JP3748719B2 - 熱処理用ウエハボートおよび熱処理方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリコンウエハ等の半導体ウエハを熱処理炉内で支持するために用いられる縦型のウエハボートと、そのウエハボートを用いる熱処理方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
図4に平断面を示す従来(特開平6‐224146号参照)の縦型ウエハボートは、3本の支柱101、102、103を備える。その支柱101、102、103により囲まれる領域が、円板状のシリコンウエハ104の配置領域105とされている。その支柱101、102、103の中で相隣接する2本の支柱101、102の間が、厚さ方向を上下方向としたウエハ104を、ウエハ配置領域105に対し、そのウエハ104のオリエンテーションフラット104bに直交する横方向(図において左右方向)に沿って出し入れするための出入口106とされている。各支柱101、102、103に、その出入口106を通ってウエハ配置領域105に出し入れされるウエハ104の周縁部を挿入可能な溝107が形成されている。そのウエハ配置領域105内のウエハ104は、その溝107の底部を介して支柱101、102、103により支持される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようなウエハボートの支柱101、102、103は、耐熱性と強度を要求されることから、一般に石英等の硬質の耐熱材から成形される。そのため、支柱101、102、103に上記溝107を形成するための加工コストが増大するという問題があった。
【0004】
また、上記従来例では、3本の支柱101、102、103をウエハ104の周方向において略等間隔で配置し、ウエハ104に作用する支持反力を均一化している。これは、ウエハ104の周縁部に、自重に基づく撓みによる曲げ応力や結晶方位に起因してスリップラインが入るのを防止するためである。
【0005】
そのように3本の支柱101、102、103をウエハ104の周方向において略等間隔で配置すると、ウエハ配置領域105内で支持されたウエハ104の中心104aを通ると共に前記出し入れ方向に直交する図中破線Lで示す部分は、そのウエハ配置領域105内に位置される。そのため、その出入口106を構成する2本の支柱101、102間の距離D1は、ウエハ104を支持できるように定められる一方で、その出入口106を構成する2本の支柱101、102における溝107の内側面間の距離D2は、ウエハ104の直径よりも大きくされる。そうすると、その溝107の横方向深さD3が大きくなることから、支柱101、102の強度を確保するために、上下方向において溝107と重ならない部分の横断面積を大きくする必要がある。そのため、図3に示す従来例では、その支柱101、102の横断面をアーチ形とすることで、上下方向において溝107と重ならない部分の横断面積を確保している。
【0006】
しかし、そのような横断面アーチ形の支柱101、102の製造は容易なものではない。すなわち、支柱を設計する上での形状的な制約からコストが増大するという問題がある。また、角柱や円柱形状の支柱を用いた場合、その溝の横方向深さが大きくなると、上下方向において溝と重ならない部分の横断面積を大きくするには、支柱素材の横断面積を大きくする必要がある。そうすると、その溝の形成のために除去されて廃棄される無駄な材料が多くなり、また、ウエハボートを覆うプロセスチューブを支柱と干渉しないように大径化する必要があるため熱処理炉が必要以上に大型化するという問題がある。
【0007】
本発明は、上記問題を解決することのできる熱処理用ウエハボートを提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明は、少なくとも3本の支柱を備え、その支柱により囲まれる領域が、円板状の半導体ウエハの配置領域とされ、その支柱の中で相隣接する2本の支柱の間が、厚さ方向を上下方向としたウエハをウエハ配置領域に対し横方向に沿って出し入れするための出入口とされ、各支柱に、その出入口を通ってウエハ配置領域に出し入れされるウエハの周縁部を挿入可能な溝が形成され、そのウエハ配置領域内のウエハは、その溝の底部を介して支柱により支持され、そのウエハ配置領域内で支持されたウエハの中心を通ると共に前記出し入れ方向に直交する部分は、そのウエハ配置領域内に位置される熱処理用ウエハボートにおいて、前記支柱の中で少なくとも前記出入口を構成する2本に、補強用支柱が接合されていることを特徴とする。
本発明の構成によれば、ウエハ配置領域内で支持されたウエハの中心を通ると共に前記出し入れ方向に直交する部分は、そのウエハ配置領域内に位置されるので、少なくとも3本の支柱をウエハの周方向において略等間隔で配置することで、ウエハに作用する支持反力を均一化し、ウエハの周縁部に自重に基づく撓みによる曲げ応力に起因してスリップラインが入るのを防止できる。
その支柱の中で少なくともウエハ配置領域の出入口を構成する2本に、補強用支柱が接合されるので、その支柱における上下方向において溝と重ならない部分の横断面積を大きくすることなく、且つ、その支柱や補強用支柱の横断面形状を複雑な形状にすることなく、その溝の形成のために除去されて廃棄する無駄な材料を低減し、支柱の強度を確保できる。これにより製造コストを低減できる。
【0009】
その相接合される支柱と補強用支柱は、そのウエハ配置領域内で支持されたウエハの周縁に沿って並列するように配置されるのが好ましい。これにより、その補強用支柱をウエハ配置領域に可及的に近接配置させ、熱処理炉が大型化するのを防止できる。
【0010】
前記支柱の数は3本とされ、前記支柱の中で前記出入口を構成しない1本は、そのウエハ配置領域内で支持されたウエハの中心を通ると共に前記出し入れ方向に沿う直線と交わる位置に配置され、そのウエハ配置領域内で支持されたウエハの中心と、前記出入口を構成する各支柱におけるウエハ支持部とを結ぶ線分が、前記出入口を構成しない支柱側において前記出し入れ方向に対してなす角度は、112.5°以上かつ135°以下とされているのが好ましい。この熱処理用ウエハボートを用いて表面に平行な(100)結晶面を有するシリコンウエハを熱処理する際に、そのウエハをオリエンテーションフラットに直交する方向、またはVノッチで示される方向に沿って前記ウエハ配置領域に出し入れするのが好ましい。
表面に平行な(100)結晶面を有するシリコンウエハを、オリエンテーションフラットに直交する方向、またはVノッチで示される方向に沿って前記ウエハ配置領域に出し入れする場合、そのウエハ配置領域内で支持されたウエハの中心と、前記出入口を構成する各支柱におけるウエハ支持部とを結ぶ線分が、前記出入口を構成しない支柱側において前記出し入れ方向に対してなす角度は、112.5°以上かつ135°以下とされているのが、結晶方位の上からスリップラインの発生を防止する上で好ましい。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図1〜図3に示す縦型ウエハボート1は、平面視円形のベースプレート2と、このベースプレート2上に下端が固着された3本の角柱形状の支柱3、4、5と、この3本の支柱3、4、5の上端に固着された平面視円形のトッププレート6とを備える。それらベースプレート2、支柱3、4、5、トッププレート6は、石英等の耐熱材から形成される。
【0012】
そのベースプレート2とトッププレート6の間において支柱3、4、5により囲まれる領域が、図中2点鎖線で示すシリコンウエハ7の配置領域8とされている。その支柱3、4、5の中で相隣接する2本の支柱3、4の間が、厚さ方向を上下方向としたウエハ7を、そのウエハ配置領域8に対し横方向に沿って出し入れするための出入口9とされている。そのウエハ7は表面に平行な(100)結晶面を有し、オリエンテーションフラット7bに直交する方向(図1において左右方向)に沿ってウエハ配置領域8に出し入れされる。
【0013】
各支柱3、4、5に、その出入口9を通ってウエハ配置領域8に出し入れされるウエハ7の周縁部を挿入可能な溝10が、上下方向に沿って並列して複数形成されている。本実施形態では、その出入口9を構成する2本の支柱3、4の横断面は台形とされ、残りの1本の支柱5の横断面は長方形とされ、各支柱3、4、5における上下方向において溝10と重ならない部分3a、4a、5aの横断面は長方形とされている。その出入口9を構成する支柱3、4における溝10は、平面視形状が台形とされ、そのウエハ配置領域8へのウエハ7の進入方向(図1において左方)に向かうに従い、その進入方向に直交する横幅は漸次小さくなる。残りの1本の支柱5における溝10は、平面視形状が長方形とされている。
【0014】
そのウエハ配置領域8内のウエハ7の周縁部は、その溝10の底部を介して支柱3、4、5により支持される。このウエハ配置領域8内で支持されたウエハ7における中心7aを通ると共に上記出し入れ方向に直交する図中破線Lで示す部分は、そのウエハ配置領域8内に位置される。そのため、その出入口9を構成する2本の支柱3、4間の距離D1は、ウエハ7を支持できるように定められ、その出入口9を構成する2本の支柱3、4における溝10の内側面間の距離D2は、ウエハ7の直径よりも大きくされる。
【0015】
上記出入口9を構成しない支柱5は、そのウエハ配置領域8内で支持されたウエハ7の中心7aを通ると共に上記出し入れ方向に沿う図中一点鎖線Kで示す直線と交わる位置に配置されている。また、そのウエハ配置領域8内で支持されたウエハ7の中心7aと、上記出入口9を構成する各支柱3、4におけるウエハ支持部すなわち溝10の底部とを結ぶ図中一点鎖線Jで示す線分が、その出入口9を構成しない支柱5側においてウエハ7の出し入れ方向に対してなす角度、すなわち上記直線Kに対してなす角度θは、112.5°以上かつ135°以下とされている。また、その出入口9を構成する両支柱3、4は、そのウエハ7の出し入れ方向に関して対称位置に配置されている。
【0016】
上記出入口9を構成する2本の支柱4、5に、円柱形の補強用支柱11、12が溶接により接合されている。各補強用支柱11、12の下端は上記ベースプレート2に固着され、上端は上記トッププレート6に固着される。その相接合される支柱4、5と補強用支柱11、12は、そのウエハ配置領域8内で支持されたウエハ7の周縁に沿って並列するように配置される。そのウエハ7として12インチサイズのものを支持する場合、強度を確保すると共に熱処理炉が必要以上に大型化するのを防止するため、その出入口9を構成する支柱4、5の周長は50mm以上215mm以下とし、補強用支柱11、12の周長は15mm以上115mm以下とするのが好ましい。
【0017】
上記構成によれば、3本の支柱3、4、5をウエハ7の周方向において略等間隔で配置することで、ウエハ7に作用する支持反力を均一化し、ウエハ7の周縁部に、自重に基づく撓みによる曲げ応力に起因してスリップラインが入るのを防止できる。
そして、ウエハ配置領域8の出入口9を構成する2本の支柱3、4に補強用支柱11、12が接合されるので、その支柱3、4における上下方向において溝10と重ならない部分3a、4aの横断面積を大きくすることなく、且つ、その支柱3、4や補強用支柱11、12の横断面形状を複雑な形状にすることなく、その溝10の形成のために除去されて廃棄する無駄な材料を低減し、支柱3、4の強度を確保できる。これにより製造コストを低減できる。
また、その相接合される支柱3、4と補強用支柱11、12は、そのウエハ配置領域8内で支持されたウエハ7の周縁に沿って並列するので、そのウエハ配置領域8に補強用支柱11、12を可及的に近接配置させ、熱処理炉が大型化するのを防止できる。
また、表面に平行な(100)結晶面を有するシリコンウエハ7を熱処理用ウエハボート1を用いて熱処理する際に、オリエンテーションフラットに直交する方向に沿って上記ウエハ配置領域8に出し入れする場合、そのウエハ配置領域8内で支持されたウエハ7の中心7aと、上記出入口9を構成する各支柱3、4におけるウエハ支持部すなわち溝10の底部とを結ぶ線分が、その出入口9を構成しない支柱5側においてウエハ7の出し入れ方向に対してなす角度θが、112.5°以上かつ135°以下とされているので、結晶方位の上からスリップラインの発生を防止する上で好ましい。
【0018】
本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、表面に平行な(100)結晶面を有するシリコンウエハとして、オリエンテーションフラットに代えてVノッチが形成されたものを用いてもよく、この場合、そのVノッチで示される方向に沿ってウエハをウエハ配置領域に出し入れする。また、支柱の数は4本以上であってもよい。また、本発明のウエハボートはシリコンウエハ以外の半導体ウエハの熱処理にも用いることができる。支柱や補強用支柱の横断面形状は、四角形や円形以外の例えば多角形や楕円形であってもよい。また、ウエハ配置領域の出入口を構成する支柱以外の支柱に補強用支柱を接合するようにしてもよい。
【0019】
【発明の効果】
本発明によれば、製造コストの増大や熱処理炉の大型化を来すことなくウエハにスリップラインが入るのを防止できる熱処理用ウエハボートと熱処理方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態の熱処理用ウエハボートの平断面図
【図2】本発明の実施形態の熱処理用ウエハボートの要部の平断面図
【図3】本発明の実施形態の熱処理用ウエハボートの正面図
【図4】従来の熱処理用ウエハボートの平断面図
【符号の説明】
1 ウエハボート
3、4、5 支柱
7 半導体ウエハ
8 ウエハ配置領域
9 出入口
10 溝
11、12 補強用支柱
Claims (3)
- 少なくとも3本の支柱を備え、
その支柱により囲まれる領域が、円板状の半導体ウエハの配置領域とされ、
その支柱の中で相隣接する2本の支柱の間が、厚さ方向を上下方向としたウエハをウエハ配置領域に対し横方向に沿って出し入れするための出入口とされ、
各支柱に、その出入口を通ってウエハ配置領域に出し入れされるウエハの周縁部を挿入可能な溝が形成され、
そのウエハ配置領域内のウエハは、その溝の底部を介して支柱により支持され、
そのウエハ配置領域内で支持されたウエハの中心を通ると共に前記出し入れ方向に直交する部分は、そのウエハ配置領域内に位置される熱処理用ウエハボートにおいて、
前記支柱の中で少なくとも前記出入口を構成する2本に、補強用支柱が接合され、
その相接合される支柱と補強用支柱は、そのウエハ配置領域内で支持されたウエハの周縁に沿って並列するように配置されることを特徴とする熱処理用ウエハボート。 - 前記支柱の数は3本とされ、
前記支柱の中で前記出入口を構成しない1本は、そのウエハ配置領域内で支持されたウエハの中心を通ると共に前記出し入れ方向に沿う直線と交わる位置に配置され、
そのウエハ配置領域内で支持されたウエハの中心と、前記出入口を構成する各支柱におけるウエハ支持部とを結ぶ線分が、前記出入口を構成しない支柱側において前記出し入れ方向に対してなす角度は、112.5°以上かつ135°以下とされている請求項1に記載の熱処理用ウエハボート。 - 表面に平行な(100)結晶面を有するシリコンウエハを、請求項2に記載の熱処理用ウエハボートを用いて熱処理する際に、そのウエハをオリエンテーションフラットに直交する方向、またはVノッチで示される方向に沿って前記ウエハ配置領域に出し入れすることを特徴とする熱処理方法。
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