon wafer used when heat-treating a disk-shaped silicon wafer by a light irradiation heat treatment apparatus is provided. A silicon ring for supporting a silicon wafer in a light irradiation heat treatment apparatus, wherein the silicon ring is provided with a slit in a centripetal direction and the ring is cut open.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011193011A (en) * 2011-04-28 2011-09-29 Dainippon Screen Mfg Co Ltd Susceptor for heat treatment and heat treatment apparatus
JP2014107449A (en) * 2012-11-28 2014-06-09 Taiyo Nippon Sanso Corp Vapor-phase growth device

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