JP2983037B2 - ウエハ支持ボート - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はウエハ支持ボートに関し、半導体ウエハを支
持する含有酸素濃度が1.6×10¹⁸〜２×10¹⁸atoms/cm³の
単結晶シリコンからなるウエハ支持ボートに関わるもの
である。

［従来の技術と課題］ 周知の如く、半導体デバイスの高集積化、高性能化が
進むにつれて高温熱処理に使用可能で、かつ高純度であ
るウエハ支持ボートの要求が高まっている。これに伴
い、特に炉内温度の均熱性に優れ、高集積・高性能デバ
イスの製造に適している縦型炉が使用されている。

従来、ウエハ支持ボート（組立式支持具）としては、
特開昭60−107843号公報が知られている。このボート
は、２個の端板、複数の保持ロッド及び案内ロッドから
なるもので、各部材の材質として石英やシリコンを用い
た構成となっている。

しかし、石英製のボートの場合、高温での使用に耐え
られないという問題点を有する。一方、シリコン製のボ
ートの場合、多結晶シリコンが知られているが、これは
熱変形が少なく高純度を保持できるという利点を有する
ものの、バルク全体に欠陥が存在しており、内部歪応力
が大きく（50Kg/cm²）、温度差による熱応力、衝撃に弱
く破損しやすい。また、多結晶シリコンボートを作製し
た時の表面部では面方位が異なるため、酸化熱処理に使
用した場合には酸化膜成長速度が一様でなくなる。この
現象が、特に半導体ウエハを保持する複数の保持部など
に発生すると、凹凸のあるボート表面でスタッキング，
デスタッキング時ウエハを傷つけてしまい、熱処理中で
の線欠陥（スリップ）の発生原因及びダスト発生の原因
となる。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、少なくと
も保持ロッドを含有酸素濃度が1.6×10¹⁸〜２×10¹⁸ato
ms/cm³の単結晶シリコンから構成することにより、高温
雰囲気において形状安定性に優れ、炉入れ炉出し時の急
熱急冷による熱応力や衝撃に強く、かつ高純度を長時間
維持でき、ウエハとの接触等によるダストの発生，それ
に伴うウエハの欠陥発生を防止できるウエハ支持ボート
を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、ウエハを支持する保持溝を有する複数の保
持ロッドと、これらの保持ロッドの両端に配置されてこ
れらの保持ロッドを接合固定する固定板を有するウエハ
支持ボートにおいて、少なくとも前記保持ロッドが含有
酸素濃度1.6×10¹⁸〜２×10¹⁸atoms/cm³の単結晶シリコ
ンからなることを特徴とするウエハ支持ボートである。

本発明において、含有酸素濃度が２×10¹⁷atoms/cm³
未満の場合、急熱急冷によって結晶に転位欠陥が生じ組
成変形を起こしてしまう。そのため、例えば、自動ウエ
ハ移載中にウエハの落下等の事故が起きてしまうという
不具合があった。単結晶シリコン中の酸素は、上記熱ス
トレスにより発生する転位欠陥を抑制するものと考えら
れる。しかるに、上記含有酸素濃度の下限値は、２×10
¹⁷atoms/cm³よりは、むしろ実施例のように1.6×10¹⁸at
oms/cm³であることがより好ましいことが判明してい
る。

一方、含有酸素濃度が２×10¹⁸atoms/cm³を越える
と、急熱急冷の熱履歴によって該酸素が析出し、いわゆ
る結晶欠陥となり、単結晶シリコンが破損し易くなる。
なお、上記含有酸素濃度の測定方法はFTIRであり、この
ときの換算係数はASTM（American Society for Testing
and Material）で定める4.81×10¹⁷atoms/cm²を用い
た。なお、上記含有酸素濃度の範囲の単結晶シリコンの
製造方法としては、CZ法,MCZ法が挙げられる。

［作用］ 本発明によれば、少なくとも半導体ウエハを保持する
複数の保持溝部分を単結晶シリコンから構成することに
より、バルク内部に欠陥の存在がなく、内部歪応力が小
さく、炉入れ炉出し時の急熱急冷による熱応力や衝撃に
強い。また、ボート表面の結晶方位が平面上で一様であ
り、酸化熱処理に使用した場合には酸化膜成長速度が一
様となり均一な酸化膜が成長し、この酸化膜によりウエ
ハとの接触等によるダストの発生を防止できる。従っ
て、ウエハ支持ボートの耐用性が著しく向上し、半導体
ウエハの欠陥（傷）の発生を極めて少なくすることがで
きる。

［実施例１］ 以下、本発明の一実施例に係る縦型ボートを第１図〜
第３図を参照して説明する。ここで、第１図は縦型ボー
トの全体図、第２図は第１図の略平面図、第３図は第１
図のボートに用いられる保持ロッドの説明図である。

図中の1a,1bは、互いに平行に配置された円形の平板
である。これらの平板には、夫々例えば４本の保持ロッ
ド２の両端部を装着するための開口部３が平板の外周部
に沿って設けられている。前記保持ロッド２の両端に
は、ロッドをコ字型の固定部材４を用いて前記平板に固
定するための環状の溝５が設けられている。前記保持ロ
ッド２の長手方向には、等間隔で半導体ウエハ６の周縁
部を係止する保持溝７が設けられている。

前記平板1a,1b及び保持ロッド２は夫々CZ法により形
成された単結晶シリコンからなり、該単結晶シリコン中
に1.6×10¹⁸toms/cm³の酸素が含有されている。

上記実施例に係る縦型ボートは、平板1a,1b、これら
の平板に両端が固定される保持ロッド２及び固定部材４
が夫々CZ法により形成された単結晶シリコンからなり、
かつ該単結晶シリコン中に1.6×10¹⁸atoms/cm³の酸素が
含有された構成となっているため、こうしたボートを炉
内に出入れする時の急熱急冷に対する物理的強度が大き
く、ボートの変形を著しく小さくできる。従って、ウエ
ハとの接触等によるダストの発生、それに伴うウエハの
欠陥発生を防止できる。

［比較例１］ 実施例１と比べ、平板1a,1b、これらの平板に両端が
固定される保持ロッド２及び固定部材４が夫々FZ法によ
り形成された単結晶シリコンからなり、かつ該単結晶シ
リコン中に２×10¹⁷atoms/cm³未満の酸素が含有された
構成となっている。

［比較例２］ 実施例１と比べ、保持ロッド２及び案内ロッド４が夫
々CZ法により形成された多結晶シリコンからなり、かつ
該多結晶シリコン中に２×10¹⁷atoms/cm³未満の酸素が
含有された構成となっている。

ところで、900℃に保持した縦型炉に比較例の縦型ボ
ート（多結晶シリコン製で、酸素濃度２×10¹⁷atoms/cm
³未満）、及び本発明（実施例1,2）に係る縦型ボート
を、200mm/minの速度で連続して出し入れし、このとき
のボートの変形量を測定したところ、下記第１表に示す
結果が得られた。但し、ボートの変形量とは、第４図に
示す如く、水平な台の上にボート11を直立させたときの
上部の平板の水平度をいう。

但し、上記第１表において、各数値の単位はmmである
（回数を除く）。

また、上記各ボートを1000℃に保持した炉にボートの
挿入速度を変えて炉入れしたときのボートの耐熱応力試
験を行ったところ（連続炉入れ炉出し10回）、下記第２
表に示す通りとなった。

更に、上記各ボートを酸化熱処理し、酸化膜を表面に
成長させた後ウエハをエッチングして900℃に保持した
炉入れ炉出しした連続10回行い、スリップ（線欠陥）の
発生を調べた。その結果、比較例２の場合は８回目でス
リップが発生したが、実施例1,比較例１の場合はいずれ
もスリップが発生しないことが確認された。

［発明の効果］ 以上詳述した如く本発明によれば、少なくとも保持ロ
ッドを含有酸素濃度が1.6×10¹⁸〜２×10¹⁸atoms/cm³の
単結晶シリコンから構成することにより、高温雰囲気に
おいて形状安定性に優れ、炉入れ炉出し時の急熱急冷に
よる熱応力や衝撃に強く、かつ高純度を長時間維持でき
ウエハとの接触等によるダストの発生，それに伴うウエ
ハの欠陥発生を防止できるウエハ支持ボートを提供でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る縦型ボートの全体図、
第２図は第１図の略平面図、第３図は第１図のボートに
用いられる保持ロッドの説明図、第４図は従来及び本発
明に係るボートの水平度を試験するための説明図であ
る。 1a,1b……平板、２……保持ロッド、３……開口部、４
……固定部材、７……保持溝。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ウエハを支持する保持溝を有する複数の保
   持ロッドと、これらの保持ロッドの両端に配置されてこ
   れらの保持ロッドを接合固定する固定板を有するウエハ
   支持ボートにおいて、 少なくとも前記保持ロッドが含有酸素濃度1.6×10¹⁸〜
   ２×10¹⁸atoms/cm³の単結晶シリコンからなることを特
   徴とするウエハ支持ボート。