JP3503710B2 - Mounting jig for heat treatment of semiconductor wafer and heat treatment apparatus - Google Patents
Mounting jig for heat treatment of semiconductor wafer and heat treatment apparatusInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、半導体ウエハに対して
熱処理を施す際に、この半導体ウエハを搭載するための
熱処理用搭載治具、及び当該熱処理用搭載治具を用いた
熱処理装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a heat treatment mounting jig for mounting a semiconductor wafer when heat treating the semiconductor wafer, and a heat treatment apparatus using the heat treatment mounting jig. Is.
【0002】[0002]
【従来の技術】LSI等の半導体デバイスがその表面に
形成される半導体ウエハ(以下、「ウエハ」という)の
製造工程においては、ウエハ表面に酸化膜を形成したり
ドーパントの拡散を行うために、対象となるウエハに対
して高温下で熱処理を施すプロセスが行われており、か
かる熱処理にあたっては、外気巻き込みの少ない縦型熱
処理炉が近年多く使用されている。2. Description of the Related Art In a manufacturing process of a semiconductor wafer (hereinafter referred to as "wafer") on which a semiconductor device such as LSI is formed, its surface is formed with an oxide film or diffuses a dopant. BACKGROUND ART A process of subjecting a target wafer to a heat treatment at a high temperature is carried out, and a vertical heat treatment furnace with little entrainment of outside air is often used for such a heat treatment in recent years.
【0003】この縦型熱処理炉は、一般に、垂直に配置
された加熱用の管状炉の中に反応管を設けた構成になっ
ており、被処理体であるウエハは、熱処理用のウエハボ
ートと呼ばれる搭載治具に水平状態で上下に間隔をおい
て所定の枚数(例えば100枚)搭載され、このウエハ
ボートごと前記反応管内に挿入され、所定の熱処理が施
されるようになっている。This vertical heat treatment furnace generally has a structure in which a reaction tube is provided in a vertically arranged tubular furnace for heating. A wafer to be processed is a wafer boat for heat treatment. A predetermined number (for example, 100) of the wafers are mounted horizontally on a so-called mounting jig at intervals vertically, and the wafer boat is inserted into the reaction tube and subjected to a predetermined heat treatment.
【0004】そして従来この種のウエハボートは、図1
2に示された構成を有している。同図に示されたウエハ
ボート101は、上下にそれぞれ対向して配置された円
形の天板102と底板103との間に、例えば石英から
なる4本の支柱104、105、106、107が設け
られており、これら各支柱は平面から見た場合、ちょう
ど台形の各頂点に位置するように配置されている。そし
てこれら各支柱には、図13に示すように、被処理体で
あるウエハWが挿入されてその周縁部を支持するよう
に、当該ウエハWの厚さよりも若干大きい溝幅を有する
溝部108が所定の等間隔で形成されており、ウエハW
は搬送アーム109によって手前側の2本の支柱10
4、107の間から前記4本の支柱104、105、1
06、107の各溝部108に対して着脱されるように
なっており、搭載されるウエハWは、図13に示したよ
うに、溝部108における支持部110上に載置、支持
される。A conventional wafer boat of this type is shown in FIG.
It has the structure shown in FIG. In the wafer boat 101 shown in the figure, four columns 104, 105, 106, 107 made of, for example, quartz are provided between a circular top plate 102 and a bottom plate 103, which are vertically opposed to each other. Each of these columns is arranged so as to be located at each apex of the trapezoid when viewed from above. Then, as shown in FIG. 13, a groove portion 108 having a groove width slightly larger than the thickness of the wafer W is inserted into each of the columns so that the wafer W, which is an object to be processed, is inserted and supports the peripheral edge portion. The wafer W is formed at predetermined equal intervals.
Is the two columns 10 on the front side by the transfer arm 109.
The four columns 104, 105, 1 from between 4, 107
The wafer W to be mounted is placed and supported on the supporting portion 110 in the groove portion 108, as shown in FIG.
【0005】そして所定の枚数(例えば100枚)のウ
エハWがそのようにしてウエハボート101に搭載され
ると、昇降機構111が上昇して反応管内に納入され、
これによってウエハWがロードされて所定の温度、例え
ば1200゜Cの温度雰囲気で熱処理が行われるように
なっている。When a predetermined number (for example, 100) of wafers W are loaded on the wafer boat 101 in this way, the elevating mechanism 111 moves up and is delivered into the reaction tube.
As a result, the wafer W is loaded and heat treatment is performed in a temperature atmosphere of a predetermined temperature, for example, 1200 ° C.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら今日ウエ
ハは大口径化傾向にあり、そのサイズは6インチから8
インチ、さらには12インチへの移行も検討されてい
る。このようにウエハが大口径化してくると、前記した
ようにシリコンの融点(1410゜C)に近い温度で熱
処理を行うと、支柱104、105、106、107の
溝部108の支持部110で支持されている個所の付近
において、スリップと呼ばれる表面欠陥がウエハWに発
生することがあった。However, wafers today tend to have larger diameters, and their sizes are from 6 inches to 8 inches.
Inches and even 12 inches are being considered. When the diameter of the wafer is increased, the heat treatment is performed at a temperature close to the melting point (1410 ° C.) of silicon as described above, and the support portion 110 of the groove portion 108 of the pillars 104, 105, 106 and 107 supports the wafer. A surface defect called a slip may occur on the wafer W in the vicinity of the formed portion.
【0007】このスリップは拡大鏡や顕微鏡によって確
認できる程度に微小な断層であるが、ウエハにこのよう
なスリップが発生すると、歩留まりの低下につながるお
それがある。そこで何らかの手段によってこのスリップ
の発生を防止することが必要となる。This slip is a minute slice that can be confirmed by a magnifying glass or a microscope. However, if such a slip occurs on the wafer, the yield may be reduced. Therefore, it is necessary to prevent the slip from occurring by some means.
【0008】 そこで発明者らは、このようなスリップ
が発生する原因について子細に検討した結果、従来の支
持部110の表面形状、硬度がスリップ発生の一因とな
っていることが判明した。Therefore, as a result of detailed examination of the cause of such slip, the inventors have found that the conventional problem
It was found that the surface shape and hardness of the holding portion 110 contributed to the occurrence of slip.
【0009】即ち、従来の支持部110の表面は、CV
Dコートによって形成されたSiCの被膜で覆われてい
るが、拡大してみると、実際は2μm程度の段差を有す
る凹凸があることがわかる。他方、ウエハは例えばSi
の単結晶からなっているが、かかる場合、SiCの硬度
はSiより高く、しかもこのSiC膜の表面には、前記
凹凸があるので、ウエハを支持部で支持した際、SiC
膜表面の凸部がウエハの裏面に突き刺さって微少な瑕が
ついてしまい、それによって当該突刺部分近傍の降伏点
が下がり、その結果前記したせん断応力によって当該突
刺部分近傍からスリップが発生すると考えられる。従っ
て支持部自体の形状、硬度を改善すれば、さらにスリッ
プの発生を防止することができると考えられる。That is, the surface of the conventional supporting portion 110 has a CV
Although it is covered with the SiC film formed by the D coat, when it is enlarged, it can be seen that there are actually unevenness having a step difference of about 2 μm. On the other hand, the wafer is, for example, Si
In this case, the hardness of SiC is higher than that of Si, and since the surface of this SiC film has the unevenness, when the wafer is supported by the supporting portion, the SiC
It is conceivable that the convex portion on the film surface pierces the back surface of the wafer to form a minute flaw, which lowers the yield point in the vicinity of the punctured portion, and as a result, the shear stress causes the slip to occur in the vicinity of the punctured portion. Therefore, it is considered that the slip can be further prevented by improving the shape and hardness of the supporting portion itself.
【0010】 本発明はかかる点に鑑みてなされたもの
であり、実際の支持部分自体の形状、硬度について見直
し、前記スリップの発生を防止することをその課題とす
るものである。[0010] The present invention has been made in view of the above, the shape of the actual support portion itself, with a hardness reviewing
And, it is an its object to prevent generation of the slip.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明によれば、半導体ウエハを熱処理する際に用
いられ、半導体ウエハの下面を支持部で支持してこの半
導体ウエハを搭載する如く構成された熱処理用搭載治具
において、前記支持部は、3本の支柱に対して形成され
た溝によって創出されたものであり、前記支柱のうちの
1本は横断面が長方形の柱体であり、他の2本は筒状体
を縦に半割りにした形態の柱体であり、さらに前記他の
2本の支柱の内周面側は、搭載する半導体ウエハの中心
よりも若干、前記横断面が長方形の支柱側に向くように
配置されている、ことを特徴とする、半導体ウエハの熱
処理用搭載治具が提供される。前記支持部の上面には、
前記半導体ウエハの硬度以下の硬度を有する材質の支持
部材を設け、この支持部材によって前記半導体ウエハを
支持する如く構成されていてもよい。 [Means for Solving the Problems ]
Because, according to the present invention, used in the heat treatment of semiconductor wafers, and supports the lower surface of the semiconductor wafer at the support portion in the as configured for heat treatment installation jigs mounting the semiconductor wafer, said support part Formed against three columns
It was created by a groove that
One is a column with a rectangular cross section, and the other two are cylindrical.
It is a columnar body in which the
The inner peripheral surface side of the two columns is the center of the semiconductor wafer to be mounted.
Slightly more so that the cross section faces the side of the rectangular pillar
Provided is a mounting jig for heat treatment of a semiconductor wafer , which is arranged . On the upper surface of the support part,
Supporting a material having a hardness equal to or lower than the hardness of the semiconductor wafer
A member is provided, and the semiconductor wafer is supported by this supporting member.
It may be configured to support.
【0012】[0012]
【0013】[0013]
【0014】[0014]
【0015】[0015]
【0016】[0016]
【0017】 以上のように構成される各半導体ウエハ
の熱処理用搭載治具における支持部材については、支持
部に対して着脱自在に設けるようにしてもよく、さらに
また支持部材の形状を略球状のものとしてもよい。Regarding the support member in the heat treatment mounting jig for each semiconductor wafer configured as described above ,
It may also be detachably provided for the part, further
Further, the shape of the support member may be substantially spherical.
【0018】 そして請求項5によれば、反応容器と、
この反応容器内に納入自在な搭載治具とを有し、前記搭
載治具に半導体ウエハを搭載した状態でこの搭載治具を
反応管内に納入し、前記反応管内で半導体ウエハに対し
て所定の熱処理を施す如く構成された熱処理装置におい
て、この搭載治具に、請求項1、2、3又は4に記載さ
れた半導体ウエハの熱処理用搭載治具を用いたことを特
徴とする、熱処理装置が提供される。And according to claim 5 , a reaction vessel,
The reaction container has a mounting jig that can be delivered freely, and the mounting jig is delivered to the reaction tube with the semiconductor wafer mounted on the mounting jig. A heat treatment apparatus configured to perform heat treatment, wherein the heat treatment apparatus for heat treatment of a semiconductor wafer according to claim 1, 2, 3 or 4 is used as the heat treatment apparatus. Provided.
【0019】 本発明によれば、前記支持部は、3本の
支柱に対して形成された溝によって創出され、前記支柱
のうちの1本は横断面が長方形の柱体であり、他の2本
は筒状体を縦に半割りにした形態の柱体であり、しかも
前記他の2本の支柱の内周面側は、搭載する半導体ウエ
ハの中心よりも若干、前記横断面が長方形の支柱側に向
くように配置されているので、スリップの発生を防止す
ることができる。 According to the present invention, the support portion has three
Created by a groove formed on the pillar, said pillar
One of them is a column with a rectangular cross section, the other two are
Is a columnar body in which the tubular body is halved vertically.
The inner peripheral surface sides of the other two columns are semiconductor wafers to be mounted.
Slightly from the center of the c
Since it is arranged so that it will not slip,
You can
【0020】[0020]
【0021】 また請求項2の半導体ウエハの熱処理用
搭載治具によれば、支持する半導体ウエハの硬度以下の
硬度を有する材質の支持部材によって当該半導体ウエハ
を支持するので、支持部材が当該半導体ウエハ内に突き
刺ささって微少な瑕が入ることはなく、この点からスリ
ップの発生を防止することができる。Further, according to the semiconductor wafer heat treatment mounting jig of the second aspect , since the semiconductor wafer is supported by the supporting member made of a material having a hardness equal to or lower than the hardness of the semiconductor wafer to be supported, the supporting member is the semiconductor wafer. There is no possibility that a minute flaw will get stuck inside and a slip can be prevented from this point.
【0022】[0022]
【0023】[0023]
【0024】 また支持部材を、支持部に対して着脱自
在に設ければ、支持部材を取り外しての洗浄、交換が容
易であり、さらに支持部材を略球状のものとすれば、そ
の成形、表面加工が容易であり、半導体ウエハを支持す
るのに適したものを容易に製造できる。If the support member is detachably attached to the support portion, it is easy to clean and replace the support member by removing the support member. If the support member is formed into a substantially spherical shape, its molding and surface are improved. It is easy to process, and it is possible to easily manufacture the one suitable for supporting the semiconductor wafer.
【0025】 そして本発明によれば、半導体ウエハを
搭載する搭載治具に前出請求項1〜4のいずれかに記載
された半導体ウエハの熱処理用搭載治具を用いているの
で、半導体ウエハにスリップの発生しない熱処理を施す
ことができ、歩留まりの向上した各種の熱処理を実行す
ることが可能である。Further, according to the present invention , since the mounting jig for heat treatment of the semiconductor wafer according to any one of claims 1 to 4 is used as the mounting jig for mounting the semiconductor wafer, It is possible to perform heat treatment that does not cause slippage, and it is possible to perform various heat treatments with improved yield.
【0026】[0026]
【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明すると、本実施例は縦型熱処理装置として構成され
た例であり、図1はこの縦型熱処理装置1の概観を示し
ており、被処理体であるSi単結晶の半導体ウエハ(以
下、「ウエハ」という)Wは、前記縦型熱処理装置1の
下方に配置される搭載治具であるウエハボート10に所
定枚数、例えば100枚搭載されて、前記縦型熱処理装
置1の縦型炉2内の反応管内3にロードされて、所定の
窒化膜形成処理が施される如く構成されている。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. This embodiment is an example configured as a vertical heat treatment apparatus, and FIG. 1 shows an overview of the vertical heat treatment apparatus 1. In addition, a predetermined number of, for example, 100 wafers of Si single crystal semiconductor wafers (hereinafter, referred to as “wafers”) W that are objects to be processed are placed in a wafer boat 10 that is a mounting jig arranged below the vertical heat treatment apparatus 1. It is configured such that one sheet is mounted and loaded into the reaction tube inside 3 of the vertical furnace 2 of the vertical heat treatment apparatus 1 to perform a predetermined nitride film forming treatment.
【0027】前記縦型炉2は、図2に示したように、そ
の外形を構成するケーシング4が、ベースプレート5の
上面に固着されて、鉛直方向に立設されている。このケ
ーシング4は上面が閉口した略筒状の形態をなし、その
内部表面は断熱材6で覆われており、さらにこの断熱材
6の内周表面には、例えば抵抗発熱体によって構成され
た加熱体7が、前記反応管3を囲むようにして螺旋状に
設けられており、適宜の温度制御装置(図示せず)によ
って、反応管3内を所定の温度、例えば800゜C〜1
200゜Cの間の任意の温度に加熱、維持することが可
能なように構成されている。As shown in FIG. 2, the vertical furnace 2 has a casing 4 forming its outer shape fixed to the upper surface of a base plate 5 and erected vertically. The casing 4 has a substantially cylindrical shape with a closed top surface, the inner surface of which is covered with a heat insulating material 6, and the inner peripheral surface of the heat insulating material 6 is heated by, for example, a resistance heating element. A body 7 is provided in a spiral shape so as to surround the reaction tube 3, and the inside of the reaction tube 3 is heated to a predetermined temperature, for example, 800 ° C. to 1 by an appropriate temperature control device (not shown).
It is constructed so that it can be heated and maintained at any temperature between 200 ° C.
【0028】処理領域を形成する前記反応管3は、上端
が閉口している筒状の外管31と、この外管31の内周
に位置する上端が開口した筒状の内管32とによって構
成された二重構造を有しており、これら各外管31と内
管32は、夫々例えばステンレスからなる管状のマニホ
ールド33によって気密に支持されている。またこのマ
ニホールド33の下端部には、フランジ34が一体成形
されている。The reaction tube 3 forming the processing region is composed of a cylindrical outer tube 31 having a closed upper end and a cylindrical inner tube 32 having an open upper end located on the inner circumference of the outer tube 31. The outer pipe 31 and the inner pipe 32 are airtightly supported by a tubular manifold 33 made of, for example, stainless steel. A flange 34 is integrally formed on the lower end of the manifold 33.
【0029】前記マニホールド33の上部側面には、外
管31と内管32との間の空間からガスを排出して、反
応管3内の処理領域を所定の減圧雰囲気に設定、維持す
るための例えば真空ポンプ35に通ずる排気管36が気
密に接続されている。On the upper side surface of the manifold 33, gas is exhausted from the space between the outer tube 31 and the inner tube 32 to set and maintain the processing region in the reaction tube 3 in a predetermined reduced pressure atmosphere. For example, an exhaust pipe 36 leading to the vacuum pump 35 is airtightly connected.
【0030】また前記マニホールド33の下部側面に
は、例えば窒化膜形成用処理ガスである例えばSiH4
(モノシラン)ガスやSiH2Cl2(ジクロルシラン)
ガス、並びにNH3(アンモニア)ガスを、内管32内
に導入するための第1ガス導入管37、第2ガス導入管
38とが、それぞれ気密に接続されており、これら第1
ガス導入管37、第2ガス導入管38の各ガスノズル3
7a、38aは、それぞれ内管32内に突出している。
これら第1ガス導入管37、第2ガス導入管38は、そ
れぞれ対応する所定のマスフロー・コントローラ39、
40を介して、前記処理ガスの所定の供給源(図示せ
ず)に接続されている。On the lower side surface of the manifold 33, for example, SiH 4 which is a processing gas for forming a nitride film is used.
(Monosilane) gas or SiH 2 Cl 2 (dichlorosilane)
A gas and a first gas introduction pipe 37 and a second gas introduction pipe 38 for introducing the NH 3 (ammonia) gas into the inner pipe 32 are connected to each other in an airtight manner.
Each gas nozzle 3 of the gas introduction pipe 37 and the second gas introduction pipe 38
7a and 38a respectively project into the inner pipe 32.
The first gas introduction pipe 37 and the second gas introduction pipe 38 respectively correspond to predetermined mass flow controllers 39,
It is connected via 40 to a predetermined supply source (not shown) of the processing gas.
【0031】前記ウエハボート10は、上下に対向して
配置された円形の天板11と底板12とを有し、これら
天板11と底板12との間には、例えば石英からなる支
柱13、14、15が設けられている。これら各支柱1
3、14、15は、前記天板11(又は底板12)の円
周をほぼ3等分した個所に設置してよいが、本実施例に
おいては、図3に示したように、支柱13、14との間
の開き角度(中心角)θ1が、140゜であり、支柱1
4と支柱15との開き角度θ2、支柱15と支柱13と
の開き角度θ3が夫々110゜となるように設定してあ
る。もちろんこれら各開き角度θ1、θ2、θ3がいずれ
も120゜となるように設定してもよい。The wafer boat 10 has a circular top plate 11 and a bottom plate 12 which are vertically opposed to each other, and a support column 13 made of, for example, quartz is provided between the top plate 11 and the bottom plate 12. 14 and 15 are provided. Each of these columns 1
3, 14, 15 may be installed at a position where the circumference of the top plate 11 (or the bottom plate 12) is divided into approximately three equal parts, but in the present embodiment, as shown in FIG. The opening angle (center angle) θ 1 with 14 is 140 °.
4 and the angle theta 2 opens the column 15, the opening angle theta 3 between posts 15 and posts 13 are set to be respectively 110 °. Of course, each of the opening angles θ 1 , θ 2 , and θ 3 may be set to 120 °.
【0032】そして被処理体であるウエハWは、搬送ア
ーム8によって前記支柱13、14の間から、図4に示
すように支柱15に向けて直角に進入させられて、後に
詳細に説明するこれら各支柱の13、14、15に形成
されている溝16、17、18によって創出される支持
部19、20、21で支持されることによって、ウエハ
ボート10に搭載されるように構成されている。The wafer W, which is the object to be processed, is allowed to enter at a right angle from between the columns 13 and 14 toward the column 15 as shown in FIG. 4 by the transfer arm 8, and these will be described in detail later. It is configured to be mounted on the wafer boat 10 by being supported by the supporting portions 19, 20, 21 created by the grooves 16, 17, 18 formed in the columns 13, 14, 15 of each of the columns. .
【0033】前記支柱13、14は夫々肉厚の筒状体を
縦に半割りにした形態の柱体によって構成され、一方他
の支柱15は、横断面が長方形の柱体によって構成され
ており、さらに前記各支柱13、14の内周面側は、搭
載されるウエハWの中心よりも若干支柱15側に向くよ
うに配置されている。Each of the columns 13 and 14 is composed of a column body in which a thick cylindrical body is vertically divided into halves, while the other columns 15 are column bodies having a rectangular cross section. Further, the inner peripheral surface side of each of the columns 13 and 14 is arranged so as to be slightly closer to the column 15 side than the center of the wafer W to be mounted.
【0034】このようにして配置構成された支柱13、
14、15には、夫々上下方向に所定間隔の下で、前記
した溝16、17、18が夫々形成されており、これら
各溝16、17、18内における下面側が、図4、図5
に示したように、夫々支持部19、20、21を構成し
ている。そしてこれら支持部19、20、21の支持
面、即ち上面には、図4、図5に示したように、球状の
支持部材22が夫々に設けられている。この支持部材2
2はSiの単結晶からなり、その下略半分が各支持部1
9、20、21に埋め込まれている。The support columns 13 thus arranged and arranged,
The grooves 16, 17, and 18 are formed in the grooves 14 and 15, respectively, at a predetermined interval in the vertical direction. The lower surface side of each of the grooves 16, 17, and 18 is shown in FIGS.
As shown in FIG. 5, the supporting portions 19, 20, and 21 are respectively configured. As shown in FIGS. 4 and 5, spherical support members 22 are provided on the support surfaces of the support portions 19, 20, 21 respectively, that is, the upper surfaces. This support member 2
2 is made of a single crystal of Si, and the lower half of each is a supporting portion 1
Embedded in 9, 20, and 21.
【0035】そして前記各支持部19、20、21の支
持部材22は、図3、図5に示したように、ウエハWを
裏面から支持する際に、ウエハWの端縁部から径方向の
距離Lが、12.5mmとなるように、前記各支持部1
9、20、21に設けられている。このウエハWは8イ
ンチのウエハであるから、率にすると半径の約12.5
%分の長さだけ中心側にずれた位置にて、このウエハW
を支持するように設定されている。As shown in FIGS. 3 and 5, the support member 22 of each of the supporting portions 19, 20, and 21 extends from the edge of the wafer W in the radial direction when supporting the wafer W from the back surface. Each of the supporting portions 1 is set so that the distance L becomes 12.5 mm.
It is provided in 9, 20, and 21. Since this wafer W is an 8-inch wafer, the ratio is about 12.5 of the radius.
% Of the wafer W
Is set to support.
【0036】以上のように構成されたウエハボート10
は、例えばステンレスからなるフランジ部23を備えた
保温筒24の上に着脱自在に装着されており、さらにこ
の保温筒24は、昇降自在なボートエレベータ25の上
に載置されており、このボートエレベータ25の上昇に
よって、被処理体であるウエハWは、ウエハボート10
ごと前記縦型炉2内の反応管3内にロードされるように
なっている。The wafer boat 10 configured as described above
Is detachably mounted on a heat retaining cylinder 24 having a flange portion 23 made of, for example, stainless steel, and the heat retaining cylinder 24 is mounted on a boat elevator 25 which can be raised and lowered. As the elevator 25 rises, the wafer W, which is the object to be processed, is transferred to the wafer boat 10
The whole is loaded into the reaction tube 3 in the vertical furnace 2.
【0037】本実施例にかかる縦型熱処理装置1は以上
のように構成されており、次にその動作作用について説
明すると、まず加熱体7を発熱させて反応管3内の温度
を、例えば約800゜Cまで加熱しておく。The vertical heat treatment apparatus 1 according to the present embodiment is configured as described above. Next, the operation and operation thereof will be described. First, the heating body 7 is caused to generate heat, and the temperature in the reaction tube 3 is set to, for example, approximately. Heat to 800 ° C.
【0038】他方ウエハボート10に対して、既述の如
く搬送アーム8によって被処理体であるウエハWが、所
定枚数例えば100枚搭載された時点で、ボートエレベ
ータ25が上昇し、図2に示したように、保温筒24の
フランジ部25が、マニホールド33下端部のフランジ
34と密着する位置までウエハボート10を上昇させ、
ウエハWを反応管3の内管32内にロードさせる。On the other hand, when a predetermined number of wafers W, which are the objects to be processed, are loaded on the wafer boat 10 by the transfer arm 8 as described above, the boat elevator 25 moves up, and is shown in FIG. As described above, the wafer boat 10 is raised to the position where the flange portion 25 of the heat insulating cylinder 24 is in close contact with the flange 34 at the lower end portion of the manifold 33,
The wafer W is loaded into the inner tube 32 of the reaction tube 3.
【0039】次いで真空ポンプ35によって反応管3内
部を真空引きしていき、所定の減圧雰囲気、例えば0.
3Torrまで減圧した後、例えば第1ガス導入管37
からSiH4(モノシラン)ガスを、第2ガス導入管3
8からNH3(アンモニア)ガスを内管32内に導入さ
せると、ウエハボート10に搭載された被処理体である
ウエハWの表面に、シリコン窒化膜であるSi3N4が形
成されるのである。Next, the inside of the reaction tube 3 is evacuated by the vacuum pump 35, and a predetermined reduced pressure atmosphere, eg, 0.
After reducing the pressure to 3 Torr, for example, the first gas introducing pipe 37
SiH 4 (monosilane) gas from the second gas introduction pipe 3
When NH 3 (ammonia) gas is introduced into the inner pipe 32 from No. 8, Si 3 N 4 which is a silicon nitride film is formed on the surface of the wafer W which is the object to be processed mounted on the wafer boat 10. is there.
【0040】この場合、既述の如く8インチのウエハW
は、その端縁から径方向に、半径の約12.5%分ずれ
た部分で、3つの支持部材22で支持されているから、
従来のこの種の搭載治具に比べて、各部分におけるせん
断応力は、減少している。本実施例のように、半径の約
12.5%分ずれた部分でウエハWを支持した場合、実
際スリップの発生は全くみられなかった。また発明者ら
が実際に計測したところ、半径の約12.5%分ずれた
部分で8インチのウエハWを、支持部材22を用いない
で支持した場合、各支持部分近傍におけるせん断応力
は、0.036kgf/mm2であった。この点に関
し、従来8インチのウエハを端縁から4mmの部分(半径
の約4%分ずれた部分)で支持した場合のせん断応力
は、約0.064kgf/mm2であった。従って、半
径の約12.5%分ずれた部分で支持する本実施例の方
が、せん断応力が減少していることがわかる。In this case, as described above, the 8-inch wafer W
Is supported by the three support members 22 at a portion radially displaced from the edge by about 12.5% of the radius,
The shear stress in each part is reduced as compared with the conventional mounting jig of this type. When the wafer W was supported at a portion deviated by about 12.5% of the radius as in this example, no actual slippage was observed. Further, when the inventors actually measured, when an 8-inch wafer W was supported at a portion deviated by about 12.5% of the radius without using the supporting member 22, the shear stress in the vicinity of each supporting portion was It was 0.036 kgf / mm 2 . In this regard, the shear stress when a conventional 8-inch wafer was supported at a portion 4 mm from the edge (a portion displaced by about 4% of the radius) was about 0.064 kgf / mm 2 . Therefore, it can be seen that the shear stress is reduced in the present example in which the support is provided at the portion deviated by about 12.5% of the radius.
【0041】なお発明者らが別の機会で検証したとこ
ろ、通常のSiウエハにおいては、せん断応力が0.0
41kgf/mm2を越えると、スリップが発生するこ
とが知見されている。従って、これに照らしても、前記
したように半径の約12.5%分ずれた部分でウエハW
を支持すれば、スリップが発生しないことがわかる。The inventors of the present invention have verified on another occasion that the shear stress is 0.0 in a normal Si wafer.
It has been found that slip occurs when the pressure exceeds 41 kgf / mm 2 . Therefore, even if illuminated, the wafer W is deviated by about 12.5% of the radius as described above.
It can be seen that the slip does not occur if the above is supported.
【0042】さらにまた上記実施例においては、ウエハ
Wが、3本の支柱13、14、15形成した支持部1
9、20、21の各支持部材22に支持される構成、即
ち3点で支持される構成であったが、8インチ程度の大
きさのウエハの熱処理においては、熱膨張によるウエハ
自体の反り、うねり等により、仮に支持点が4つあって
も、実際にウエハは3点で支持されると考えられる。従
って、従来技術の項で述べた4点支持による従前の熱処
理用ボートの場合と比べても、各支持部分のせん断応力
は、同一支持地点でも殆ど変わらず、それゆえ本実施例
のように、内側に半径の約12.5%の長さ分ずれた3
点で支持しても、約4%内側で支持している従来の4点
支持のものよりも、せん断応力が減少して、スリップの
発生が抑制されるのである。Further, in the above embodiment, the wafer W has the support portion 1 in which the three columns 13, 14, 15 are formed.
Although the structure is supported by each of the supporting members 22, 20, and 21, that is, the structure is supported at three points, in the heat treatment of a wafer having a size of about 8 inches, the warp of the wafer itself due to thermal expansion, Even if there are four support points due to undulations, it is considered that the wafer is actually supported at three points. Therefore, even when compared with the case of the conventional boat for heat treatment by four-point support described in the section of the prior art, the shear stress of each support portion hardly changes even at the same support point, and therefore, as in the present embodiment, 3 offset by a length of about 12.5% of the radius
Even if it is supported by points, the shear stress is reduced and the occurrence of slip is suppressed as compared with the conventional 4-point support that is supported by about 4% inside.
【0043】しかも本実施例においては、実際に支持す
る部分に、ウエハWの材質と同一の材質、即ちSiの単
結晶の支持部材22を用いたため、ウエハW裏面の接触
支持部分に、支持部材22が瑕をつけるおそれはなく、
この点からもスリップの発生が抑制され、結果として、
スリップが全く発生しない熱処理を実施することが可能
になっている。従って従来よりも歩留まりの向上を図る
ことができる。Moreover, in this embodiment, since the supporting member 22 made of the same material as the wafer W, that is, the single crystal of Si, is used for the actually supporting portion, the supporting member is provided at the contact supporting portion on the back surface of the wafer W. There is no fear that 22 will attach a flaw,
Also from this point, the occurrence of slip is suppressed, and as a result,
It is possible to carry out a heat treatment in which no slip occurs. Therefore, the yield can be improved more than ever before.
【0044】なお前記実施例においては、支持部材22
として球状のものを使用したが、もちろんこのような支
持部材の形状はかかる球状でなくともよく、例えば図6
に示したような下部に挿入部26a、上部により径大の
係止部26bを有し、当該係止部26bの上面が平坦に
成形された支持部材26を用いてもよく、また図7に示
したように、単純な円柱状、角柱状の支持部材27を用
いてもよい。またいずれの場合にも、支持部に対して着
脱自在となるように設ければ、容易に交換、洗浄するこ
とが可能である。In the above embodiment, the support member 22
Although a spherical member is used as the support member, it is needless to say that the shape of such a supporting member may not be such a spherical member.
It is also possible to use a support member 26 having an insertion portion 26a at the lower portion and a locking portion 26b having a larger diameter at the upper portion, and the upper surface of the locking portion 26b is formed flat as shown in FIG. As shown, a simple columnar or prismatic support member 27 may be used. In any case, if it is provided so as to be attachable to and detachable from the supporting portion, it can be easily replaced and washed.
【0045】ところで前記実施例は、8インチのウエハ
Wに対して適用した例であったが、本発明は12インチ
の大口径ウエハに対しても有効である。これを発明者ら
が行ったシミュレーションによって説明すると、図8は
円形の12インチウエハの支持を、120゜おきの等間
隔で端縁から18.8mmの地点(半径の約12.5%の
長さ分内側にずれた地点)で支持した場合の、変位分布
を示し、図9はその場合のせん断応力分布を示してい
る。そしてこの場合の最大変位幅は、+22.1μm〜
−82.3μmであり、またせん断応力が大きい部分は
図9の斜線部に示した通りであって、その最大値は0.
0618kgf/mm2であった。By the way, the above-mentioned embodiment was applied to the 8-inch wafer W, but the present invention is also effective for a 12-inch large-diameter wafer. To explain this by a simulation conducted by the inventors, FIG. 8 shows that a circular 12-inch wafer is supported at regular intervals of 120 ° at points 18.8 mm from the edge (a length of about 12.5% of the radius). The displacement distribution is shown in the case of being supported at a position shifted inward by a certain amount), and FIG. 9 shows the shear stress distribution in that case. The maximum displacement width in this case is +22.1 μm
The area where the shear stress is large is −82.3 μm, as shown by the shaded area in FIG. 9, and the maximum value is 0.
It was 0618 kgf / mm 2 .
【0046】一方本発明に従って、前記円形の12イン
チウエハの支持を、120゜おきの等間隔で端縁から4
4.0mmの地点(半径の約29.3%の長さ分内側にず
れた地点)で支持した場合、変位分布は図10に示した
通りであり、またせん断応力分布は図11に示したよう
になった。そしてその最大変位幅は、+12.7μm〜
−41.5μmであり、またせん断応力の最大値は0.
0308kgf/mm2であった。従って、12インチ
ウエハにおいても、半径の約30%の長さ分内側にずれ
た地点で支持すれば、スリップが発生しないものであ
る。On the other hand, according to the present invention, the circular 12-inch wafer is supported at equal intervals of 120 ° from the edge 4 times.
When supported at a point of 4.0 mm (a point displaced inward by a length of about 29.3% of the radius), the displacement distribution is as shown in FIG. 10, and the shear stress distribution is shown in FIG. It became so. And the maximum displacement width is +12.7 μm-
-41.5 μm, and the maximum value of shear stress is 0.
It was 0308 kgf / mm 2 . Therefore, even in a 12-inch wafer, if the wafer is supported at a position displaced inward by a length of about 30% of the radius, no slip will occur.
【0047】なお上記実施例におけるウエハボートは、
酸化、拡散処理を行う縦型熱処理装置に用いられるもの
であったが、これに限らず、CVD処理やエッチング処
理などを行う熱処理装置に用いられる熱処理用搭載治具
に対しても本発明は適用可能である。The wafer boat in the above embodiment is
The present invention is applied to a vertical heat treatment apparatus that performs oxidation and diffusion treatments, but the present invention is not limited to this and is also applied to a heat treatment mounting jig used in a heat treatment apparatus that performs CVD treatment, etching treatment, or the like. It is possible.
【0048】[0048]
【発明の効果】本発明によれば、半導体ウエハのスリッ
プの発生を防止することができる。また支持部材を、支
持部に対して着脱自在に設けているので、支持部材を取
り外しての洗浄、交換等が容易であり、さらに支持部材
を略球状のものとすれば、支持部材自体の成形、表面加
工が容易であり、半導体ウエハを支持するのに適したも
のを容易に製造できる。そして本発明にかかる半導体ウ
エハの熱処理装置によれば、半導体ウエハにスリップの
発生しない熱処理を施すことができ、歩留まりの向上し
た各種の熱処理を行うことが可能である。According to the present invention , the slip of a semiconductor wafer is performed.
Can be prevented from occurring. Further, since the supporting member is detachably attached to the supporting portion, it is easy to wash and replace the supporting member after removing the supporting member. Further, if the supporting member has a substantially spherical shape, the supporting member itself is molded. Further, the surface processing is easy, and the one suitable for supporting the semiconductor wafer can be easily manufactured. With the semiconductor wafer heat treatment apparatus according to the present invention, it is possible to perform the heat treatment on the semiconductor wafer in which slip does not occur, and it is possible to perform various heat treatments with improved yield.
【0049】[0049]
【0050】[0050]
【図1】本発明の実施例にかかる縦型熱処理装置の概観
を示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing an outline of a vertical heat treatment apparatus according to an embodiment of the present invention.
【図2】図1の縦型熱処理装置の縦型炉の内部を模式的
に示した縦断面説明図である。2 is a vertical cross-sectional explanatory view schematically showing the inside of a vertical furnace of the vertical heat treatment apparatus of FIG.
【図3】本発明の実施例におけるウエハの支持地点を示
すウエハの平面説明図である。FIG. 3 is a plan view of the wafer showing the support points of the wafer in the embodiment of the present invention.
【図4】本発明の実施例にかかるウエハボートがウエハ
を支持する様子を示す要部斜視図である。FIG. 4 is a perspective view of relevant parts showing a state where a wafer boat according to an embodiment of the present invention supports a wafer.
【図5】本発明の実施例にかかるウエハボートがウエハ
を支持する様子を示す要部側面説明図である。FIG. 5 is a side view of the essential parts showing how the wafer boat according to the embodiment of the present invention supports wafers.
【図6】支持部材の他の例を示す要部側面説明図であ
る。FIG. 6 is a side view illustrating a main part of another example of the support member.
【図7】支持部材の他の例を示す要部側面説明図であ
る。FIG. 7 is a side view illustrating the main part of another example of the support member.
【図8】従来技術によって12インチウエハを支持した
場合の変位分布を示す説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram showing a displacement distribution when a 12-inch wafer is supported by a conventional technique.
【図9】従来技術によって12インチウエハを支持した
場合のせん断応力分布を示す説明図である。FIG. 9 is an explanatory diagram showing a shear stress distribution when a 12-inch wafer is supported by a conventional technique.
【図10】本発明に従って12インチウエハを支持した
場合の変位分布を示す説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram showing a displacement distribution when a 12-inch wafer is supported according to the present invention.
【図11】本発明に従って12インチウエハを支持した
場合のせん断応力分布を示す説明図である。FIG. 11 is an explanatory diagram showing a shear stress distribution when a 12-inch wafer is supported according to the present invention.
【図12】従来技術のウエハボートの概観を示す斜視図
である。FIG. 12 is a perspective view showing an overview of a conventional wafer boat.
【図13】従来技術のウエハボートがウエハを支持して
いる様子を示す要部側面説明図である。FIG. 13 is an explanatory side view of the main parts, showing a state where a wafer boat of a conventional technique supports a wafer.
1 縦型熱処理装置 2 縦型炉 3 反応管 7 加熱体 10 ウエハボート 13、14、15 支柱 16、17、18 溝 19、20、21 支持部 22 支持部材 25 ボートエレベータ W ウエハ 1 Vertical heat treatment equipment 2 Vertical furnace 3 reaction tubes 7 heating body 10 wafer boat 13, 14, 15 support 16, 17, 18 groove 19, 20, 21 Support 22 Support member 25 boat elevator W wafer
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−168902(JP,A) 特開 平5−238882(JP,A) 特開 平1−272112(JP,A) 特開 平2−102523(JP,A) 特開 平1−134915(JP,A) 特開 昭61−206232(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page (56) References JP-A-6-168902 (JP, A) JP-A-5-238882 (JP, A) JP-A 1-272112 (JP, A) JP-A-2-102523 (JP, A) JP-A-1-134915 (JP, A) JP-A-61-206232 (JP, A)
Claims (5)
れ、半導体ウエハの下面を支持部で支持してこの半導体
ウエハを搭載する如く構成された熱処理用搭載治具にお
いて、前記支持部は、3本の支柱に対して形成された溝
によって創出されたものであり、前記支柱のうちの1本
は横断面が長方形の柱体であり、他の2本は筒状体を縦
に半割りにした形態の柱体であり、 さらに前記他の2本の支柱の内周面側は、搭載する半導
体ウエハの中心よりも若干、前記横断面が長方形の支柱
側に向くように配置されている、 ことを特徴とする、半
導体ウエハの熱処理用搭載治具。1. A heat treatment mounting jig, which is used when a semiconductor wafer is heat-treated and is configured to support the lower surface of the semiconductor wafer by a supporting portion and mount the semiconductor wafer, the supporting portion including three supporting portions. Grooves formed on the columns of
Was created by one of the columns
Is a columnar body with a rectangular cross section, and the other two are vertical cylinders.
It is a columnar body that is halved into two, and the inner peripheral surface side of the other two columns is the semi-conductor to be mounted.
A pillar whose cross section is rectangular, slightly above the center of the body wafer
A jig for heat treatment of a semiconductor wafer, which is arranged so as to face the side .
ハの硬度以下の硬度を有する材質の支持部材を設け、こ
の支持部材によって前記半導体ウエハを支持する如く構
成されたことを特徴とする、請求項1に記載の半導体ウ
エハの熱処理用搭載治具。2. The semiconductor wafer is provided on the upper surface of the supporting portion.
Provide a support member made of a material with a hardness not higher than the
So that the semiconductor wafer is supported by the supporting member of
The mounting jig for heat treatment of a semiconductor wafer according to claim 1, wherein the jig is formed.
設けられていることを特徴とする、請求項1〜2のいず
れかに記載の半導体ウエハの熱処理用搭載治具。3. The support member is detachable from the support portion.
Any one of claims 1 to 2, characterized in that it is provided.
A mounting jig for heat treatment of a semiconductor wafer according to any one of them .
る、請求項1〜3のいずれかに記載の半導体ウエハの熱
処理用搭載治具。4. The supporting member has a substantially spherical shape.
The mounting jig for heat treatment of a semiconductor wafer according to any one of claims 1 to 3 .
な搭載治具とを有し、前記搭載治具に半導体ウエハを搭
載した状態でこの搭載治具を反応管内に納入し、前記反
応管内で半導体ウエハに対して所定の熱処理を施す如く
構成された熱処理装置において、前記搭載治具が、請求
項1、2、3又は4のいずれかに記載された半導体ウエ
ハの熱処理用搭載治具であることを特徴とする、熱処理
装置。 5. A reaction vessel and free delivery to this reaction vessel
And a semiconductor wafer mounted on the mounting jig.
Deliver this mounting jig into the reaction tube in the mounted state, and
As if a predetermined heat treatment was applied to the semiconductor wafer in the reaction tube.
In the configured heat treatment apparatus, the mounting jig is
The semiconductor wafer according to any one of items 1, 2, 3 and 4.
Heat treatment, characterized by being a mounting jig for heat treatment of c
apparatus.
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