【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、スリップ転移を含まない高品質ウェーハを熱処理する際に用いる半導体ウェーハのホルダに関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ウェーハの熱処理は、ボートに保持されたホルダに半導体ウェーハを積載して行なわれるが、ここに用いられるホルダの材質は、従来からＳｉ又はＳｉＣのいずれか一方のものが広く使用されている。これらのうちＳｉのホルダは加工が容易で簡便なことが利点とされている。
【０００３】
しかしながら、Ｓｉホルダは強度が弱く、特に高温処理においては軟化して変形することによりウェーハにスリップが発生しやすいことが問題であった。縦形炉で処理されるボート２０は、第４図に示すように、多数の切り溝１１を設けた３本ないし４本の支柱１２，１２を上下の円盤１３，１３で固定したもので、Ｓｉホルダ１４はこのボート２０の切り溝１１，１１に保持されて支持される。このために、Ｓｉホルダ１４は切り溝１１，１１に支持されていない領域は自重で垂れ下がり変形するおそれがあり、この変形は特に高温処理に際して特に顕著であった。Ｓｉホルダの強度を上げる目的でホルダの厚さを厚くすることも考えられるが、ホルダの厚さを厚くするとホルダの熱容量が増大し、処理温度の過渡的変化によりホルダ中央部と外周部で温度差が大きくなり、その結果、高温部と低温部とで熱膨張に差が生じて、ホルダの変形を助長させる恐れがあった。ホルダに変形が生じると、処理される半導体ウェーハの荷重は局所に集中して、半導体ウェーハにスリップが発生することになる。
【０００４】
これに対して、ＳｉＣホルダは強度が大きく、上記と同じボートに支持されても、それ自身の変形は高温下においてＳｉのホルダと比べて小さい。しかし、ＳｉＣは熱伝導率が高いために、ＳｉＣホルダは半導体ウェーハとの接触部で温度を局所的に上昇させ、半導体ウェーハの面内に温度差を生じさせる問題があった。即ち、リング状のＳｉＣホルダに直接半導体ウェーハを載置して高温処理を行うと、熱はＳｉＣホルダを伝わって、これと直接接触している部分の半導体ウェーハを局所的に高温にする。その結果、半導体ウェーハは最外周部で最も高温となり、内側に向かうに従って温度低下を生じ中央領域が低温となる面内温度分布は避けられない。このようになると、半導体ウェーハは面内温度差が大きくなって熱応力が働きスリップが発生することになる。半導体ウェーハに発生したスリップは、半導体酸化膜欠陥またはｐｎ接合部の発生中心および再結合中心となり、半導体素子を著しく劣化させ、デバイスの歩留まりを低下させることになりその改善が求められていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、半導体ウェーハのホルダをＳｉＣのホルダ基板とＳｉ又はＳｉＯ２のウェーハ積載プレートの二つの部材で構成することによって、高温下で使用しても強度的に強くて変形することがなく、しかも半導体ウェーハが局所的に高温部となることが回避されるようにして、加熱処理によって半導体ウェーハにスリップを生じさせないようにした半導体ウェーハのホルダを得ようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明は、円周の内側で同心状凹部を形成したＳｉＣのホルダ基板と、このホルダ基板の凹部に嵌合しその上面を前記ホルダ基板上面より高くしたＳｉ又はＳｉＯ２のウェーハ積載プレートとからなり、前記Ｓｉ又はＳｉＯ２のウェーハ積載プレートに半導体ウェーハを載置してボートの支持部に保持するようにしたことを特徴とする半導体ウェーハホルダ（請求項１）及び前記ホルダ基板の形状がリング状もしくは馬蹄形である請求項１記載のウェーハホルダ（請求項２）である。
【０００７】
即ち、この発明は、円周の内側に同心状の凹部を形成したＳｉＣのホルダ基板と、このＳｉＣのホルダ基板の凹部に、熱伝導率がＳｉＣよりも小さいＳｉ又はＳｉＯ２のウェーハ積載プレートとを、その上面高さがＳｉＣのホルダ基板上面より高くなるようにして嵌合し、被処理基板をこのＳｉ又はＳｉＯ２のウェーハ積載プレートの上に載置して被処理基板がＳｉＣ基板と接しないようにしたウェーハのホルダである。
【０００８】
【発明の実施の態様】
図１は、この発明の１実施例のウェーハホルダを用いて半導体ウェーハをボートに載置した状態を示す部分拡大断面図、図２はこの発明の１実施例になるホルダの上にウェーハを載置した一部の拡大図である。このウェーハホルダ１０は、ＳｉＣのホルダ基板１とこのホルダ基板１の凹部２に嵌合したウェーハ積載プレート３から構成されている。前者のＳｉＣのホルダ基板１は、図３に示すように円板状である。このＳｉＣのホルダ基板１はその材質がＳｉＣであるから強度が強く、加熱されても変形することが少ない。このＳｉＣのホルダ基板１は、図１に示すようにしてボート５の溝部である支持部６に保持する。なお、ＳｉＣのホルダ基板１には、図３に示すように小孔７を複数個設けて、この小孔７の下方から図示しない支持ピンを挿入することによって、ＳｉＣのホルダ基板１の上方にある半導体ウェーハ８を上下させて、これをＳｉＣのホルダ基板１の凹部２に嵌合されているウェーハ積載プレート３の上に載置したり又はこれからの取外しを行う。
【０００９】
上記のＳｉＣのホルダ基板１の凹部２に嵌合するウェーハ積載プレート３は図３に示すようにリング状として、これをＳｉＣのホルダ基板１の凹部２に嵌合したときに、その上面がＳｉＣのホルダ基板１の上面より僅かに高くして、この上に半導体ウェーハを載置しても、半導体ウェーハがＳｉＣのホルダ基板１と直接接触しないようにする。さらに、ウェーハ積載プレート３の材質は、ＳｉＣより熱伝導率の小さいＳｉ又はＳｉＯ２として、半導体ウェーハの熱処理に際してＳｉＣのホルダ基板の高熱伝導性の影響が半導体ウェーハに直接及ぶことがないようにする。Ｓｉ又はＳｉＯ２のウェーハ積載プレート３の上に上記のように半導体ウェーハ８を載置したものは、これを図１のようにしてボートに保持して熱処理する。
【００１０】
上記のように、この発明のホルダは、ＳｉＣのホルダ基板とこの基板の凹部に嵌合したＳｉ又はＳｉＯ２からなるウェーハ積載プレートから構成されているが、このウェーハ積載プレートは上記の説明のようにリング状でなくてもよく、例えば馬蹄形でもよい。さらには、下面の凹部に嵌合する凸部を有するものであれば平板状のものでもよい。なお、ＳｉＯ２とは、Ｓｉ製基材表面にＳｉＯ２を被覆したものでもよい。
【００１１】
以上のように、この発明のウェーハホルダは、ＳｉＣのホルダ基板をボートに支持するようにして強度アップを図るとともに、ＳｉＣのホルダ基板の凹部に嵌合したＳｉ又はＳｉＯ２の積載プレートに半導体ウェーハを載置して、半導体ウェーハがＳｉＣのホルダ基板と直接接触することなく、その影響をできるだけ受けないようにしたものである。
【００１２】
【発明の効果】
この発明のウェーハホルダは、強度的に強いＳｉＣのホルダ基板の上に熱伝導率の小さいＳｉ又はＳｉＯ２の積載プレートを載置する構成としたので、これを用いて被処理基板を加熱処理した場合に、被処理基板の荷重はＳｉＣのホルダ基板が受けるために、ウェーハホルダとしては十分な機械的強度を有するとともに、被処理基板の半導体ウェーハはＳｉ又はＳｉＯ２の積載プレートが支持しているので、ＳｉＣのホルダ基板からの熱は熱伝導率の小さいＳｉ又はＳｉＯ２積載プレートが介在することで被処理基板の半導体ウェーハに伝達されず、被処理基板の半導体ウェーハが局所的に高温になることを防ぐことができ、スリップを防ぐことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の１実施例になるウェーハホルダをボートに保持したものの断面図。
【図２】この発明の１実施例になるウェーハホルダの上にウェーハを載置したものの部分拡大断面図。
【図３】この発明の１実施例になるホルダ基板の平面図。
【図４】従来のウェーハホルダを保持したボートの斜視図。
【符号の説明】
１……ホルダ基板，２……凹部，３……積載プレート，５……ボート，６……溝部，７……小孔，８……半導体ウェーハ，１０……ウェーハホルダ。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor wafer holder used for heat-treating a high-quality wafer that does not include a slip transition.
[0002]
[Prior art]
The heat treatment of the semiconductor wafer is carried out by loading the semiconductor wafer on a holder held by a boat, and as the material of the holder used here, any one of Si and SiC has been widely used. Among them, the Si holder has an advantage that processing is easy and simple.
[0003]
However, the Si holder has a problem in that the strength is weak, and in particular, the wafer is likely to slip due to softening and deformation during high-temperature processing. As shown in FIG. 4, a boat 20 processed in a vertical furnace has three or four columns 12, 12 provided with a large number of kerfs 11, fixed by upper and lower disks 13, 13. The holder 14 is held and supported by the cut grooves 11 of the boat 20. For this reason, the region of the Si holder 14 that is not supported by the cut grooves 11, 11 may be sagged and deformed by its own weight, and this deformation is particularly remarkable during high-temperature treatment. It is conceivable to increase the thickness of the holder in order to increase the strength of the Si holder.However, increasing the thickness of the holder increases the heat capacity of the holder, and the temperature changes at the center and outer periphery of the holder due to a transient change in the processing temperature. As a result, the difference in thermal expansion between the high-temperature portion and the low-temperature portion is increased, which may increase the deformation of the holder. When the holder is deformed, the load of the semiconductor wafer to be processed is locally concentrated, and a slip occurs in the semiconductor wafer.
[0004]
On the other hand, the SiC holder has high strength, and even when supported by the same boat as above, its own deformation is small compared to the Si holder at high temperatures. However, since SiC has a high thermal conductivity, there is a problem that the temperature of the SiC holder locally rises at a contact portion with the semiconductor wafer, and a temperature difference occurs in the plane of the semiconductor wafer. That is, when the semiconductor wafer is directly placed on the ring-shaped SiC holder and subjected to high-temperature processing, the heat is transmitted through the SiC holder, and the temperature of the semiconductor wafer in direct contact with the SiC holder is locally increased. As a result, the semiconductor wafer has the highest temperature at the outermost peripheral portion, and the temperature decreases toward the inside, and the in-plane temperature distribution in which the central region has a low temperature is inevitable. In this case, the semiconductor wafer has a large in-plane temperature difference, and thermal stress acts to cause a slip. The slip generated on the semiconductor wafer becomes a generation center and a recombination center of a semiconductor oxide film defect or a pn junction, significantly deteriorating a semiconductor element, lowering a device yield, and its improvement has been demanded.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
According to the present invention, the semiconductor wafer holder is composed of the two members of the SiC holder substrate and the Si or SiO 2 wafer loading plate. Moreover, it is an object of the present invention to obtain a semiconductor wafer holder in which the semiconductor wafer is prevented from being locally heated to a high temperature portion so that the semiconductor wafer is prevented from slipping by the heat treatment.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The present invention relates to a SiC holder substrate having a concentric concave portion formed on the inside of a circumference, and a Si or SiO 2 wafer loading plate fitted in the concave portion of the holder substrate and having an upper surface higher than the upper surface of the holder substrate. becomes, the Si or semiconductor wafer holder (claim 1) for the wafer loading plate of SiO 2 by placing the semiconductor wafer, characterized in that it has to hold the support portion of the boat and a ring shape of the holder substrate 2. The wafer holder according to claim 1, wherein the wafer holder is shaped like a horseshoe.
[0007]
That is, the present invention relates to a SiC holder substrate having a concentric concave portion formed inside a circumference, and a Si or SiO 2 wafer loading plate having a lower thermal conductivity than SiC in the concave portion of the SiC holder substrate. Are fitted so that the upper surface thereof is higher than the upper surface of the holder substrate of SiC, and the substrate to be processed is placed on the Si or SiO 2 wafer loading plate so that the substrate to be processed contacts the SiC substrate. This is a wafer holder that is not to be used.
[0008]
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS
FIG. 1 is a partially enlarged cross-sectional view showing a state in which a semiconductor wafer is mounted on a boat using a wafer holder according to one embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram illustrating a state where a wafer is mounted on a holder according to one embodiment of the present invention. FIG. The wafer holder 10 includes a SiC holder substrate 1 and a wafer loading plate 3 fitted into a recess 2 of the holder substrate 1. The former SiC holder substrate 1 has a disk shape as shown in FIG. Since the holder substrate 1 made of SiC is made of SiC, it has high strength and is hardly deformed even when heated. The holder substrate 1 made of SiC is held on a supporting portion 6 which is a groove of a boat 5 as shown in FIG. As shown in FIG. 3, a plurality of small holes 7 are provided in the SiC holder substrate 1, and support pins (not shown) are inserted from below the small holes 7 so as to be above the SiC holder substrate 1. A certain semiconductor wafer 8 is moved up and down, and is placed on or removed from the wafer loading plate 3 fitted in the concave portion 2 of the holder substrate 1 made of SiC.
[0009]
The wafer loading plate 3 fitted into the recess 2 of the SiC holder substrate 1 is formed in a ring shape as shown in FIG. 3, and when the wafer loading plate 3 is fitted into the recess 2 of the SiC holder substrate 1, the upper surface thereof becomes SiC. Is slightly higher than the upper surface of the holder substrate 1 so that the semiconductor wafer does not come into direct contact with the SiC holder substrate 1 even when the semiconductor wafer is mounted thereon. Further, the material of the wafer loading plate 3 is Si or SiO 2 having a lower thermal conductivity than SiC, so that the high thermal conductivity of the SiC holder substrate does not directly affect the semiconductor wafer during the heat treatment of the semiconductor wafer. . The semiconductor wafer 8 mounted on the Si or SiO 2 wafer mounting plate 3 as described above is heat-treated while being held in a boat as shown in FIG.
[0010]
As described above, the holder according to the present invention includes the holder substrate made of SiC and the wafer loading plate made of Si or SiO 2 fitted into the concave portion of the substrate. The wafer loading plate is as described above. It does not need to be ring-shaped and may be, for example, horseshoe-shaped. Further, a flat plate may be used as long as it has a convex portion that fits into the concave portion on the lower surface. Note that the SiO 2, may be coated with SiO 2 on Si Seimotozai surface.
[0011]
As described above, the wafer holder according to the present invention increases the strength by supporting the SiC holder substrate on the boat, and mounts the semiconductor wafer on the Si or SiO 2 loading plate fitted into the recess of the SiC holder substrate. Is mounted so that the semiconductor wafer does not come into direct contact with the holder substrate of SiC, and is not affected as much as possible.
[0012]
【The invention's effect】
The wafer holder of the present invention has a configuration in which a loading plate made of Si or SiO 2 having a small thermal conductivity is placed on a holder substrate made of SiC having high strength, and the substrate to be processed is heated using this. In this case, the load of the substrate to be processed is received by the SiC holder substrate, so that the substrate has sufficient mechanical strength as a wafer holder, and the semiconductor wafer of the substrate to be processed is supported by the Si or SiO 2 loading plate. Therefore, heat from the SiC holder substrate is not transmitted to the semiconductor wafer of the substrate to be processed due to the interposition of the Si or SiO 2 loading plate having a small thermal conductivity, and the temperature of the semiconductor wafer of the substrate to be processed becomes locally high. Can be prevented, and slip can be prevented.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view of a boat holding a wafer holder according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a partially enlarged cross-sectional view of a wafer holder mounted on a wafer holder according to one embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a plan view of a holder substrate according to one embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a perspective view of a boat holding a conventional wafer holder.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Holder board | substrate, 2 ... recessed part, 3 ... Loading plate, 5 ... Boat, 6 ... Groove part, 7 ... Small hole, 8 ... Semiconductor wafer, 10 ... Wafer holder.
