JP3297267B2 - 熱処理用ウェハボート及びこれを用いた熱処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体ウェハの熱処理
時に使用するウェハボ−トの改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体ウェハ上にトランジスタなどのマ
イクロ電子装置を製造するに当って、半導体ウェハの熱
処理は、欠くことのできない技術の一つとなっている。
半導体ウェハの熱処理では、半導体ウェハ内の温度分布
を均一に制御することが、以下の観点から重要である。

【０００３】i) 拡散層の不純物プロファイルを均一に
する。

【０００４】ii) ウェハ上に成長又は堆積する膜の厚
さを均一にする。

【０００５】iii) ウェハに形成されるスリップ（結晶
面の滑りによるライン状の凹凸）や曲りなどの熱歪みを
なくす。

【０００６】一方、現在の製造技術においては、経済的
理由から、大きな直径の半導体ウェハが使用されると共
に、半導体ウェハ上に形成されるマイクロ電子装置のサ
イズも小さくなってきている。

【０００７】また、１回の熱処理において、温度の上昇
及び下降の勾配を顕著に大きくすることが多くなってい
る。熱処理時の温度勾配の増大は、熱処理費を下げると
いう経済的理由、及び、ポリシリコン上にリ−ク電流の
少ない酸化物を成長させる、ウルトラ・シャロウ機能を
作るという技術的理由からも必要なものである。

【０００８】なお、ウルトラ・シャロウ機能について
は、例えば、Ｋ．Ｙａｍａｂｅ，Ｋ．Ｉｍａｉ，Ｊ．Ｓ
ｈｉｏｚａｗａ，Ｙ．Ｓｕｉｚｕ，Ａ．Ｙａｍａｍｏｔ
ｏ及びＫ．Ｏｋｕｍｕｒａ、電気化学協会、Ｅｘｔ．Ａ
ｂｓ．，電気化学協会学会誌、Ｖｏｌ．９２−１（１９
９２）２２４ 、 Ｋ．Ｙａｍａｂｅ，Ｋ．Ｉｍａｉ，
Ｈ．Ｋａｗａｇｕｃｈｉ，Ｙ．Ｓｕｉｚｕ及びＫ．Ｏｋ
ｕｍｕｒａ、電気化学協会、Ｅｘｔ．Ａｂｓ．，電気化
学協会学会誌、Ｖｏｌ．９２−１（１９９２）２２６に
記載されている。

【０００９】ウェハ半径や温度勾配の増大などは、熱処
理時の半導体ウェハの半径方向の温度を不均一にする。
例えば、バッチタイプの水平型又は垂直型の拡散炉を用
いた場合、温度上昇時におけるウェハの温度は、ウェハ
の中心で最低温度となり、ウェハのエッジに向かって次
第に温度が高くなり、ウェハのエッジで最高温度とな
る。

【００１０】このような半導体ウェハの半径方向の温度
不均一は、スリップの発生やウェハの曲りなどの熱歪み
の原因となる。従って、ウェハ半径や温度勾配の増大に
伴い、半導体ウェハの半径方向の温度を均一にすること
が重要な課題となる。

【００１１】図２４は、半導体ウェハの熱処理に用いる
垂直型の拡散炉の概略を示すものである。図２５は、図
２４のウェハボ−トを詳細に示すものである。

【００１２】支持台１１は、プロセスチュ−ブ１２内に
配置されている。ウェハボ−ト１３は、支持台１１上に
搭載されている。ウェハボ−ト１３は、複数本の棒状の
支持ロッド１４と、各支持ロッド１４に取り付けられ、
半導体ウェハ１５が搭載される複数の環状の支持トレ−
１６とから構成されている。

【００１３】支持台１１は、上下方向に移動することが
できるため、ウェハボ−ト１３の配置や取り出しが容易
になっている。

【００１４】ヒ−タ１７は、ウェハボ−ト１３内の半導
体ウェハ１５を加熱するため、プロセスチュ−ブ１２の
周囲に配置されている。

【００１５】図２６は、図２５のウェハボ−トをさらに
詳細に示す平面図である。図２７は、図２６のＸＸＶＩ
Ｉ−ＸＸＶＩＩ線に沿う断面図である。

【００１６】ウェハボ−トは、４本の支持ロッド１４を
有している。環状の支持トレ−１６は、各支持ロッド１
４により支持されている。４本の支持ロッド１４は、等
間隔かつ対称的に環状の支持ロッド１４の周囲を保持し
ているのではなく、一方に偏ってかつ非対称的に環状の
支持ロッド１４の周囲を保持している。

【００１７】また、支持トレ−１６の上面（半導体ウェ
ハを載せる面）は、平坦であり、半導体ウェハ１５のエ
ッジの全ては、支持トレ−１６に接触している。支持ト
レ−１６の厚さは、均一であり、所定値に設定されてい
る。

【００１８】上述のウェハボ−トは、半導体ウェハ１５
を支持するに当って、温度上昇が比較的に早い半導体ウ
ェハ１５のエッジ及びその近傍を、主としてＳｉＣから
作られる支持トレー１６に接触させている（例えば、
Ｋ．Ｙａｍａｂｅ，Ｋ．Ｉｍａｉ，Ｋ．Ｏｋｕｍｕｒ
ａ，Ｋ．Ｎａｋａｏ，及びＳ．Ｕｅｎｏ、米国特許５，
２９７，９５６，２９．３．１９９４を参照）。

【００１９】この環状の支持トレ−１６は、半導体ウェ
ハ１５の温度上昇時においては、半導体ウェハ１５のエ
ッジ及びその近傍から熱を奪い、温度降下時において
は、半導体ウェハ１５のエッジ及びその近傍に熱を与え
る。

【００２０】従って、支持トレ−１６の熱容量（厚さや
幅など）を適切な値に設計することにより、半導体ウェ
ハ１５の温度上昇時及び下降時における温度の均一性に
貢献することができる。

【００２１】しかし、支持トレ−１６は、複数本の支持
ロッド１４に支えられている。つまり、支持トレ−１６
の熱容量のみを調節して、半導体ウェハ１５の温度上昇
時及び下降時における温度を均一にしようとすると、支
持ロッド１４に近い半導体ウェハ１５のエッジ及びその
近傍の温度が、支持ロッド１４から十分に離れた半導体
ウェハ１５のエッジ及びその近傍の温度に比べて下がり
過ぎてしまう。

【００２２】これは、主としてＳｉＣから作られる支持
ロッド１４が、支持トレ−１６と同様に熱容量を持つか
らである。つまり、半導体ウェハ１５と支持ロッド１４
との熱交換により、支持ロッド１４に近い半導体ウェハ
１５のエッジ及びその近傍においては、加熱率及び冷却
率が顕著に低くなる。

【００２３】以上のような支持ロッド（ボートロッド）
の近くにおける半導体ウェハの加熱率及び冷却率の低下
は、一般的に、ボートロッド効果と呼ばれている。

【００２４】例えば、バッチタイプの垂直型迅速熱処理
炉において、１００℃／分の率で８インチ・ウェハを加
熱する場合、図２８に示すように、ロッドに近いウェハ
のエッジＡの温度は、ロッドから十分に離れたウェハの
エッジＢ又はウェハの中央部Ｃの温度に比べて、最大で
１０℃以上低くなる事実が判明した。

【００２５】なお、バッチタイプの垂直型迅速熱処理炉
については、例えば、Ｋ．Ｙａｍａｂｅ，Ｋ．Ｉｍａ
ｉ，Ｋ．Ｏｋｕｍｕｒａ，Ｋ．Ｎａｋａｏ，及びＳ．Ｕ
ｅｎｏ、米国特許５，２９７，９５６，２９．３．１９
９４、又は、Ｍ．Ｓｈｒｅｍ，Ａ．Ｙａｍａｍｏｔｏ，
Ｙ．Ｍｉｋａｔａ，Ｋ．Ｕｓｕｄａ，及びＫ．Ｎａｋａ
ｏ；“Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｓｉｌｉｃｏｎ
１９９４”、又は、Ｈ．Ｈｕｆｆ，Ｗ．Ｂｅｒｇｈｏｌ
ｚ，Ｋ．Ｓｕｍｉｎｏ，ｅｄｓ．，電気化学協会学会
誌、Ｐｅｎｎｉｎｇｔｏｎ，ＮＪ，Ｖｏｌ．９４−１０
（１９９４）１０５０に記載されている。

【００２６】特に、例えば、加熱が１００℃／分、冷却
が６０℃／分のごときＦＴＰ（FastThermal Processing
）に使用される高い温度勾配の場合、例えば１０００
℃の処理温度において許容される半導体ウェハの温度分
布の幅は、±数℃程度に過ぎない。

【００２７】また、ウェハ間における温度の不均一の原
因は、ウェハ・バッチの中で隣接し合うウェハ間に生じ
るいわゆるシャドウ効果である。

【００２８】このシャドウ効果は、上下方向のウェハの
温度の不均一をもたらす。例えば、８インチ・ウェハ用
の従来のウェハボートにおいて、約１１ｍｍのウェハ間
スペーサを使用した場合、上下方向のウェハの温度差の
最大は、７０℃程度になる。この場合、ボートロッド効
果によるウェハ内の温度差の最大は、１０℃程度にな
る。

【００２９】ところで、４本の支持ロッドのみ（支持ト
レ−を有しないもの）から構成されたウェハボ−トを用
意し、各々の支持ロッドに設けた溝により半導体ウェハ
を支持する技術が開発されている。

【００３０】この技術を用いた場合、環状トレーを持つ
ウェハボートに比べて、半導体ウェハの半径方向の温度
の均一性が改善された。

【００３１】しかし、この技術では、ボートロッド効果
による半導体ウェハの円周方向の温度の均一性が依然と
して改善できず、例えば、ＦＴＰの場合、約１０℃のオ
ーダーの温度差が発生する。

【００３２】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来のウ
ェハボ−トでは、１枚のウェハ内の温度分布及び半導体
ウェハ間の温度分布を均一にすることが難しく、拡散層
の不純物プロファイルの均一化、ウェハ上に成長又は堆
積する膜の厚さの均一化、及びウェハに形成されるスリ
ップや曲りなどの熱歪みの防止を達成することができな
い欠点がある。

【００３３】本発明は、上記欠点を解決すべくなされた
もので、その目的は、ボ−トロッド効果によるウェハ内
の温度の不均一性を解消し、拡散層の不純物プロファイ
ルの均一化、ウェハ上に成長又は堆積する膜の厚さの均
一化、及びウェハに形成されるスリップや曲りなどの熱
歪みの防止を達成することである。

【００３４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の熱処理用ウェハボ−トは、複数のロッド
と、前記複数のロッドに取り付けられ、ウェハが搭載さ
れるトレーとを備え、前記トレ−は、各々のロッドの近
傍の領域の熱容量がその他の領域の熱容量よりも低くな
るように構成されている。

【００３５】本発明の熱処理用ウェハボ−トは、複数の
ロッドと、前記複数のロッドに取り付けられ、ウェハが
搭載されるトレーとを備え、前記トレ−は、前記ウェハ
が搭載される面の各々のロッドの近傍に窪みを有してい
る。

【００３６】本発明の熱処理用ウェハボ−トは、複数の
ロッドと、前記複数のロッドに取り付けられ、ウェハが
搭載されるトレーとを備え、前記トレ−は、前記ウェハ
が搭載される面に対し反対側の面の各々のロッドの近傍
に窪みを有している。

【００３７】本発明の熱処理用ウェハボ−トは、複数の
ロッドと、前記複数のロッドに取り付けられ、ウェハが
搭載されるトレーとを備え、前記トレ−は、各々のロッ
ドの近傍に貫通穴を有している。

【００３８】本発明の熱処理用ウェハボ−トは、複数の
ロッドと、前記複数のロッドに取り付けられ、ウェハが
搭載されるトレーとを備え、各々のロッドは、円筒形を
有している。

【００３９】そして、前記トレ−は、前記ウェハの円周
方向における前記トレ−と前記ロッドの合計の熱容量が
等しくなるように構成されている。また、前記複数のロ
ッドは、前記トレ−の一方側に偏った状態で前記トレ−
を支持している。

【００４０】

【作用】上記構成によれば、ウェハボ−トを構成するト
レ−に窪み又は貫通穴を設けることにより、又はロッド
を円筒形にすることにより、ウェハの円周方向における
トレ−及びロッドの合計の熱容量をほぼ同じにしてい
る。

【００４１】即ち、ボ−トロッド効果を補正することが
できるため、ウェハの半径方向の温度分布の均一化に加
えて、さらにウェハの円周方向の温度分布の均一化も達
成することができる。

【００４２】従って、拡散層の不純物プロファイルの均
一化、ウェハ上に成長又は堆積する膜の厚さの均一化、
及びウェハに形成されるスリップ（結晶面の滑りによる
ライン状の凹凸）や曲りなどの熱歪みの防止を達成でき
る。

【００４３】

【実施例】以下、図面を参照しながら、本発明の熱処理
用ウェハボ−トについて詳細に説明する。

【００４４】図１は、半導体ウェハの熱処理に用いる垂
直型の拡散炉の概略を示すものである。図２は、図１の
ウェハボ−トを詳細に示すものである。

【００４５】支持台１１は、プロセスチュ−ブ１２内に
配置されている。ウェハボ−ト１３は、支持台１１上に
搭載されている。ウェハボ−ト１３は、複数本の棒状の
支持ロッド１４と、各支持ロッド１４に取り付けられ、
半導体ウェハ１５が搭載される複数の環状の支持トレ−
１６とから構成されている。

【００４６】支持台１１は、上下方向に移動することが
できるため、ウェハボ−ト１３の配置や取り出しが容易
になっている。また、複数の支持トレ−１６は、それぞ
れ隣接する支持トレ−１６との間隔が一定となるように
配置されている。

【００４７】ヒ−タ１７は、ウェハボ−ト１３内の半導
体ウェハ１５を加熱するため、プロセスチュ−ブ１２の
周囲に配置されている。

【００４８】図３は、図２のウェハボ−トをさらに詳細
に示す平面図である。図４は、図３のＩＶ−ＩＶ線に沿
う断面図である。

【００４９】ウェハボ−トは、４本の支持ロッド１４を
有している。環状の支持トレ−１６は、各支持ロッド１
４により支持されている。４本の支持ロッド１４は、等
間隔かつ対称的に環状の支持ロッド１４の周囲を保持し
ているのではなく、一方に偏ってかつ非対称的に環状の
支持ロッド１４の周囲を保持している。

【００５０】また、支持トレ−１６の上面（半導体ウェ
ハを載せる面）は、一部を除いて平坦である。即ち、各
々の支持ロッド１４の近傍の支持トレ−１６の上面に
は、窪み１８ａが形成されている。

【００５１】この窪み１８ａの幅は、支持ロッド１４の
直径と同じ程度となるように形成される。例えば、支持
ロッド１４の直径が約１２ｍｍである場合には、窪み１
８ａの幅は、１０〜２０ｍｍに設定される。

【００５２】窪み１８ａが形成された領域における支持
トレ−１６の厚さｔ２は、その他の領域における支持ト
レ−１６の厚さｔ１よりも薄くなっている。つまり、窪
み１８ａが形成された領域における支持トレ−１６の熱
容量は、その他の領域における支持トレ−１６の熱容量
よりも小さくなっている。

【００５３】また、窪み１８ａが形成された領域におい
ては、半導体ウェハ１５は、支持トレ−１６に接触して
いないのに対し、その他の領域においては、半導体ウェ
ハ１５は、支持トレ−１６に接触している。つまり、窪
み１８ａが形成された領域では、その他の領域に比べ
て、支持トレ−１６の熱容量の影響を受け難い。

【００５４】従って、支持ロッド１４の熱容量及び窪み
を有する支持トレ−１６の熱容量を考慮すると、半導体
ウェハ１５の円周方向の支持ロッド１４と支持トレ−１
６の合計の熱容量は、ほぼ等しくなる。

【００５５】上述のウェハボ−トでは、半導体ウェハ１
５を支持するに当って、温度上昇が比較的に早い半導体
ウェハ１５のエッジ及びその近傍を、石英又はＳｉＣか
ら作られる支持トレー１６に接触させている。さらに、
支持ロッド１４近傍の支持トレ−１６の上面に窪みを設
けている。これにより、半導体ウェハ１５の円周方向の
支持ロッド１４と支持トレ−１６の合計の熱容量を等し
くしている。

【００５６】つまり、支持トレ−１６を設けることによ
り、温度上昇時又は下降時における半導体ウェハ１５の
半径方向の温度分布を均一にすることができ、かつ、支
持トレ−１６に窪み１８ａを設けることにより、半導体
ウェハ１５の円周方向の温度分布を均一にすることがで
きる。

【００５７】従って、ボ−トロッド効果による温度の不
均一を改善でき、半導体ウェハ１５の温度上昇時及び下
降時における温度の均一性に貢献することができる。

【００５８】例えば、バッチタイプの垂直型迅速熱処理
炉において、１００℃／分の率で８インチ・ウェハを加
熱する場合、図５に示すように、ロッドに近いウェハの
エッジＡの温度は、ロッドから十分に離れたウェハのエ
ッジＢの温度とほぼ同じになり、ウェハのエッジＡ，Ｂ
及び中央部Ｃの温度の温度差は、最大でも数℃以下とな
った。

【００５９】図６は、図２のウェハボ−トの変形例を示
す平面図である。図７は、図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿
う断面図である。

【００６０】ウェハボ−トは、４本の支持ロッド１４を
有している。環状の支持トレ−１６は、各支持ロッド１
４により支持されている。４本の支持ロッド１４は、等
間隔かつ対称的に環状の支持ロッド１４の周囲を保持し
ているのではなく、一方に偏ってかつ非対称的に環状の
支持ロッド１４の周囲を保持している。

【００６１】また、支持トレ−１６の上面（半導体ウェ
ハを載せる面）は、平坦であり、支持トレ−１６の下面
（半導体ウェハを載せる面と反対側の面）は、一部を除
いて平坦である。即ち、各々の支持ロッド１４の近傍の
支持トレ−１６の下面には、窪み１８ｂが形成されてい
る。

【００６２】この窪み１８ｂの幅は、支持ロッド１４の
直径と同じ程度となるように形成される。例えば、支持
ロッド１４の直径が約１２ｍｍである場合には、窪み１
８ｂの幅は、１０〜２０ｍｍに設定される。

【００６３】窪み１８ｂが形成された領域における支持
トレ−１６の厚さｔ２は、その他の領域における支持ト
レ−１６の厚さｔ１よりも薄くなっている。つまり、窪
み１８ｂが形成された領域における支持トレ−１６の熱
容量は、その他の領域における支持トレ−１６の熱容量
よりも小さくなっている。

【００６４】また、本実施例では、半導体ウェハ１５の
エッジの全ては、支持トレ−１６に接触している。従っ
て、半導体ウェハ１５と支持トレ−１６の間の直接の熱
伝導が発生する。

【００６５】従って、支持ロッド１４の熱容量及び窪み
を有する支持トレ−１６の熱容量を考慮すると、半導体
ウェハ１５の円周方向の支持ロッド１４と支持トレ−１
６の合計の熱容量は、ほぼ等しくなる。

【００６６】上述のウェハボ−トでは、半導体ウェハ１
５を支持するに当って、温度上昇が比較的に早い半導体
ウェハ１５のエッジ及びその近傍を、石英又はＳｉＣか
ら作られる支持トレー１６に接触させている。さらに、
支持ロッド１４近傍の支持トレ−１６の下面に窪みを設
けている。これにより、半導体ウェハ１５の円周方向の
支持ロッド１４と支持トレ−１６の合計の熱容量を等し
くしている。

【００６７】つまり、支持トレ−１６を設けることによ
り、温度上昇時又は下降時における半導体ウェハ１５の
半径方向の温度分布を均一にすることができ、かつ、支
持トレ−１６に窪み１８ｂを設けることにより、半導体
ウェハ１５の円周方向の温度分布を均一にすることがで
きる。

【００６８】従って、ボ−トロッド効果による温度の不
均一を改善でき、半導体ウェハ１５の温度上昇時及び下
降時における温度の均一性に貢献することができる。

【００６９】例えば、バッチタイプの垂直型迅速熱処理
炉において、１００℃／分の率で８インチ・ウェハを加
熱する場合、図８に示すように、ロッドに近いウェハの
エッジＡの温度は、ロッドから十分に離れたウェハのエ
ッジＢの温度とほぼ同じになり、ウェハのエッジＡ，Ｂ
及び中央部Ｃの温度の温度差は、最大でも数℃以下とな
った。

【００７０】図９は、図２のウェハボ−トの変形例を示
す平面図である。図１０は、図９のＸ−Ｘ線に沿う断面
図である。

【００７１】ウェハボ−トは、４本の支持ロッド１４を
有している。環状の支持トレ−１６は、各支持ロッド１
４により支持されている。４本の支持ロッド１４は、等
間隔かつ対称的に環状の支持ロッド１４の周囲を保持し
ているのではなく、一方に偏ってかつ非対称的に環状の
支持ロッド１４の周囲を保持している。

【００７２】また、支持トレ−１６の上面（半導体ウェ
ハを載せる面）から下面（半導体ウェハを載せる面と反
対側の面）へ達する貫通穴１９が形成されている。

【００７３】この貫通穴１９の平面形状は、例えば、支
持ロッド１４の直径と同じ程度の直径を有する円形とな
るように形成される。例えば、支持ロッド１４の直径が
約１２ｍｍである場合には、貫通穴１９の直径は、１０
〜２０ｍｍに設定される。

【００７４】従って、貫通穴１９が形成された領域にお
ける支持トレ−１６の熱容量は、その他の領域における
支持トレ−１６の熱容量よりも小さくなっている。即
ち、支持ロッド１４の熱容量及び貫通穴を有する支持ト
レ−１６の熱容量を考慮した場合の半導体ウェハ１５の
円周方向の合計の熱容量は、ほぼ等しくなる。

【００７５】上述のウェハボ−トでは、半導体ウェハ１
５を支持するに当って、温度上昇が比較的に早い半導体
ウェハ１５のエッジ及びその近傍を、石英又はＳｉＣか
ら作られる支持トレー１６に接触させている。さらに、
支持ロッド１４近傍の支持トレ−１６に貫通穴１９を設
けている。これにより、半導体ウェハ１５の円周方向の
支持ロッド１４と支持トレ−１６の合計の熱容量を等し
くしている。

【００７６】つまり、支持トレ−１６を設けることによ
り、温度上昇時又は下降時における半導体ウェハ１５の
半径方向の温度分布を均一にすることができ、かつ、支
持トレ−１６に貫通穴１９を設けることにより、半導体
ウェハ１５の円周方向の温度分布を均一にすることがで
きる。

【００７７】従って、ボ−トロッド効果による温度の不
均一を改善でき、半導体ウェハ１５の温度上昇時及び下
降時における温度の均一性に貢献することができる。

【００７８】例えば、バッチタイプの垂直型迅速熱処理
炉において、１００℃／分の率で８インチ・ウェハを加
熱する場合、図１１に示すように、ロッドに近いウェハ
のエッジＡの温度は、ロッドから十分に離れたウェハの
エッジＢの温度とほぼ同じになり、ウェハのエッジＡ，
Ｂ及び中央部Ｃの温度の温度差は、最大でも数℃以下と
なった。

【００７９】上述の実施例における窪み１８ａ，１８ｂ
の形状及び貫通穴１９の形状は、重要でなく、種々の変
形例が考えられる。

【００８０】図１２は、ウェハボ−トの中心点を原点と
する円周角θにより窪み１８ａの形状を決定する例であ
る。図１３は、図１２のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線に沿う断
面図である。

【００８１】この場合の円周角θは、支持トレ−１６の
弧の長さｌから逆算される。即ち、最初に、弧の長さｌ
が支持ロッド１４の直径とほぼ同じ程度に設定され、弧
の長さｌ及び支持トレ−１６の半径ｒから円周角θが求
められる。円周角θは、一般に、０．１°〜１０°の範
囲に収まる。

【００８２】本実施例における支持トレー１６の寸法の
一例を示す。熱処理するウエハーが２００ｍｍの場合、
支持トレー１６は厚さは、１〜４ｍｍの範囲にし、支持
トレー１６の内側半径は、６０〜８０ｍｍにし、支持ト
レー１６の外側半径は１００〜１２０ｍｍにすることが
できる。

【００８３】図１４は、ウェハボ−トの中心点を原点と
する円周角θにより貫通穴１９の形状を決定する例であ
る。図１５は、図１４のＸＶ−ＸＶ線に沿う断面図であ
る。

【００８４】この場合の円周角θは、支持トレ−１６の
弧の長さｌから逆算される。即ち、最初に、弧の長さｌ
が支持ロッド１４の直径とほぼ同じ程度に設定され、弧
の長さｌ及び支持トレ−１６の半径ｒから円周角θが求
められる。円周角θは、一般に、０．１°〜１０°の範
囲に収まる。

【００８５】本実施例における支持トレー１６の寸法の
一例を示す。熱処理するウエハーが２００ｍｍの場合、
支持トレー１６は厚さは、約４ｍｍにし、支持トレー１
６の内側半径は、６０〜８０ｍｍにし、支持トレー１６
の外側半径は１００〜１２０ｍｍにすることができる。

【００８６】図１６は、窪み１８ａの具体例をさらに示
すものである。

【００８７】窪み１８ａの平面形状は、三角形、四角
形、台形、円形や楕円形などの定形であってもよく、又
は不定形であってもよい。

【００８８】図１７は、貫通穴１９の具体例をさらに示
すものである。

【００８９】貫通穴１９の平面形状は、三角形、四角
形、台形、円形や楕円形などの定形であってもよく、又
は不定形であってもよい。

【００９０】図１８〜図２０は、半導体ウェハ１５のエ
ッジの円周方向の温度分布を均一にするため、支持ロッ
ド１４を円筒形にしたウェハボ−トを示すものである。
即ち、支持ロッド１４が中空になるため、支持ロッド１
４の熱容量が減り、半導体ウェハ１５の円周方向の支持
ロッド及び支持トレ−の合計の熱容量をほぼ等しくでき
る。また、ウェハボ−トの軽量化にも貢献できる。

【００９１】図２１〜図２３は、半導体ウェハ１５のエ
ッジの円周方向の温度分布を均一にするため、支持ロッ
ド１４を円筒形にし、かつ、支持トレ−１６に窪み１８
ａを設けたウェハボ−トを示すものである。即ち、支持
ロッド１６の熱容量が減り、支持ロッド１６近傍の支持
トレ−１６の熱容量も減るため、半導体ウェハ１５の円
周方向の支持ロッド及び支持トレ−の合計の熱容量をほ
ぼ等しくできる。また、ウェハボ−トの軽量化にも貢献
できる。

【００９２】なお、本発明によるウェハボートは、垂直
形または水平形のいずれの熱処理装置にも使用できるよ
うに設計することができる。また、支持トレーは、例え
ば、石英、ＳｉＣ又はこれらと同じような性質を有する
材料から作ることができる。半導体ウェハとしては、例
えば、Ｓｉ，ＧａＡｓ，Ｇｅ，ＳｉＣやガラスなどの材
料から構成されたものを使用することができる。

【００９３】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明の熱処理
用ウェハボ−トによれば、次のような効果を奏する。

【００９４】ウェハボ−トを構成する支持トレ−に窪み
又は貫通穴を設けることにより、又は支持ロッドを円筒
形にすることにより、半導体ウェハの円周方向の支持ト
レ−及び支持ロッドの合計の熱容量をほぼ同じにでき
る。

【００９５】即ち、ボ−トロッド効果を補正することが
でき、半導体ウェハの半径方向の温度分布の均一化に加
えて、さらに半導体ウェハの円周方向の温度分布の均一
化も達成することができる。

【００９６】従って、拡散層の不純物プロファイルの均
一化、ウェハ上に成長又は堆積する膜の厚さの均一化、
及びウェハに形成されるスリップ（結晶面の滑りによる
ライン状の凹凸）や曲りなどの熱歪みの防止を達成でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のウェハボ−トを使用する垂直型熱処理
炉を示す概略図。

【図２】図１のウェハボ−トを詳細に示す断面図。

【図３】図２のウェハボ−トをさらに詳細に示す平面
図。

【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図。

【図５】熱処理時における時間とウェハ上の各点の温度
の関係を示す図。

【図６】図２のウェハボ−トの変形例を示す平面図。

【図７】図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿う断面図。

【図８】熱処理時における時間とウェハ上の各点の温度
の関係を示す図。

【図９】図２のウェハボ−トの変形例を示す平面図。

【図１０】図９のＸ−Ｘ線に沿う断面図。

【図１１】熱処理時における時間とウェハ上の各点の温
度の関係を示す図。

【図１２】支持トレ−の窪みの平面形状の一例を示す
図。

【図１３】図１２のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線に沿う断面
図。

【図１４】支持トレ−の貫通穴の平面形状の一例を示す
図。

【図１５】図１４のＸＶ−ＸＶ線に沿う断面図。

【図１６】支持トレ−の窪みの具体例を示す図。

【図１７】支持トレ−の貫通穴の具体例を示す図。

【図１８】図２のウェハボ−トの変形例を示す断面図。

【図１９】図１８のウェハボ−トの一部を詳細に示す平
面図。

【図２０】図１９のＸＸ−ＸＸ線に沿う断面図。

【図２１】図２のウェハボ−トの変形例を示す断面図。

【図２２】図２１のウェハボ−トの一部を詳細に示す平
面図。

【図２３】図２２のＸＸＩＩＩ−ＸＸＩＩＩ線に沿う断
面図。

【図２４】従来のウェハボ−トを使用する垂直型熱処理
炉を示す概略図。

【図２５】図２４のウェハボ−トを詳細に示す断面図。

【図２６】図２５のウェハボ−トをさらに詳細に示す平
面図。

【図２７】図２６のＸＸＶＩＩ−ＸＸＶＩＩ線に沿う断
面図。

【図２８】熱処理時における時間とウェハ上の各点の温
度の関係を示す図。

【符号の説明】

１１ …ウェハボ−ト、 １２ …プロセスチュ−ブ、 １３ …支持台、 １４ …支持ロッド、 １５ …半導体ウェハ、 １６ …支持トレ−、 １７ …ヒ−タ、 １８ａ，１８ｂ …窪み、 １９ …貫通穴。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 見方 裕一 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 山賀 健一 岩手県江刺市岩谷堂字松長根52 東京エ レクトロン東北株式会社内 (72)発明者 西 勝夫 岩手県江刺市岩谷堂字松長根52 東京エ レクトロン東北株式会社内 (56)参考文献 特開 平６−45269（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−136071（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−174490（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/22 511 H01L 21/205 H01L 21/324

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のロッドと、前記複数のロッドに取
   り付けられ、ウェハが搭載されるトレーとを具備し、前
   記トレーは、前記トレーの中心と前記複数のロッドとの
   間の前記複数のロッドの近傍の領域の熱容量が、その他
   の領域の熱容量よりも低くなるように構成されているこ
   とを特徴とする熱処理用ウェハボート。
2. 【請求項２】 複数のロッドと、前記複数のロッドに取
   り付けられ、ウェハが搭載されるトレーとを具備し、前
   記トレーは、前記ウェハが搭載される面の前記複数のロ
   ッドの近傍に窪みを有することを特徴とする熱処理用ウ
   ェハボート。
3. 【請求項３】 複数のロッドと、前記複数のロッドに取
   り付けられ、ウェハが搭載されるトレーとを具備し、前
   記トレーは、前記ウェハが搭載される面に対し反対側の
   面の前記複数のロッドの近傍に窪みを有することを特徴
   とする熱処理用ウェハボート。
4. 【請求項４】 複数のロッドと、前記複数のロッドに取
   り付けられ、ウェハが搭載されるトレーとを具備し、前
   記トレーは、前記トレーの中心と前記複数のロッドとの
   間の前記複数のロッドの近傍に貫通穴を有することを特
   徴とする熱処理用ウェハボート。
5. 【請求項５】 前記複数のロッドが、円筒形であること
   を特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の熱
   処理用ウェハボート。
6. 【請求項６】 前記トレーは、前記ウェハの円周方向に
   おける前記トレーと前記複数のロッドの合計の熱容量が
   等しくなるように構成されていることを特徴とする請求
   項１乃至５のいずれか１項に記載の熱処理用ウェハボー
   ト。
7. 【請求項７】 前記トレーは、前記複数のロッドにより
   支えられていることを特徴とする請求項１乃至６のいず
   れか１項に記載の熱処理用ウェハボート。
8. 【請求項８】 前記複数のロッドは、前記トレーの一方
   側に偏った状態で前記トレーを支持していることを特徴
   とする請求項７記載の熱処理用ウェハボート。
9. 【請求項９】 請求項１乃至８のいずれか１項に記載の
   熱処理用ウェハボートを備えた熱処理装置。