JP2005328008A - Vertical boat for heat-treating semiconductor wafer, and heat treatment method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体ウェーハの熱処理用縦型ボートに関し、特にシリコンウェーハを熱処理する際に好適なボート及びそのボートを使用した熱処理方法に関する。 The present invention relates to a vertical boat for heat treatment of semiconductor wafers, and more particularly to a boat suitable for heat treatment of silicon wafers and a heat treatment method using the boat.
シリコン単結晶などの半導体インゴットから切り出したウェーハを用いてデバイスを作製する場合、ウェーハの加工プロセスから素子の形成プロセスまで多数の工程が介在する。それらの工程のひとつに熱処理工程がある。この熱処理工程は、ウェーハの表層における無欠陥層の形成、ゲッタリング、結晶化、酸化膜形成、不純物拡散などを目的として行われる重要なプロセスである。 When a device is manufactured using a wafer cut out from a semiconductor ingot such as a silicon single crystal, a number of steps are involved from a wafer processing process to an element formation process. One of these processes is a heat treatment process. This heat treatment step is an important process performed for the purpose of forming a defect-free layer on the surface layer of the wafer, gettering, crystallization, oxide film formation, impurity diffusion, and the like.
近年、半導体ウェーハの大口径化が進んでおり、現在は直径300mmのシリコンウエーハが量産され、今後は直径300mmを越えるウェーハが量産されることも予想される。
200mm以上の大口径のウェーハを熱処理する場合、一般的に縦型の熱処理炉に多数のウェーハを水平にセットするために縦型のボート(熱処理用縦型ボート)が用いられる。
図3(A)は、一般的な熱処理用縦型ボートの概略を示している。このボート11は、天板12と底板13との間に4本の支柱14が固定されており、各支柱14には多数の溝15が等間隔で形成されている。溝の間隔は熱処理するウェーハの直径により異なるが、直径200mm以上のシリコンウェーハを熱処理するボートでは、一般的には6〜15mmの範囲で一定の間隔で各支柱に溝が形成される。そして、これらの溝の間にウエーハの周辺部を載置するためのウエーハ載置部が形成されることになる。
なお、ボートの材質は、シリコンウェーハの汚染を防ぐため、石英、炭化珪素、シリコンなどが用いられる。
In recent years, the diameter of semiconductor wafers has been increased, and silicon wafers having a diameter of 300 mm are currently mass-produced, and wafers having a diameter exceeding 300 mm are expected to be mass-produced in the future.
When heat-treating a wafer having a large diameter of 200 mm or more, a vertical boat (heat-treating vertical boat) is generally used to horizontally set a large number of wafers in a vertical heat treatment furnace.
FIG. 3A shows an outline of a general vertical boat for heat treatment. In this boat 11, four
As a boat material, quartz, silicon carbide, silicon or the like is used in order to prevent contamination of the silicon wafer.
このような熱処理用縦型ボート11を用いてウェーハWを熱処理する際には、ボックス等に収容されたウェーハWが、例えば図4(A)(B)に示したようなウエーハ保持手段31を備えた移載機構によりボート11に運ばれ、ウェーハWの周辺部が各溝15に挿入される。そして、図3(B)に示されるように、各ウエーハ載置部でウェーハWの裏面(下面)側の周辺部が支持されることになる。
When the wafer W is heat-treated using such a vertical boat 11 for heat treatment, the wafer W accommodated in a box or the like is subjected to the
そしてボート11に載置されたウェーハWは、図5に示されるような熱処理炉20内において、反応室22の周囲に設けられたヒータ24によって加熱される。熱処理中は、反応室22にはガス導入管26を介してガスが導入され、上方から下方に向かって流れてガス排気管28から外部に排出される。なお、使用するガスは熱処理の目的によって異なるが、主としてH2、N2、O2、Ar等が用いられる。また、不純物拡散を行う場合には、これらのガスを不純物化合物ガスのキャリアガスとしても使用する。
The wafers W placed on the boat 11 are heated by a
ところで、例えば直径300mmのシリコンウェーハでは、その厚さは標準で約775μmと非常に薄く、その熱容量は小さい。そのため、このような縦型ボート11に載置されたウェーハWがヒータ24によって加熱された炉へ出し入れされると、急激な温度変化がウェーハWに加わりスリップ(すべり転位)が発生し、製品の歩留まりを低下させることがあった。そのようなスリップは、ボート11の上下両端部近くに載置されたウェーハに生じ易い。
By the way, for example, a silicon wafer having a diameter of 300 mm has a very thin thickness of about 775 μm as a standard, and its heat capacity is small. Therefore, when the wafer W placed on such a vertical boat 11 is put into and out of the furnace heated by the
特に直径300mm以上にもなるシリコンウエーハの場合、重量も大きくなり、ウェーハの支持位置に荷重が集中する自重応力によってスリップの発生が顕著になる。そこで、自重応力を低減してスリップの発生を防ぐため、ウェーハを支持する手段として、図6(A)(B)に示したようなリング状または円弧状の補助治具(サセプタ)51を用いることが提案されている(特許文献1参照)。
しかし、このような補助治具を用いるとコストが高くなるほか、補助治具を用いた場合でも、ウエーハの間隔が狭いとスリップが発生し易いという問題がある。
In particular, in the case of a silicon wafer having a diameter of 300 mm or more, the weight increases, and the occurrence of slip becomes remarkable due to the self-weight stress in which the load concentrates on the wafer support position. Therefore, in order to reduce the self-weight stress and prevent the occurrence of slip, a ring-shaped or arc-shaped auxiliary jig (susceptor) 51 as shown in FIGS. 6A and 6B is used as means for supporting the wafer. Has been proposed (see Patent Document 1).
However, when such an auxiliary jig is used, the cost becomes high, and even when the auxiliary jig is used, there is a problem that slip is likely to occur when the wafer interval is narrow.
また、製品となるウェーハにスリップが発生するのを防ぐため、縦型ボート11の上下にいわゆるダミーウェーハを載置する方法がある。
しかし、ダミーウェーハも製品ウェーハと同じ材料からなり、同一の形状、寸法であるため、製品ウェーハと同様に熱容量が小さく、スリップが発生し易い。従って、製品ウェーハに温度変化の影響が及ばないようにするには、多数(例えば10枚以上)のダミーウェーハをボートの上下両端部に載置する必要があり、そのため製品ウェーハは一回の熱処理枚数が大きく制限され、生産性が低下するという問題がある。
In addition, there is a method of placing so-called dummy wafers on the upper and lower sides of the vertical boat 11 in order to prevent the production wafers from slipping.
However, since the dummy wafer is made of the same material as that of the product wafer and has the same shape and dimensions, the heat capacity is small as in the case of the product wafer, and slip is likely to occur. Therefore, in order to prevent the product wafer from being affected by the temperature change, it is necessary to place a large number (for example, 10 or more) of dummy wafers on the upper and lower ends of the boat. There is a problem that the number of sheets is greatly limited and productivity is lowered.
そこでダミーウェーハの厚さを厚くすることで熱容量を大きくして、急激な温度変化が製品ウェーハに影響するのを抑制するため、ボートの上下両端部に向かって溝の幅を厚くしたボートが提案されている(特許文献2参照)。このようなボートであれば、上下両端部に近いほど、熱容量が大きい、より厚いダミーウェーハを載置することができ、製品ウェーハのスリップの発生が抑制されるというものである。
しかし上下両端において、厚みのある専用のダミーウエーハを用意する必要があるので、コストが高くなるほか、製品ウエーハを載置する領域が狭くなり、1バッチで処理できる製品ウエーハの枚数が少なくなるという問題がある。また、製品より厚いダミーウェーハはハンドリング上も問題である。
Therefore, in order to increase the heat capacity by increasing the thickness of the dummy wafer and suppress the influence of sudden temperature change on the product wafer, a boat with a groove width increased toward the upper and lower ends of the boat is proposed. (See Patent Document 2). In such a boat, a thicker dummy wafer having a larger heat capacity can be placed closer to the upper and lower ends, and the occurrence of slip of the product wafer is suppressed.
However, since it is necessary to prepare dedicated dummy wafers with thickness at both the upper and lower ends, the cost is increased and the area for placing the product wafer is narrowed, and the number of product wafers that can be processed in one batch is reduced. There's a problem. A dummy wafer thicker than the product is also a problem in handling.
また、より多くの製品ウェーハを熱処理するため、ダミーウェーハを載置する上下の溝(ウエーハ載置部)の間隔を狭めたボートが提案されている(特許文献3参照)。このようなボートであれば、ボートの高さを低くしても製品ウェーハのスループットを維持することができ、また、製品ウェーハを支持するウエーハ載置部の間隔を広げることでスリップの発生が抑制されるというものである。
しかし、このようなダミーウエーハを載置する領域でウエーハ載置部の間隔を狭めたボートでは、より多くのダミーウエーハが必要となり、やはりコストが高くなる。
また、縦型炉で熱処理を行う場合、後述するように特に下方のウエーハにスリップが発生し易いため、上記のようなボートを用いても、ダミーウエーハだけでなく、下方の製品ウエーハにスリップが発生し易いという問題がある。
In order to heat-treat more product wafers, a boat has been proposed in which the distance between upper and lower grooves (wafer mounting portions) on which dummy wafers are mounted is narrowed (see Patent Document 3). With such a boat, the throughput of the product wafer can be maintained even if the height of the boat is lowered, and the occurrence of slip is suppressed by widening the interval between the wafer mounting portions that support the product wafer. It is to be done.
However, in a boat in which the distance between the wafer loading portions is reduced in the area where the dummy wafer is placed, more dummy wafers are required, and the cost is increased.
In addition, when heat treatment is performed in a vertical furnace, slipping is likely to occur particularly in the lower wafer, as will be described later. Therefore, even if the boat as described above is used, slipping occurs not only in the dummy wafer but also in the lower product wafer. There is a problem that it is likely to occur.
本発明者がスリップの発生原因について詳しく調べたところ、縦型炉でウェーハを熱処理する場合、ウェーハはボートの上下両端部の領域でスリップが発生するが、特に下部の端部で顕著であること、及びウェーハ全体として上方から下方に向かってスリップが発生し易い傾向があることが分かった。この原因は、熱処理炉の構造に関係すると思われる。 When the present inventor examined in detail the cause of the occurrence of slip, when heat treating the wafer in a vertical furnace, the wafer slips in the region of the upper and lower ends of the boat, but is particularly noticeable at the lower end As a result, it has been found that the entire wafer tends to slip from the upper side to the lower side. This cause seems to be related to the structure of the heat treatment furnace.
特に縦型炉では、炉内の特に上部の方が温度が高くなり易く、温度分布が上方から下方に向かって低くなる特性がある。そのため、炉内の温度を均一にするため、ヒータのパワーを下部の方で大きくする必要があり、ウェーハの面内温度分布が悪くなり易い。また、特にウェーハを炉内に搬入した直後、若しくは取り出す直前などでは、熱の温度調整がすぐに追従できないため、ウェーハに加わる面内温度差は下方のウェーハほど大きくなり、スリップが発生し易いと考えられる。 In particular, the vertical furnace has a characteristic that the temperature in the upper part of the furnace tends to be higher, and the temperature distribution becomes lower from the upper side to the lower side. Therefore, in order to make the temperature in the furnace uniform, it is necessary to increase the power of the heater in the lower part, and the in-plane temperature distribution of the wafer tends to deteriorate. Also, especially when the wafer is brought into the furnace or immediately before it is taken out, the temperature adjustment of the heat cannot follow immediately, so the in-plane temperature difference applied to the wafer becomes larger as the lower wafer, and slip is likely to occur. Conceivable.
そこで、製品ウェーハ全体のスリップの発生を防ぐため、ウエーハ載置部の間隔を全体的に広げ、ウェーハの面内温度分布を均一にすることが考えられる。
しかし、実際に製品ウェーハを熱処理する際は、スリップ発生を低減して製品ウェーハの歩留まりを向上させることのほか、一回の熱処理で製品ウェーハを熱処理炉に最大限の枚数を投入して生産性をできるだけ高める必要がある。例えば全体的にウェーハの間隔を広げると、スリップの発生を抑制することができるが、熱処理炉に投入できるウェーハの枚数が少なくなる。一方、熱処理装置の高さ制限からボートの長さ(高さ)も制限されるので、ウエーハ載置部の間隔を広げるためにボートを長くすることもできない。
Therefore, in order to prevent the occurrence of slip on the entire product wafer, it is conceivable to increase the interval between the wafer mounting portions as a whole and make the in-plane temperature distribution of the wafer uniform.
However, when actually heat-treating product wafers, in addition to reducing the occurrence of slips and improving the yield of product wafers, the maximum number of product wafers is put into a heat treatment furnace in a single heat treatment to increase productivity. It is necessary to increase as much as possible. For example, if the interval between the wafers is widened as a whole, the occurrence of slip can be suppressed, but the number of wafers that can be put into the heat treatment furnace is reduced. On the other hand, since the length (height) of the boat is also restricted due to the height restriction of the heat treatment apparatus, the boat cannot be lengthened in order to widen the interval between the wafer placement portions.
そこで本発明は、ウェーハのスリップの発生を全体的に低減することができるとともに、限られた長さのボートに最大限多くのウェーハを載置して熱処理することができる半導体ウェーハの熱処理用縦型ボートを提供することを主な目的とする。 Therefore, the present invention can reduce the occurrence of wafer slip as a whole, and can also thermally treat semiconductor wafers that can be heat-treated by placing a maximum number of wafers on a boat having a limited length. The main purpose is to provide a type boat.
本発明によれば、天板と、底板と、該天板と底板の間に固定された支柱とを有し、該支柱に複数のウエーハ載置部が形成され、各ウエーハ載置部で半導体ウェーハの周辺部を支持する熱処理用縦型ボートにおいて、前記ウエーハ載置部の間隔が前記支柱の下方から上方に向けて段階的に又は徐々に狭くなるように形成されているものであることを特徴とする熱処理用縦型ボートが提供される(請求項1)。 According to the present invention, a top plate, a bottom plate, and a support post fixed between the top plate and the bottom plate are provided, and a plurality of wafer mounting portions are formed on the support post, and each wafer mounting portion has a semiconductor. In the vertical boat for heat treatment that supports the peripheral portion of the wafer, the interval between the wafer mounting portions is formed so as to be gradually or gradually narrowed from the lower side to the upper side of the support column. A vertical boat for heat treatment is provided (Claim 1).
スリップはボートの下部に載置されたウェーハの方がより発生しやすく、上部ほど発生し難くなる。従って、各ウエーハ載置部の間隔が、支柱の下方から上方に向けて段階的に又は徐々に狭くなる縦型ボートとすれば、ウエーハ載置部の間隔が広い下方では熱処理ガスの廻り込みが良くなり、ウェーハ中心部と周辺部との温度差が少なくなるのでスリップの発生を効果的に防止することができる。また、スリップが発生し難い上方に近いほどウエーハ載置部の間隔が小さくなるため、多数のウェーハを載置することができる。従って、全体としてスリップの発生を防ぐ上、1バッチあたりの処理枚数を増やすことができるので、生産性を大幅に向上させることができるボートとなる。 Slip is more likely to occur in the wafer placed on the lower part of the boat, and less likely to occur in the upper part. Therefore, if the vertical boat is such that the distance between the wafer placement portions becomes narrower stepwise or gradually from the lower side to the upper side of the column, the heat treatment gas wraps around the lower side where the wafer placement portion is wide. This improves the temperature difference between the central portion and the peripheral portion of the wafer, so that the occurrence of slip can be effectively prevented. Further, the closer to the upper side where slip does not easily occur, the smaller the interval between the wafer mounting portions, so that a large number of wafers can be mounted. Therefore, as a whole, the occurrence of slip can be prevented, and the number of processed sheets per batch can be increased. Therefore, the boat can greatly improve productivity.
そして、前記各ウエーハ載置部の間隔が、前記支柱の下方から上方に向けて段階的に狭くなる場合において、各段の等間隔となるウエーハ載置部の数が最少5枚の半導体ウェーハを支持する数となるように前記ウエーハ載置部が形成され(請求項2)、また、各段の等間隔となるウエーハ載置部の数が5の倍数となるように前記ウエーハ載置部が形成されているものであることが好ましい(請求項3)。
すなわち、各段の等間隔のウエーハ載置部を、各支柱に5個以上で、5個単位、例えば15個形成したボートとすれば、移載ロボット等による移載作業が容易なものとなる。
When the interval between the wafer mounting portions is gradually reduced from the lower side to the upper side of the support column, a semiconductor wafer having a minimum number of five wafer mounting portions at equal intervals in each stage is obtained. The wafer mounting portions are formed so as to have the number to be supported (Claim 2), and the wafer mounting portions are arranged so that the number of wafer mounting portions at equal intervals in each stage is a multiple of five. Preferably, it is formed (claim 3).
In other words, if the number of wafer mounting portions at equal intervals in each stage is five or more, and five units, for example, 15 boats are formed on each column, transfer work by a transfer robot or the like becomes easy. .
また、前記各ウエーハ載置部の間隔が、6mm〜15mmの範囲内にあることが好ましい(請求項4)。
各ウエーハ載置部の間隔を上記範囲で設定すれば、ウェーハの移載を容易に行うことができるほか、ボート全体でウエーハ載置部を多数形成でき、また、各ウエーハ載置部間でガスのまわり込みを十分確保できるものとなる。
Moreover, it is preferable that the intervals between the wafer mounting portions are in the range of 6 mm to 15 mm.
If the distance between the wafer mounting portions is set within the above range, wafers can be easily transferred and a large number of wafer mounting portions can be formed in the entire boat, and gas can be introduced between the wafer mounting portions. It will be possible to ensure sufficient wraparound.
さらに本発明によれば、半導体ウェーハを熱処理する方法であって、前記熱処理用縦型ボートを用い、該ボートで支持した半導体ウェーハを、1000℃〜1300℃で熱処理することを特徴とする半導体ウェーハの熱処理方法が提供される(請求項5)。
シリコンウェーハ等は特に1000℃〜1300℃といった高温で熱処理される場合が多く、また、そのような高い温度範囲でスリップが発生し易い。そこで、本発明の熱処理用縦型ボートを用いて熱処理することにより、スリップを発生させることなく、生産性を向上させることができる。
Furthermore, according to the present invention, there is provided a method for heat-treating a semiconductor wafer, wherein the semiconductor wafer supported by the boat is heat-treated at 1000 ° C. to 1300 ° C. using the heat-treating vertical boat. A heat treatment method is provided (claim 5).
In particular, silicon wafers and the like are often heat-treated at a high temperature of 1000 ° C. to 1300 ° C., and slip easily occurs in such a high temperature range. Therefore, by performing heat treatment using the vertical boat for heat treatment of the present invention, productivity can be improved without causing slip.
前記半導体ウェーハとして、直径300mm以上のシリコンウェーハを熱処理することが好ましい(請求項6)。
直径300mm以上のシリコンウェーハでは、大面積であるので、面内温度が不均一になり易く、また支持箇所に荷重が集中して特にスリップが発生し易いが、本発明に係る熱処理用縦型ボートを用いることにより、多数のウエーハをスリップの発生を効果的に抑えて熱処理することができる。従って、直径300mm以上のシリコンウェーハの熱処理に特に有効となる。
It is preferable to heat-treat a silicon wafer having a diameter of 300 mm or more as the semiconductor wafer.
Since the silicon wafer having a diameter of 300 mm or more has a large area, the in-plane temperature is likely to be non-uniform, and the load is concentrated on the supporting portion, so that slip is particularly likely to occur. The vertical boat for heat treatment according to the present invention By using this, it is possible to heat-treat many wafers while effectively suppressing the occurrence of slip. Therefore, it is particularly effective for heat treatment of a silicon wafer having a diameter of 300 mm or more.
本願発明によれば、熱処理用縦型ボートにおいてウェーハを支持する各ウエーハ載置部の間隔が、支柱の下方から上方に向けて段階的に又は徐々に狭くなるようにウエーハ載置部が形成されているボートが提供される。このようなボートを用いれば、シリコンウェーハ等の熱処理の際、ウェーハのスリップの発生を全体的に低減することができる上、限られた長さのボートに最大限多くのウェーハを載置して熱処理することができる。従って、1バッチあたりの処理枚数が増え、生産性を大幅に向上させることができる。 According to the present invention, the wafer mounting portion is formed so that the interval between the wafer mounting portions that support the wafer in the vertical boat for heat treatment becomes narrower stepwise or gradually from the lower side to the upper side of the support column. There is a boat provided. By using such a boat, it is possible to reduce the occurrence of wafer slip as a whole during the heat treatment of silicon wafers and the like, and to place a maximum number of wafers on a limited length boat. It can be heat treated. Accordingly, the number of processed sheets per batch increases, and the productivity can be greatly improved.
以下、好適な態様として、シリコンウェーハの熱処理の際に使用する本発明に係る熱処理用縦型ボートについて添付の図面に基づいて具体的に説明する。
図1は、本発明に係る熱処理用縦型ボートの一例を示している。また、図2は、ボート1で支持されたウエーハWを熱処理炉20内で熱処理する様子を示している。
このボート1は、天板2と、底板3と、天板2と底板3の間に固定された4本の支柱4とを有し、各支柱4には多数の溝6を形成することにより、ウェーハの周辺部を支持するための複数のウエーハ載置部5が形成されている。そして、この熱処理用縦型ボート1は、各ウエーハ載置部5の間隔dが支柱4の下方から上方に向けて段階的に、具体的には4段階(S4〜S1)に分けて狭くなるようにウエーハ載置部が形成されている。なお、各段階S4〜S1のそれぞれでは、ウエーハ載置部5は等間隔で形成されている。
Hereinafter, as a preferred embodiment, a vertical boat for heat treatment according to the present invention used for heat treatment of a silicon wafer will be specifically described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 shows an example of a vertical boat for heat treatment according to the present invention. FIG. 2 shows a state where the wafer W supported by the
This
ウエーハ載置部の間隔が最も広い下方の段S4は、ダミーウェーハを載置する領域D2と製品ウェーハを載置する領域P4から構成されている。そして、S4から上方に向かって、S3、S2、S1の順でウエーハ載置部の間隔dが段階的に狭くなっており、中間の段S3、S2はともに製品ウエーハを載置する領域P3、P2であり、最上段S1は、ダミーウェーハを載置する領域D1と製品ウェーハを載置する領域P1から構成されている。 The lower stage S4 having the widest wafer-to-wafer spacing is composed of a region D2 for placing a dummy wafer and a region P4 for placing a product wafer. Then, from S4 upward, the spacing d between the wafer mounting portions is gradually reduced in the order of S3, S2, and S1, and the intermediate stages S3 and S2 both have a region P3 on which the product wafer is placed, The uppermost stage S1 is composed of a region D1 on which a dummy wafer is placed and a region P1 on which a product wafer is placed.
なお、最上部のD1領域ではP1領域のウエーハ載置部の間隔よりも狭く、また、最下部のD2領域ではP4領域のウエーハ載置部の間隔よりも広くなるようにそれぞれウエーハ載置部5を形成しても良い。ただし、ダミーウェーハは、通常、製品ウェーハとほぼ同等の厚さのものが用いられ、各ダミーウェーハ領域D1、D2では、上下両端側の製品ウェーハ領域P1、P4の各ウエーハ載置部の間隔とそれぞれ同じ間隔に設定することが好ましい。
In the uppermost D1 region, the
このようにダミーウェーハの領域D1、D2も含めて下方のウエーハ載置部5の間隔dを広くすることにより、上方におけるウェーハの仕込み枚数を増加させることができ、下方ではウエーハ載置部の間隔が広いのでスリップの発生が抑制される。
また、下方のダミーウエーハのスリップ発生も抑制され、繰り返し使用されるダミーウェーハの寿命を延ばすことができるし、使用するダミーウェーハの数を少なくすることができる。
なお、ボートの上方ほどウエーハにスリップが発生し難いので、D1領域ではD2領域よりもウエーハ載置部の数をより少なくすることもできる。
In this way, by increasing the distance d between the lower
Further, the occurrence of slippage of the lower dummy wafer is suppressed, the life of the dummy wafer that is repeatedly used can be extended, and the number of dummy wafers to be used can be reduced.
In addition, since it is hard to generate | occur | produce a wafer to the upper part of a boat, the number of wafer mounting parts can also be reduced in D1 area | region rather than D2 area | region.
各段S1〜S4におけるウエーハ載置部の間隔の具体的な長さは、熱処理温度、ウェーハの移載機構等を考慮して適宜設定すれば良いが、各ウエーハ載置部5の間隔は6mm〜15mmの範囲内とすることが好ましい。
ウエーハ載置部の間隔を6mm未満とするとウェーハのボート1への移載が難しくなるおそれがあるほか、ガスのまわり込みが悪くなり、上方の段でもウエーハにスリップが発生し易くなるおそれがある。
The specific length of the interval between the wafer mounting portions in each of the stages S1 to S4 may be appropriately set in consideration of the heat treatment temperature, the wafer transfer mechanism, and the like, but the interval between the
If the distance between the wafer mounting portions is less than 6 mm, it may be difficult to transfer the wafers to the
一方、ウエーハ載置部の間隔を15mmとすれば、最下段のウェーハでもガスがまわり込み易くなりスリップの発生を効果的に防ぐことができる。この場合、15mmよりも広くすることが可能であるが、仕込めるウェーハの数がその分減少し、生産性が低下する。また、ボート全体でウエーハ載置部が等間隔に形成された従来のボートと比べても、15mm間隔であれば同程度の間隔であるので、全体として載置できるウェーハの枚数を増加させることができる。
従って、例えば、ウエーハ載置部5の間隔が最も狭い最上部の段S1では6mm以上、最も広い最下部の段S4では15mm以下にそれぞれウエーハ載置部の間隔を設定すれば、ウェーハを移載しやすく、また、全体として従来のボートより多数のウェーハを支持することができ、さらに、各ウェーハの熱応力分布を均一に保ってスリップの発生を効果的に防止することができる。なお、直径300mmのシリコンウエーハの熱処理に使用するボートであれば、ウエーハ載置部の間隔の上限を9.6mmとすることにより、生産性を向上させるとともに、スリップ発生を効果的に抑制することができる。
On the other hand, if the distance between the wafer mounting portions is 15 mm, the gas can easily flow around even in the lowermost wafer, and the occurrence of slip can be effectively prevented. In this case, it is possible to make the width larger than 15 mm, but the number of wafers that can be loaded is reduced correspondingly, and the productivity is lowered. In addition, compared to a conventional boat in which the wafer mounting portions are formed at equal intervals in the entire boat, the interval is about the same if the interval is 15 mm, so that the number of wafers that can be mounted as a whole can be increased. it can.
Therefore, for example, if the interval between the wafer mounting portions is set to 6 mm or more in the uppermost step S1 where the interval between the
また、ウエーハ載置部5が等間隔となる段の数や、各段におけるウエーハ載置部5の数は、ボート全体の長さ、溝ピッチ、移載機構等を考慮して適宜設定すれば良い。ただし、移載ロボットによってウェーハを自動的に移載する場合、段ごとにウエーハ載置部の間隔の設定を変える必要があり、あまりに多くの段階に分けると、ロボットの制御が困難となったり、移載作業の時間が長くなるおそれがある。従って、各段では、最少5枚の半導体ウェーハを支持する数となるようにウエーハ載置部5を形成することが好ましい。
また、例えばシリコンウェーハを収容するボックスとして一般的に25枚入りのものが使用されており、ウェーハの移載は一回に5枚単位とすると移載し易いので、各段の等間隔となるウエーハ載置部5の数が5の倍数となるようにウエーハ載置部5が形成されていることが好ましい。
In addition, the number of stages in which the
In addition, for example, a box containing 25 silicon wafers is generally used, and wafers are easily transferred when the wafers are transferred in units of 5 at a time. It is preferable that the
従って、各段において5枚以上、5枚周期、すなわち5枚、10枚、15枚、あるいは20枚のウェーハを支持できるようにウエーハ載置部5が等間隔で形成されていれば、段数は少なく、移載ロボットのウエーハ載置部の間隔の設定も少なくて済む。また、ウェーハを一回5枚単位で移載できるため、移載作業を効率的に行うことができ、スループットを向上させることができる。
もちろん、各段におけるウエーハ載置部5の数、すなわち載置できるウェーハの枚数を多くすれば、制御も簡単で、スループットがより向上する場合もあるが、その分、スリップに対する細かな制御や、仕込み量の増加が計れないので、25枚以下とすることが好ましい。
Accordingly, if the
Of course, if the number of
なお、上記のボート1では、各ウエーハ載置部の間隔が支柱4の下方から上方に向けて段階的に狭くなっているが、本発明に係る熱処理用縦型ボートは、各ウエーハ載置部の間隔が、支柱の下方から上方に向けて徐々に、すなわち1つずつ狭くなるものとしても良い。 また、ボート1の一部ではウエーハ載置部の間隔を下方から上方に向けて段階的に又は徐々に狭くし、他の部分では一定となるようにしてもよい。例えば、ボート1の下端部から3分の2の高さまでの領域ではウエーハ載置部の間隔が段階的に又は徐々に狭くなり、上部3分の1の領域では一定の狭い間隔となるようにすることも可能である。
ただし、1つずつウエーハ載置部の間隔を変化するようにウエーハ載置部を形成させるとなると、ボートの製造コストが上昇したり、移載ロボットもウェーハを1枚ずつ異なる間隔で移載する必要が生じることになる。従って、製造や移載の容易性の観点から、ウエーハ載置部の間隔は下方から上方に向けて段階的に狭くなるものがより好ましい。
In the
However, if the wafer placement portions are formed so that the intervals between the wafer placement portions are changed one by one, the manufacturing cost of the boat increases, and the transfer robot also transfers the wafers one by one at different intervals. There will be a need. Therefore, from the viewpoint of ease of manufacture and transfer, it is more preferable that the distance between the wafer mounting portions is gradually reduced from the lower side to the upper side.
このような本発明に係る熱処理用縦型ボート1は、直径が200mm以上、特に300mm以上の大口径のシリコンウェーハを熱処理する場合に特に好適に使用することができる。直径が300mm以上にもなる大口径のシリコンウェーハは支持位置に荷重が集中し、特に1000℃以上で熱処理を行うとスリップの発生が顕著になる。そこで、本発明に係る熱処理用縦型ボート1を用いれば、特にスリップが発生し易い下方ではウエーハ載置部の間隔が広いため、熱処理ガスのまわり込みが良く、ウェーハ中心部と周辺部との温度差を少なくしてスリップの発生を効果的に防止することができる。一方、スリップが発生し難い上方ではウエーハ載置部の間隔が狭くなっているので、1バッチで熱処理できるウェーハの枚数が多くなる。
Such a
なお、熱処理温度は目的によるが、1000℃以上でスリップが発生し易く、1300℃以上にもなると、スリップだけでなく、汚染も生じ易くなる。
従って、図2に示したような縦型炉20でシリコンウェーハを1000℃〜1300℃で熱処理する場合、特に直径300mm以上の大口径のシリコンウェーハを1100〜1200℃で熱処理する場合に、本発明の熱処理用縦型ボートを用いてウエーハを支持することで、ウェーハのスリップと汚染の発生を防いで、全体としてより多くのウェーハを熱処理することができる。従って、歩留りと生産性をともに向上させることができる。
Although the heat treatment temperature depends on the purpose, slip is likely to occur at 1000 ° C. or higher, and when it exceeds 1300 ° C., not only slip but also contamination is likely to occur.
Accordingly, when the silicon wafer is heat-treated at 1000 ° C. to 1300 ° C. in the
以下、本発明の実施例及び比較例について説明する。
(実施例1、比較例1)
直径300mm、厚さ775μmの規格のシリコンウェーハを1200℃で熱処理するためのボートとして、図1のボート1のように、各支柱の下方から上方に向けてウエーハ載置部の間隔が7.2mm〜9.6mmの範囲で4段階に分けて段階的に狭くなるようにウエーハ載置部を形成した熱処理用縦型ボート(実施例1)を用意した。
一方、上から下までウエーハ載置部が等間隔(間隔:9.6mm)で形成されたボート(比較例1)も用意した。
なお、材質は各ボートともSiCとした。各ボートの製品ウェーハを載置する各領域におけるウエーハ載置部の間隔、支持枚数等は表1の通りである。
Examples of the present invention and comparative examples will be described below.
(Example 1, Comparative Example 1)
As a boat for heat-treating a standard silicon wafer having a diameter of 300 mm and a thickness of 775 μm at 1200 ° C., as shown in the
On the other hand, a boat (Comparative Example 1) in which wafer mounting portions were formed at equal intervals (interval: 9.6 mm) from top to bottom was also prepared.
The material of each boat was SiC. Table 1 shows the distance between wafer placement portions, the number of supported sheets, etc. in each region where product wafers of each boat are placed.
製品ウェーハを載置する領域は熱処理炉の温度特性から、各ボートの720mmの範囲に限られ、例えば実施例1のボートでは、P1〜P4までの領域が製品ウエーハを載置する領域である。
なお、両ボートとも製品ウエーハ以外にダミーウェーハが上下両端側に各10枚載置できるようにウエーハ載置部を形成した。比較例1のボートでは、ダミーウエーハ領域のウエーハ載置部の間隔は上下とも9.6mmとしたが、実施例1のボートでは、最下部のダミーウエーハ領域のウエーハ載置部の間隔はP4領域と同じ9.6mm、最上部のダミーウエーハ領域のウエーハ載置部の間隔はP1領域と同じ7.2mmとした。
The region where the product wafer is placed is limited to the range of 720 mm of each boat due to the temperature characteristics of the heat treatment furnace. For example, in the boat of Example 1, the region from P1 to P4 is the region where the product wafer is placed.
In both boats, a wafer mounting portion was formed so that 10 dummy wafers could be mounted on both upper and lower ends in addition to the product wafer. In the boat of Comparative Example 1, the distance between the wafer mounting portions in the dummy wafer region was 9.6 mm both in the upper and lower directions. In the boat of Example 1, the distance between the wafer mounting portions in the lowermost dummy wafer region was the P4 region. 9.6 mm which is the same as that of the uppermost dummy wafer region, and the distance between the wafer mounting portions in the uppermost dummy wafer region is 7.2 mm which is the same as the P1 region.
これらのボートをそれぞれ用い、各ウエーハ載置部でシリコンウェーハ(上下各10枚はダミーウェーハ)の周辺部を支持して熱処理を行った。
熱処理条件は、アルゴン雰囲気とし、炉入れ温度と炉出し温度はともに700℃とし、1200℃で1時間の熱処理を行った。
Each of these boats was used for heat treatment while supporting the peripheral part of the silicon wafer (upper and lower 10 wafers were dummy wafers) at each wafer mounting part.
The heat treatment conditions were an argon atmosphere, the furnace entry temperature and the furnace exit temperature were both 700 ° C., and heat treatment was performed at 1200 ° C. for 1 hour.
熱処理後、炉からウェーハを取り出して、上下両側のダミーウェーハ各10枚を除いた製品ウェーハを全数目視、及びX線トポグラフィーで抜き取り確認した。その結果、両ボートともウエーハにスリップの発生は認められなかった。
しかし、1回の熱処理での製品ウェーハの枚数は、比較例1のボートでは75枚だったのに対し、実施例1のボートでは90枚の製品ウェーハを熱処理することができ、生産性を20%アップすることができることが分かった。
After the heat treatment, the wafer was taken out from the furnace, and all the product wafers except for 10 dummy wafers on both the upper and lower sides were checked by visual inspection and X-ray topography. As a result, no slip was found on the wafers in both boats.
However, the number of product wafers in one heat treatment was 75 in the boat of Comparative Example 1, whereas 90 product wafers could be heat-treated in the boat of Example 1, resulting in a productivity of 20 % Can be increased.
(実施例2、比較例2)
下記の表2に示したように、各領域のウエーハ載置部の間隔及び熱処理温度が異なる以外は実施例1と同様の熱処理用縦型ボート(実施例2)を用意した(熱処理温度が低い分、全体としてウエーハ載置部の間隔を狭くしたもの)。
一方、上から下までウエーハ載置部が等間隔(間隔:8.0mm)で形成されたボート(比較例2)も用意した。
(Example 2, comparative example 2)
As shown in Table 2 below, a vertical boat for heat treatment (Example 2) similar to that of Example 1 was prepared (the heat treatment temperature was low) except that the distance between the wafer mounting portions in each region and the heat treatment temperature were different. The overall distance between the wafer mounting portions is reduced).
On the other hand, a boat (Comparative Example 2) in which wafer mounting portions were formed at equal intervals (interval: 8.0 mm) from top to bottom was also prepared.
これらのボートをぞれぞれ用い、各ウエーハ載置部でシリコンウェーハ(上下各10枚はダミーウェーハ)の周辺部を支持して同様の熱処理を行った。
熱処理条件は、アルゴン雰囲気とし、炉入れ温度と炉出し温度はともに700℃とし、1100℃で4時間の熱処理を行った。
Each of these boats was used, and the same heat treatment was performed by supporting the peripheral part of the silicon wafer (upper and lower 10 wafers are dummy wafers) at each wafer mounting part.
The heat treatment conditions were an argon atmosphere, the furnace entry temperature and the furnace exit temperature were both 700 ° C., and heat treatment was performed at 1100 ° C. for 4 hours.
実施例1と同様に、熱処理後、炉からウェーハを取り出して、上下両側のダミーウェーハ各10枚を除いた製品ウェーハを全数目視、及びX線トポグラフィーで抜き取り確認した結果、両ボートともウエーハにスリップの発生は認められなかった。
しかし、1回の熱処理での製品ウェーハの枚数は、比較例2では90枚だったのに対し、実施例1のボートでは111枚の製品ウェーハを熱処理することができ、生産性を約23%アップすることができることが分かった。
As in Example 1, after the heat treatment, the wafers were taken out from the furnace, and all the product wafers except 10 dummy wafers on the upper and lower sides were all checked by visual inspection and X-ray topography. No slip was observed.
However, the number of product wafers in one heat treatment was 90 in Comparative Example 2, whereas 111 boats in Example 1 can heat-treat 111 product wafers, resulting in a productivity of about 23%. I found out that it can be up.
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は単なる例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。 The present invention is not limited to the above embodiment. The above embodiment is merely an example, and the present invention has the same configuration as that of the technical idea described in the claims of the present invention, and any device that exhibits the same function and effect is the present invention. It is included in the technical scope of the invention.
上記実施形態では4本の支柱を有する熱処理用縦型ボートについて説明したが、支柱の形状や数はこれに限定されない。例えば、図7に示したように1本の円筒状の支柱に対して横溝41を切ってリング状のウエーハ載置部42を形成する縦型ボート40において、各ウエーハ載置部42の間隔が下方から上方に向けて段階的に又は徐々に狭くなるようにとしても良い。
In the above embodiment, the vertical boat for heat treatment having four columns has been described, but the shape and number of columns are not limited thereto. For example, as shown in FIG. 7, in the
1…熱処理用縦型ボート、 2…天板、 3…底板、 4…支柱、
5…ウエーハ載置部、 6…溝、 20…熱処理炉、
31…ウェーハ保持手段(移載機構)、 d…ウエーハ載置部の間隔、
51…補助治具(移載機構)、 D1、D2…ダミーウェーハ領域、
P1〜P4…製品ウェーハ領域、 S1〜S4…ウエーハ載置部が等間隔となる段、
W…ウェーハ。
1 ... Vertical boat for heat treatment, 2 ... Top plate, 3 ... Bottom plate, 4 ... Post,
5 ... Wafer mounting part, 6 ... Groove, 20 ... Heat treatment furnace,
31 ... Wafer holding means (transfer mechanism), d ... Interval between wafer mounting parts,
51 ... Auxiliary jig (transfer mechanism), D1, D2 ... Dummy wafer area,
P1 to P4: Product wafer region, S1 to S4: Stages where wafer mounting portions are equally spaced,
W: Wafer.
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004146968A JP2005328008A (en) | 2004-05-17 | 2004-05-17 | Vertical boat for heat-treating semiconductor wafer, and heat treatment method |
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Publications (1)
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ID=35474084
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007281030A (en) * | 2006-04-03 | 2007-10-25 | Sumco Corp | Method of holding silicon wafer |
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JP2011176320A (en) * | 2011-03-07 | 2011-09-08 | Hitachi Kokusai Electric Inc | Substrate processing apparatus |
JP7431487B2 (en) | 2020-03-05 | 2024-02-15 | クアーズテック合同会社 | Vertical wafer boat and manufacturing method of vertical wafer boat |
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- 2004-05-17 JP JP2004146968A patent/JP2005328008A/en active Pending
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