JP2004014985A

JP2004014985A - 半導体基板の熱処理用縦型ボート

Info

Publication number: JP2004014985A
Application number: JP2002169842A
Authority: JP
Inventors: Takashi Watanabe; 渡辺　隆
Original assignee: Toshiba Ceramics Co Ltd
Current assignee: Coorstek KK
Priority date: 2002-06-11
Filing date: 2002-06-11
Publication date: 2004-01-15

Abstract

【課題】高温熱処理に使用しても半導体基板にスリップの発生がなく、また、支柱の変形がなくて長寿命であり、さらに、安価な半導体基板の熱処理用縦型ボートを提供する。
【解決手段】３本支柱を有する半導体基板の熱処理用縦型ボートにおいて、半導体基板を支持する３本の支柱は、多数の支持溝が設けられた直方体で形成され、かつ、各々の支柱が正三角形の各頂点に位置するように配設され、３本の支柱のうち半導体基板を搭載するための搭載口を形成する２個の支柱は、この２個の支柱を結ぶ正三角形の１辺に対して同一方向乃至内側を向いている半導体基板の熱処理用縦型ボートである。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は熱処理用縦型ボートに係わり、特に半導体基板を支持する支柱の配設位置を改良した熱処理用縦型ボートに関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体基板を高温処理する縦型高温炉において、炉内に半導体基板を搭載する支持治具として、支持溝が多数設けられた３本または４本の支柱を、上取付板および下取付板に取り付けた熱処理用縦型ボートが用いられている。半導体基板の大口径化に伴ない、半導体基板に発生するスリップ転位を抑制する目的で、支柱を３本とする場合が多い。その支柱の配置は、半導体基板の出し入れ時の移載し易さのため、一方向側の支柱間隔を広く取る構造が一般に採用されている。
【０００３】
図４に示すように、一方向側の支柱間隔を広くした従来の３本の縦型ボート１０は、支柱１１および溝１２が半導体基板を搭載するための搭載口１３より外側方向を向いているため、半導体基板の荷重によるモーメントは実線矢印のように搭載口１３の外方向に向く。このとき、図５のように支柱１１は、搭載口１３の内方向に塑性変形を起こし易くなる。このため、半導体基板の搭載枚数が制限され、また、支柱１１の寿命が短くなる。このようなことは、１１００℃以上の高温処理で著しく、シリカガラスもしくはシリコン製の縦型ボートに対して顕著な現象である。この現象は半導体基板の大口径化に伴なう荷重の増加により一層顕著になり、特に直径３００ｍｍのシリコン基板の熱処理用の縦型ボートに対して改善が要求されていた。
【０００４】
また、特開平１１−４０６５９号公報には、３本支柱の従来例として、その図６に半導体ウェーハを支持するために同一円周上に配された３つの支持面を有する構造の縦型ボートの記載があるが、スリップ防止の為に円弧状に突出させた形状となっており、垂直方向の支持部２７は搭載口２８の外方向にあるので、上記従来の３本支柱の縦型ボートと同様に支柱が塑性変形を起こし易い問題がある。
【０００５】
さらに、上記公報には、半導体ウェーハを支持するために同一円周上に配された４つの支持面を有し、この４つの支持面中、半導体ウェーハの搭載口側に設けられた２つの支持面と、後側の支持面のいずれか１つを結んで構成される２つの三角形の面積が同一であり、かつこれら２つの三角形の各々の面積が、半導体ウェーハに内接する正三角形の８４％以上となる半導体ウェーハの熱処理用縦型ボートが記載されている。この公報記載の半導体ウェーハの熱処理用縦型ボートは、半導体ウェーハの荷重による内部応力によって発生するスリップを防止でき、しかも搬送装置によって半導体ウェーハを自動移送し得るが、各支柱が均等角度を有して配設されていないので、搭載口側の支柱に大きな荷重がかかるため当該支柱が変形する場合があり、また、４本の支柱を用いるため、３本の支柱の縦型ボートに比べて高価になる問題点がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、高温熱処理に使用しても半導体基板にスリップの発生がなく、また、支柱の変形がなくて長寿命であり、さらに、安価な半導体基板の熱処理用縦型ボートが要望されていた。
【０００７】
本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、高温熱処理に使用してもシリコン半導体基板にスリップの発生がなく、また、支柱の変形がなくて長寿命であり、さらに、安価な半導体基板の熱処理用縦型ボートを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の１つの態様によれば、多数の半導体基板が３本の支柱に多数設けられた支持溝の支持面によって支持されて搭載され高温処理に用いられる半導体基板の熱処理用縦型ボートにおいて、半導体基板を支持する３本の支柱は、多数の支持溝が設けられた直方体で形成され、かつ、各々の支柱が正三角形の各頂点に位置するように配設され、前記３本の支柱のうち半導体基板を搭載するための搭載口を形成する２個の支柱は、この２個の支柱を結ぶ前記正三角形の１辺に対して同一方向乃至内側を向いていることを特徴とする半導体基板の熱処理用縦型ボートが提供される。これにより、高温熱処理に使用しても半導体基板にスリップの発生がなく、また、支柱の変形がなくて長寿命であり、さらに、安価な半導体基板の熱処理用縦型ボートが実現される。
【０００９】
好適な一例では、搭載口に対向する２個の支柱は、ともに正三角形の中心点に向いている。これにより、半導体基板の重量により支柱にかかるモーメントは、半導体基板の中心部に向き、支柱の上端が取り付けられた上取付板を介して、各支柱に働く力は相殺され、支柱が高温に加熱されていても塑性変形が防止される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係わる半導体基板の熱処理用縦型ボートの実施形態について添付図面を参照して説明する。
【００１１】
図１は本発明に係わる半導体基板の熱処理用縦型ボートの概念図であり、図２はその縦断面図である。
【００１２】
図１および図２に示すように、熱処理用縦型ボート１は、高純度で耐熱性に優れたシリコン製であり、円板形状の基板２と、この基板２に１２０°の角度を有して正三角状に配設された３本の支柱３（３ａ、３ｂ、３ｃ）と、この３本の支柱３の上端に設けられた上取付板４とからなっている。
【００１３】
上記熱処理用縦型ボート１は、シリコン製に限らず、高純度で耐熱性に優れた材質であるシリカガラス、炭化珪素などであってもよい。
【００１４】
また、上記３本のうち支柱３ａ、３ｂは、各々同一形状を有し、その断面が長方形状をなす直方体で、多数の半導体基板が支持される支持面３ａ_１、３ｂ_１を有する多数の支持溝３ａ_２、３ｂ_２が設けられており、半導体基板搭載用の搭載口５が形成されるように１２０°の角度を有し、さらに、この２個の支柱３ａ、３ｂを結ぶ正三角形Ｔの１辺に対して同一方向乃至内側を向いて、例えば、図１に示すように、正三角形の中心Ｃに向かって配設されている。
【００１５】
また、支柱３ｃは、その断面が支柱３ａ、３ｂの断面の長方形状よりも長辺が短い長方形状を有する直方体であり、多数の支持面３ｃ_１を有する多数の支持溝３ｃ_２が設けられており、搭載口５に対向し、その先端部３ｃ_３は、他の支柱３ａ、３ｂの先端部３ａ_３、３ｂ_３と同じ円Ｃ_１上に位置するように、わずかに正三角形Ｔの中心Ｃ方向に入り込んだ状態で配設されている。
【００１６】
なお、符号６は脚部である。
【００１７】
次に本発明に係わる半導体基板の熱処理用縦型ボートを用いた半導体基板の熱処理について説明する。
【００１８】
図１に示すように、多数の半導体基板Ｗを、搭載口５から太実線矢印のように挿入し、支柱３ａ、３ｂ、３ｃに各々設けられた支持面３ａ_１、３ｂ_１、３ｃ_１で支持することにより、順に搭載する。しかる後、半導体基板Ｗが搭載された熱処理用縦型ボート１を炉芯管に収納した後、この炉芯管を加熱炉に入れ、高温で加熱し、熱処理を行う。
【００１９】
このような熱処理工程において、半導体基板Ｗを支柱３に設けられた長方形状の支持面３ａ_１、３ｂ_１、３ｃ_１により支持するので、半導体基板Ｗにスリップの発生がなく、また、半導体基板Ｗの重量により支柱３にかかるモーメントは、細実線矢印のように半導体基板Ｗの中心部に向き、支柱３の上端が取り付けられた上取付板４を介して、各支柱３に働く力は相殺され、支柱３が高温に加熱されていても塑性変形を起こすことがない。
【００２０】
これにより、搭載半導体基板の枚数を増加することができ、また、支柱の変形が防止できるため、縦型ボートの長寿命化を図ることができる。さらに、３本支柱の縦型ボートであっても、変形を防止できるので、４本支柱の縦型ボートに比べて支柱数を減じることができて安価である。
【００２１】
また、本発明に係わる熱処理用縦型ボートの変形例について説明する。
【００２２】
本変形例は、上記実施形態が図１に示すように搭載口に対向する２個の支柱は、ともに正三角形の中心点に向いているのに対して、２個の支柱がこの支柱を結ぶ正三角形の１辺に対して同一方向を向いている縦型ボートである。
【００２３】
例えば、図３に示すように、本変形例の熱処理用縦型ボート１Ａは、支柱３Ａ（３Ａａ、３Ａｂ、３Ａｃ）が、下取付板２Ａに正三角形状に配設されており、また、２個の支柱３Ａａ、３Ａｂを結ぶ正三角形ＴＡの１辺に対して同一方向を向いており、さらに、支柱３Ａａ、３Ａｂ間には搭載口４Ａが形成されている。上記正三角形は上記実施形態に比べて、反搭載口（支柱３Ａｃ）側に偏倚しており、従って、支柱３Ａａ、３Ａｂと図３中の水平な直径ＤＡとの距離ＬＡが図１の実施形態に比べて短くなっている。
【００２４】
これにより、熱処理工程において、スリップの発生がなく、また、半導体基板の重量により支柱３Ａにかかるモーメントは、半導体基板Ｗの中心部に向き、支柱３の上端が取り付けられた上取付板（図示せず）を介して、各支柱３Ａに働く力は相殺され、支柱３Ａが高温に加熱されていても塑性変形を起すことがない。
【００２５】
これにより、搭載半導体基板の枚数を増加することができ、また、支柱の変形が防止できるため、縦型ボートの長寿命化を図ることができる。さらに、３本支柱の縦型ボートであっても、変形を防止できるので、４本支柱の縦型ボートに比べて支柱数を減じることができて安価である。
【００２６】
【実施例】
図１に示すような本発明に係わるシリコン単結晶製熱処理用縦型ボートを用いて、シリコンウェーハの熱処理を行い、図５に示すような支柱の変形量を測定し、従来例と比較した。
【００２７】
（条件）　雰囲気はＡｒガス１００％、シリコンウェーハの直径３００ｍｍ、シリコンウェーハの総重量１７．８ｋｇ、最高到達温度１２００℃、最高温度保持時間は１時間
（結果）　実施例では支柱に曲がりは発生しなかったが、従来例では５ｍｍの変形が生じることがわかった。
【００２８】
【発明の効果】
本発明に係わる半導体基板の熱処理用縦型ボートによれば、高温熱処理に使用しても半導体基板にスリップの発生がなく、また、支柱の変形がなくて長寿命であり、さらに、安価な半導体基板の熱処理用縦型ボートを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる半導体基板の熱処理用縦型ボートの実施形態の概念図。
【図２】本発明に係わる半導体基板の熱処理用縦型ボートの実施形態の縦断面図。
【図３】本発明に係わる半導体基板の熱処理用縦型ボートの実施形態の変形例の概念図。
【図４】従来の半導体基板の熱処理用縦型ボートの概念図。
【図５】従来の半導体基板の熱処理用縦型ボートの使用状態の概念図。
【符号の説明】
１　熱処理用縦型ボート
２　下取付板
３（３ａ、３ｂ、３ｃ）　支柱
３ａ_１、３ｂ_１、３ｃ_１支持面
３ａ_２、３ｂ_２、３ｃ_２支持溝
３ａ_３、３ｂ_３、３ｃ_３先端部
４　上取付板
５　搭載口
６　脚部

Claims

多数の半導体基板が３本の支柱に多数設けられた支持溝の支持面によって支持されて搭載され高温処理に用いられる半導体基板の熱処理用縦型ボートにおいて、半導体基板を支持する３本の支柱は、多数の支持溝が設けられた直方体で形成され、かつ、各々の支柱が正三角形の各頂点に位置するように配設され、前記３本の支柱のうち半導体基板を搭載するための搭載口を形成する２個の支柱は、この２個の支柱を結ぶ前記正三角形の１辺に対して同一方向乃至内側を向いていることを特徴とする半導体基板の熱処理用縦型ボート。
請求項１に記載の半導体基板の熱処理用縦型ボートにおいて、搭載口に対向する２個の支柱は、ともに正三角形の中心点に向いていることを特徴とする半導体基板の熱処理用縦型ボート。