JP4029611B2 - ウェーハ支持具 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ウェーハに熱処理を施す際にウェーハを搭載するウェーハ支持具に関し、特に大口径ウェーハの熱処理中に発生するスリップを防止することができるウェーハ支持具に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、シリコンウェーハ等の被処理基板を熱処理する際にそのシリコンウェーハを支持するウェーハ支持具として、３点ウェーハ支持具やリング状ウェーハ支持具等が知られている。
３点ウェーハ支持具は、図１２（ａ）及び図１２（ｂ）に示すように、円板状の支持板１の上面側に上端が先細に形成されたピン状の突起２を３本同一高さに立設し、この突起２の上端縁にウェーハ３を載せてウェーハ３を水平に支持するものである。しかしこの３点支持具にウェーハ３を水平に支持して熱処理をした場合、支持突起２により支持した部分にウェーハ３自体の自重が付加されるため、熱処理時に起きるウェーハ３の反りや熱膨張の差によりウェーハ３と突起２との間に滑り摩擦を生じたり、ウェーハ３の自重の集中する部分に歪みを生じたりするため、その各支持突起２により支持された部分にスリップが生じ、歩留りが低下する問題点があった。
【０００３】
リング状ウェーハ支持具は、図１３（ａ）及び図１３（ｂ）に示すように、リング状の支持体４の上面に形成された水平部４ａにウェーハ５を載せてウェーハを水平に支持するものである。しかし、リング状ウェーハ支持具にウェーハを水平に支持して熱処理をした場合、主としてウェーハ５の周縁領域下面を支持するようになっているため、ウェーハ５の中央領域が自重で下方に撓み易く、この撓みによる応力で特に高温熱処理時に支持されているウェーハ５の周縁領域下面にスリップが発生し易くなり、歩留りの低下を余儀なくされる問題があった。このような問題は、特にウェーハ５の口径（直径）が例えば１２インチと大きくなるほど大きな問題になることが指摘されている。
そこで一般にリング状ウェーハ支持具には、熱処理によるウェーハの高温変形時の接触面近傍の応力を緩和する目的のため、図１４（ａ）及び図１４（ｂ）に示すように、支持体６の上面には、ウェーハ７が接触する平坦面８ａとこの平坦面８ａに続いて支持体６の軸線６ａに向かって下向きに穏やかに傾斜する傾斜面８ｂが形成されている。上面に平坦面８ａと傾斜面８ｂが形成されたウェーハ支持具の上にウェーハ７を載せて熱処理を施すと、ウェーハ７はその自重により撓み、傾斜面８ｂが接触面になるようにして、ウェーハ支持具に支持される。なお、図１４の符号９は平坦面８ａと傾斜面８ｂとが交わる部分である。
【０００４】
一方、図１５に示すように、ウェーハ支持具は、ＣＶＤ法によりＳｉＣを堆積して形成される場合は、例えば、ウェーハ支持具と同一形状に形成されたカーボン基材上にＣＶＤ法にてＳｉＣを堆積していき、このＳｉＣが所定の厚さになったときに上記カーボン基材を焼失することにより、所定の形状に形成される。ＣＶＤ法により形成されたウェーハ支持具のその表面にはＣＶＤ法処理時の粒成長等により発生した凹凸が存在する。そのため従来では、図１６に示すように、ウェーハ支持具のウェーハとの接触面である平坦面は、平面加工（平面研磨や平面研削等）して平滑にされていた。平坦面を平面加工したウェーハ支持具の上にウェーハを載せると、図１７に示すように、平坦面に存在する凹凸は平面加工して平滑にされているため、ウェーハ裏面のウェーハ支持具との接触面にはスリップは生じない。しかし熱処理を施すと、図１８に示すように、ウェーハは加熱による熱応力やウェーハ自体の自重により撓んで、ウェーハ支持具との接触面が移り変わり、研削や研磨処理されていない鋭いエッジを有する内周縁部がその接触面となるため、この鋭いエッジによりウェーハ裏面の内周縁部に傷が付き、そこからスリップを生じてしまう問題があった。
【０００５】
そこで本出願人らは熱処理時にウェーハ裏面に発生するスリップを抑制できる構造を有するウェーハ保持具を提案した（国際公開番号WO 01/18856 A1）。
この公報では、ウェーハ保持具の保持具本体が切欠きのない円板上に形成され、この保持具本体にこの保持具本体の軸線を中心に円周方向に延びかつ上方に突出するリング状の突起が形成され、ウェーハがリング状突起の上面に接触して保持具本体に載るように構成されている。リング状突起の上面には、ＣＶＤ処理時の粒成長等により発生した凸部が存在するため、この凸部を平面加工することにより、凸部を除去して平滑にする。リング状突起の上面を平面加工することによりリング状突起上面の周縁が鋭いエッジとなるため、リング状突起の上面を平面加工した後に、このリング状突起上面の周縁を面取りすることにより、鋭いエッジを除去し、ウェーハに突起上面の周縁に起因したスリップを抑制していた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記公報に示されるウェーハ保持具では、図１９に示すように、突起上面を平面加工して平坦面とした後に突起上面の周縁を面取りするため、平坦面と面取りされた周縁が連続した面とならず段差を生じてしまうおそれがあった。平坦面と周縁との間に段差が形成されると、熱処理時にウェーハ保持具とウェーハの間に滑りを生じる時に、この段差によりウェーハ裏面の接触部分にスリップが発生してしまう問題がある。
また、図２０に示すように、面取りされた周縁の面状態が悪く、表面粗さが大きいと、平坦面と面取りされた周縁との表面粗さに大きな差が生じてしまい、熱処理時にウェーハ保持具とウェーハの間に滑りを生じる時に、ウェーハ裏面の保持具との接触面に、面取りされた周縁の表面粗さに起因したスリップが発生するおそれもあった。
【０００７】
本発明の目的は、熱処理時の加熱によって生じるウェーハの撓みによる支持具本体との接触面の移動に起因するスリップの発生を抑制し得るウェーハ支持具を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、図２又は図３に示すように、円板状の支持具本体２２と、支持具本体２２の上面にその軸線２２ａを中心に円周方向に延びかつ上方に突出してリング状又は１又は２以上の円弧状に形成された突起２３とを備え、突起２３が熱処理前のウェーハ２９が接触する平坦面２４と、平坦面２４から支持具本体２２の軸線２２ａに向って下向きに傾斜して支持具本体２２の非突出面２６に続く第１傾斜面２７とを有し、突起２３を介して支持具本体２２の上面にウェーハ２９を載せて熱処理されるウェーハ支持具の改良である。
その特徴ある構成は、図１に示すように、平坦面２４と第１傾斜面２７とが交わる部分に平坦面２４と第１傾斜面２７とに連続する第１丸味２８が形成され、平坦面２４の平均表面粗さＲａ0と第１丸味２８の平均表面粗さＲａ1がそれぞれ０．８〜３．０μｍの範囲であり、かつＲａ 0 とＲａ 1 との差が０．８〜３．０μｍの範囲であるところにある。
請求項１に係る発明では、平坦面２４と第１傾斜面２７とに連続する第１丸味２８を形成したため、熱処理時の加熱によってウェーハ２９が撓んで接触面が平坦面２４から移り変わっても、この第１丸味２８によりウェーハ２９裏面の支持具との接触面にスリップを生じることがなく、更に、連続する平坦面２４の平均表面粗さＲａ0と第１丸味２８の平均表面粗さＲａ1をそれぞれ０．８〜３．０μｍの範囲としたため、加熱時におけるウェーハ支持具１３とウェーハ２９の熱膨張係数の相違により、ウェーハ支持具１３とウェーハ２９の間に滑りが生じても、ウェーハ２９裏面に滑りに起因するスリップを生じることはない。平坦面２４の平均表面粗さＲａ0と第１丸味２８の平均表面粗さＲａ1はそれぞれ０．８〜３．０μｍである。下限値未満では、ウェーハ支持具の研磨研削加工が難しく、上限値を越えると、ウェーハ裏面のウェーハ支持具との接触面にスリップを生じる。
【０００９】
請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明であって、図８又は図９に示すように、突起２３が１又は２以上の円弧状に形成され、円弧状の突起２３の両端がそれぞれ熱処理前のウェーハ２９が接触する平坦面２４と、平坦面２４から支持具本体２２の円周方向に向って下向きに傾斜して支持具本体２２の非突出面２６に続く第２傾斜面３１とを有し、平坦面２４と第２傾斜面３１とが交わる部分に平坦面２４と第２傾斜面３１とに連続する第２丸味３２が形成され、平坦面２４の平均表面粗さＲａ0と第２丸味３２の平均表面粗さＲａ2がそれぞれ０．８〜３．０μｍの範囲であるウェーハ支持具である。
この請求項２に係る発明では、円弧状の突起２３の両端に平坦面２４と第２傾斜面３１とに連続する第２丸味３２を形成したため、熱処理時の加熱によってウェーハ２９が撓んでも、この第２丸味３２によりウェーハ２９裏面のウェーハ支持具との接触面にスリップを生じることがなく、更に、連続する平坦面２４の平均表面粗さＲａ0と第２丸味３２の平均表面粗さＲａ2をそれぞれ０．８〜３．０μｍの範囲としたため、加熱時におけるウェーハ支持具１３とウェーハ２９の熱膨張係数の相違により、ウェーハ支持具とウェーハの間に滑りが生じても、ウェーハ２９裏面に滑りに起因するスリップを生じることはない。平坦面２４の平均表面粗さＲａ0と第２丸味３２の平均表面粗さＲａ2はそれぞれ０．８〜３．０μｍである。下限値未満では、ウェーハ支持具の研磨研削加工が難しく、上限値を越えると、ウェーハ裏面のウェーハ支持具との接触面にスリップを生じる。
【００１０】
請求項３に係る発明は、図２又は図３に示すように、円板状の支持具本体２２と、支持具本体２２の上面にその軸線２２ａを中心に円周方向に延びかつ上方に突出してリング状又は１又は２以上の円弧状に形成された突起２３とを備え、突起２３が熱処理前のウェーハ２９が接触する平坦面２４と、平坦面２４から支持具本体２２の軸線２２ａに向って平坦面２４に対して下向きに傾斜する第３傾斜面３３と、第３傾斜面３３から更に支持具本体２２の軸線２２ａに向って下向きに傾斜して支持具本体２２の非突出面２６に続く第４傾斜面３４とを有し、突起２３を介して支持具本体２２の上面にウェーハ２９を載せて熱処理されるウェーハ支持具の改良である。
その特徴ある構成は、図１０に示すように、第３傾斜面３３と第４傾斜面３４とが交わる部分に第３傾斜面３３と第４傾斜面３４とに連続する第３丸味３６が形成され、平坦面２４の平均表面粗さＲａ0と第３傾斜面３３の平均表面粗さＲａ3と第３丸味３６の平均表面粗さＲａ4がそれぞれ０．８〜３．０μｍの範囲であるところにある。
請求項３に係る発明では、第３傾斜面３３と第４傾斜面３４とに連続する第３丸味３６を形成したため、熱処理時の加熱によってウェーハ２９が撓んで接触面が移り変わっても、この第３丸味３６によりウェーハ２９裏面の支持具との接触面にスリップを生じることがなく、更に、連続する平坦面２４の平均表面粗さＲａ0と第３傾斜面３３の平均表面粗さＲａ3と第３丸味３６の平均表面粗さＲａ4をそれぞれ０．８〜３．０μｍの範囲としたため、加熱時におけるウェーハ支持具１３とウェーハ２９の熱膨張係数の相違により、ウェーハ支持具１３とウェーハ２９の間に滑りが生じても、ウェーハ２９裏面に滑りに起因するスリップを生じることはない。平坦面２４の平均表面粗さＲａ0と第３傾斜面３３の平均表面粗さＲａ3と第３丸味３６の平均表面粗さＲａ4はそれぞれ０．８〜３．０μｍである。下限値未満では、ウェーハ支持具の研磨研削加工が難しく、上限値を越えると、ウェーハ裏面のウェーハ支持具との接触面にスリップを生じる。
【００１１】
請求項４に係る発明は、請求項３に係る発明であって、図１１に示すように、突起２３が１又は２以上の円弧状に形成され、円弧状の突起２３の両端がそれぞれ熱処理前のウェーハ２９が接触する平坦面２４と、平坦面２４から支持具本体２２の円周方向に向って平坦面２４に対して下向きに傾斜する第５傾斜面３７と、第５傾斜面３７から支持具本体２２の円周方向に向って下向きに傾斜して支持具本体２２の非突出面２６に続く第６傾斜面３８とを有し、第５傾斜面３７と第６傾斜面３８とが交わる部分に第５傾斜面３７と第６傾斜面３８とに連続する第４丸味３９が形成され、平坦面２４の平均表面粗さＲａ0と第５傾斜面３７の平均表面粗さＲａ5と第４丸味３９の平均表面粗さＲａ6がそれぞれ０．８〜３．０μｍの範囲であるウェーハ支持具である。
この請求項４に係る発明では、円弧状の突起２３の両端に第５傾斜面３７と第６傾斜面３８とに連続する第４丸味３９を形成したため、熱処理時の加熱によってウェーハ２９が撓んでも、この第４丸味３９によりウェーハ２９裏面のウェーハ支持具との接触面にスリップを生じることがなく、更に、連続する平坦面２４の平均表面粗さＲａ0と第５傾斜面３７の平均表面粗さＲａ5と第４丸味３９の平均表面粗さＲａ6をそれぞれ０．８〜３．０μｍの範囲としたため、加熱時におけるウェーハ支持具１３とウェーハ２９の熱膨張係数の相違により、ウェーハ支持具とウェーハの間に滑りが生じても、ウェーハ２９裏面に滑りに起因するスリップを生じることはない。平坦面２４の平均表面粗さＲａ0と第５傾斜面３７の平均表面粗さＲａ5と第４丸味３９の平均表面粗さＲａ6はそれぞれ０．８〜３．０μｍの範囲である。下限値未満では、ウェーハ支持具の研磨研削加工が難しく、上限値を越えると、ウェーハ裏面のウェーハ支持具との接触面にスリップを生じる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
第１の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１〜図４に本発明のウェーハ支持具１３を備えた縦型の熱処理炉１０を示す。この縦型の熱処理炉１０は鉛直方向に延びるＳｉＣ製の反応管１１と、この反応管１１内に所定の間隔をあけて立設されかつＳｉＣにより形成された棒状の複数の支持柱１２と、複数の支持柱１２に長手方向に所定の間隔をあけてそれぞれ形成されかつウェーハ支持具１３の外周縁を遊挿可能な多数の支持具用凹溝１４とを備える（図３）。反応管１１の外周面は均熱管１６を介して筒状のヒータ１７により覆われる。支持柱１２はベース１８及び保温筒１９を介してボートキャップ２１に立設される。また複数の支持柱１２はこの実施の形態では４本であり、同一半円上に等間隔に設けられる。この支持柱１２は熱処理時の高熱により支持柱１２自体の変形を防止するため、及びパーティクル等が発生して反応管１１内を汚染するのを防止するために、ＳｉＣにより形成される。
【００１３】
図２に示すように、ウェーハ支持具１３は円板状に形成された支持具本体２２と、この支持具本体２２の上面にその軸線２２ａを中心に円周方向に延びかつ上方に突出したリング状又は１又は２以上の円弧状に形成された突起２３からなり、支持具本体２２と突起２３はそれぞれＳｉＣにより形成される。材質はＳｉＣに限らず、シリコンや石英等を用いてウェーハ支持具を形成してもよい。突起２３は熱処理前のウェーハが接触する平坦面２４と、平坦面２４から支持具本体２２の軸線２２ａに向って下向きに傾斜して支持具本体２２の非突出面２６に続く第１傾斜面２７とを有する。平坦面２４と第１傾斜面２７とが交わる部分に平坦面２４と第１傾斜面２７とに連続する第１丸味２８が形成され、平坦面２４の平均表面粗さＲａ0と第１丸味２８の平均表面粗さＲａ1がそれぞれ０．８〜３．０μｍの範囲である。
また、Ｒａ0とＲａ1は、Ｒａ0とＲａ1との差が０．８〜３．０μｍの範囲となるように形成される。Ｒａ0とＲａ1の差が下限値未満では、ウェーハ支持具の研磨研削加工が難しく、上限値を越えると、熱処理時にウェーハ支持具１３とウェーハ２９の間に滑りが生じたときウェーハ裏面のウェーハ支持具との接触面にスリップを生じる。ウェーハ支持具１３を構成する支持具本体２２は複数の支持柱１２の同一水平面内に位置する支持具用凹溝１４の下部水平面に載り、被処理基板であるシリコンウェーハ２９の下面は突起２３の平坦面２４に載せられ、そのウェーハ２９はウェーハ支持具１３により水平に支持されるように構成される。なお、図３の符号２９ａはシリコンウェーハ２９の結晶方位を示すためのオリエンテーションフラットであり、シリコンウェーハ２９の外周縁の所定の位置に形成される。
【００１４】
このように構成されたウェーハ支持具１３にウェーハ２９を載せた後、そのウェーハ支持具１３をウェーハ２９とともに熱処理炉１０まで搬送し、ウェーハ支持具１３を構成する支持具本体２２の外周縁を支持柱１２の同一水平面内の支持具用凹溝１４に挿入してこれらの支持具用凹溝１４の下部水平面に載せる。これでウェーハ支持具１３に載せたウェーハ２９の熱処理炉１０への収容作業が完了する。その後熱処理炉１０を稼働すると、熱処理炉１０内の温度はヒータ１７により１０００℃以上に上昇する。ウェーハ２９は加熱による熱応力や、その自重により撓む。撓んだウェーハ２９とウェーハ支持具１３との接触面は、平坦面２４から移り変わるが、平坦面２４と第１傾斜面２７とが交わる部分に平坦面２４と第１傾斜面２７とに連続する第１丸味２８を形成したため、この第１丸味２８が接触面の移動を段階的に生じさせ、接触面の移動における応力を分散でき、ウェーハ２９に接触面の移動に伴う急激な応力を付加させない。更に、熱処理時にウェーハ支持具１３とウェーハ２９の間に滑りが生じても、接触面となる平坦面２４の平均表面粗さＲａ0と第１丸味２８の平均表面粗さＲａ1をそれぞれ０．８〜３．０μｍの範囲としたため、ウェーハ２９裏面に滑りに起因するスリップは発生しない。
【００１５】
本発明のウェーハ支持具は、平坦面２４と第１傾斜面２７とに連続する第１丸味２８を形成したため、熱処理時の高熱によりウェーハ２９が撓んでも、従来のウェーハ支持具のように、内周縁部が鋭いエッジではないため、ウェーハ２９の撓みによる支持具本体２２との接触面の移り変わりに伴うエッジに起因したスリップ等の傷を生じない。支持具上面に存在する凹凸を研削研磨加工して連続する平坦面２４と第１丸味２８の表面を平滑にし、平坦面２４の平均表面粗さＲａ0と第１丸味２８の平均表面粗さＲａ1をそれぞれ０．８〜３．０μｍの範囲としたため、ウェーハ支持具１３とウェーハ２９の間に滑りが生じても、ウェーハ２９裏面に滑りに起因する傷を生じることがない。ここで平均表面粗さ（average roughness；Ｒａ）は表面高さｚiの絶対値を用い、次の式（１）により定義される。
【００１６】
【数１】
平坦面２４の平均表面粗さＲａ0と第１丸味２８の平均表面粗さＲａ1は、原子間力顕微鏡（Atomic Force Microscope；ＡＦＭ）や走査型トンネル顕微鏡（Scanning Tunneling Microscope；ＳＴＭ）によりそれぞれ測定される。熱処理炉１０内でのウェーハ２９の熱処理が終了すると、ウェーハ支持具１３をウェーハ２９とともに熱処理炉１０から取出し、そのウェーハ支持具１３から図示しないロボットアームにより熱処理済みのウェーハ２９を次の処理工程に移送する。
【００１７】
次に、本発明の第２の実施の形態を図８及び図９に基づいて説明する。図８及び図９において、図１及び図３と同一符号は同一構成要素を示す。この実施の形態では、次の点が上述した実施の形態と相違する。即ち、突起２３が１又は２以上の円弧状に形成され、この円弧状の突起２３の両端がそれぞれ平坦面２４と、平坦面２４から支持具本体２２の円周方向に向って下向きに傾斜して支持具本体の非突出面２６に続く第２傾斜面３１とを有する。平坦面２４と第２傾斜面３１とが交わる部分に平坦面２４と第２傾斜面３１とに連続する第２丸味３２が形成される。平坦面２４の平均表面粗さＲａ0と第２丸味３２の平均表面粗さＲａ2がそれぞれ０．８〜３．０μｍの範囲である。上記以外の構成は第１の実施の形態と同様である。
第１の実施の形態と比較して、第２の実施の形態では、円弧状の突起２３の両端に平坦面２４と第２傾斜面３１とに連続する第２丸味３２を形成したため、熱処理時の加熱によってウェーハ２９が撓んでも、この第２丸味３２によりウェーハ２９裏面のウェーハ支持具との接触面にスリップを生じることがなく、更に、連続する平坦面２４の平均表面粗さＲａ0と第２丸味３２の平均表面粗さＲａ2をそれぞれ０．８〜３．０μｍの範囲内としたため、加熱時におけるウェーハ支持具１３とウェーハ２９の熱膨張係数の相違により、滑りが生じても、ウェーハ２９裏面に滑りに起因する傷を生じることがない。
【００１８】
また、Ｒａ0とＲａ2は、Ｒａ0とＲａ2との差が０．８〜３．０μｍの範囲となるように形成される。Ｒａ0とＲａ2との差が下限値未満では、ウェーハ支持具の研磨研削加工が難しく、上限値を越えると、熱処理時にウェーハ支持具１３とウェーハ２９の間に滑りが生じたときウェーハ裏面のウェーハ支持具との接触面にスリップを生じる。
【００１９】
次に、本発明の第３の実施の形態を図１０に基づいて説明する。図１０において、図１と同一符号は同一構成要素を示す。この実施の形態では、次の点が上述した実施の形態と相違する。即ち、突起２３が平坦面２４と、平坦面２４から支持具本体２２の軸線２２ａに向って平坦面２４に対して下向きに傾斜する第３傾斜面３３と、第３傾斜面３３から更に支持具本体２２の軸線２２ａに向って下向きに傾斜して支持具本体２２の非突出面２６に続く第４傾斜面３４とを有する。第３傾斜面３３と第４傾斜面３４とが交わる部分に第３傾斜面３３と第４傾斜面３４とに連続する第３丸味３６が形成される。平坦面２４の平均表面粗さＲａ0と第３傾斜面３３の平均表面粗さＲａ3と第３丸味３６の平均表面粗さＲａ4がそれぞれ０．８〜３．０μｍの範囲である。上記以外の構成は第１の実施の形態と同様である。
第１の実施の形態と比較して、第３の実施の形態では、第３傾斜面３３と第４傾斜面３４とに連続する第３丸味３６を形成したため、熱処理時の加熱によってウェーハ２９が撓んで接触面が移り変わっても、この第３丸味３６によりウェーハ２９裏面の支持具との接触面にスリップを生じることがなく、更に、連続する平坦面２４の平均表面粗さＲａ0と第３傾斜面３３の平均表面粗さＲａ3と第３丸味３６の平均表面粗さＲａ4をそれぞれ０．８〜３．０μｍの範囲としたため、加熱時におけるウェーハ支持具１３とウェーハ２９の熱膨張係数の相違により、ウェーハ支持具１３とウェーハ２９の間に滑りが生じても、ウェーハ２９裏面に滑りに起因する傷を生じることはない。
【００２０】
また、Ｒａ0、Ｒａ3及びＲａ4は、Ｒａ0、Ｒａ3及びＲａ4の三者の中で最大値と最小値の差が０．８〜３．０μｍの範囲となるように形成される。Ｒａ0、Ｒａ3及びＲａ4の三者の中で最大値と最小値の差が下限値未満では、ウェーハ支持具の研磨研削加工が難しく、上限値を越えると、熱処理時にウェーハ支持具１３とウェーハ２９の間に滑りが生じたときウェーハ裏面のウェーハ支持具との接触面にスリップを生じる。
【００２１】
次に、本発明の第４の実施の形態を図１１に基づいて説明する。図１１において、図８と同一符号は同一構成要素を示す。この実施の形態では、次の点が上述した実施の形態と相違する。即ち、突起２３が１又は２以上の円弧状に形成され、円弧状の突起２３の両端がそれぞれ平坦面２４と、平坦面２４から支持具本体２２の円周方向に向って平坦面２４に対して下向きに傾斜する第５傾斜面３７と、第５傾斜面３７から支持具本体２２の円周方向に向って下向きに傾斜して支持具本体２２の非突出面２６に続く第６傾斜面３８とを有する。第５傾斜面３７と第６傾斜面３８とが交わる部分に第５傾斜面３７と第６傾斜面３８とに連続する第４丸味３９が形成され、平坦面２４の平均表面粗さＲａ0と第５傾斜面３７の平均表面粗さＲａ5と第４丸味３９の平均表面粗さＲａ6がそれぞれ０．８〜３．０μｍの範囲である。上記以外の構成は第２の実施の形態と同様である。
第２の実施の形態と比較して、第４の実施の形態では、円弧状の突起２３の両端に第５傾斜面３７と第６傾斜面３８とに連続する第４丸味３９を形成したため、熱処理時の加熱によってウェーハ２９が撓んでも、この第４丸味３９によりウェーハ２９裏面のウェーハ支持具との接触面にスリップを生じることがなく、更に、連続する平坦面２４の平均表面粗さＲａ0と第５傾斜面３７の平均表面粗さＲａ5と第４丸味３９の平均表面粗さＲａ6をそれぞれ０．８〜３．０μｍの範囲としたため、加熱時におけるウェーハ支持具１３とウェーハ２９の熱膨張係数の相違により、ウェーハ支持具とウェーハの間に滑りが生じても、ウェーハ２９裏面に滑りに起因するスリップを生じることはない。
【００２２】
また、Ｒａ0、Ｒａ5及びＲａ6は、Ｒａ0、Ｒａ5及びＲａ6の三者の中で最大値と最小値の差が０．８〜３．０μｍの範囲となるように形成される。Ｒａ0、Ｒａ5及びＲａ6の三者の中で最大値と最小値の差が下限値未満では、ウェーハ支持具の研磨研削加工が難しく、上限値を越えると、熱処理時にウェーハ支持具１３とウェーハ２９の間に滑りが生じたときウェーハ裏面のウェーハ支持具との接触面にスリップを生じる。
なお本実施の形態では、縦型の熱処理炉を示したが、ウェーハを一枚ずつ処理する枚葉式の熱処理炉でもよい。
【００２３】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明のウェーハ支持具は、円板状の支持具本体と、支持具本体の上面にその軸線を中心に円周方向に延びかつ上方に突出してリング状又は１又は２以上の円弧状に形成された突起とを備え、突起が熱処理前のウェーハが接触する平坦面と、平坦面から支持具本体の軸線に向って下向きに傾斜して支持具本体の非突出面に続く第１傾斜面とを有し、平坦面と第１傾斜面とが交わる部分に平坦面と第１傾斜面とに連続する第１丸味を形成し、平坦面の平均表面粗さＲａ0と第１丸味の平均表面粗さＲａ1がそれぞれ０．８〜３．０μｍの範囲である。平坦面と第１傾斜面とに連続する第１丸味を形成したため、熱処理時の加熱によってウェーハが撓んで接触面が平坦面から移り変わっても、この第１丸味によりウェーハ裏面の支持具との接触面にスリップを生じることがなく、更に、連続する平坦面の平均表面粗さＲａ0と第１丸味の平均表面粗さＲａ1をそれぞれ０．８〜３．０μｍの範囲としたため、加熱時におけるウェーハ支持具とウェーハの熱膨張係数の相違により、ウェーハ支持具とウェーハの間に滑りが生じても、ウェーハ裏面に滑りに起因するスリップを生じることはない。従って、熱処理時の加熱によって生じるウェーハの撓みによる支持具本体との接触面の移動に起因するスリップの発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明第１実施形態のウェーハ支持具の部分拡大断面図。
【図２】図３のＡ−Ａ線断面図。
【図３】図４のＢ−Ｂ線断面図。
【図４】そのウェーハ支持具を含む熱処理炉の断面構成図。
【図５】図１のウェーハ支持具の連続研磨面の表面状態を示す部分拡大断面図。
【図６】図５のウェーハ支持具の上にウェーハを載せた状態を示す図。
【図７】図６の加熱時におけるウェーハとウェーハ支持具との接触状態を示す図。
【図８】図９のＣ−Ｃ線断面図。
【図９】本発明第２実施形態の突起が１又は２以上の円弧状に形成されたウェーハ支持具の平面図。
【図１０】本発明第３実施形態のウェーハ支持具の図１に対応する部分拡大断面図。
【図１１】本発明第４実施形態のウェーハ支持具の図８に対応する部分拡大断面図。
【図１２】 (a)複数の支持突起でウェーハを支持する従来のウェーハ支持具の平面図。
(b)その従来のウェーハ支持具を示す(a)のＣ−Ｃ線断面図。
【図１３】 (a)上面の水平部でウェーハを支持する従来のウェーハ支持具の平面図。
(b)その従来のウェーハ支持具の縦断面図。
【図１４】 (a)上面の水平部でウェーハを支持する従来の別のウェーハ支持具の平面図。
(b)その従来のウェーハ支持具の縦断面図。
【図１５】ＣＶＤ法により形成されたウェーハ支持具の表面状態を示す部分断面図。
【図１６】上面が研磨された従来のウェーハ支持具の表面状態を示す部分断面図。
【図１７】図１６のウェーハ支持具の上にウェーハを載せた状態を示す断面図。
【図１８】図１７の加熱時におけるウェーハとウェーハ支持具との接触状態を示す断面図。
【図１９】平坦面と面取りされた周縁が交わる部分に段差が形成されたウェーハ支持具の表面状態を示す断面図。
【図２０】平坦面と面取りされた周縁の平均表面粗さの差が大きいウェーハ支持具の表面状態を示す別の断面図。
【符号の説明】
２２ 支持具本体
２２ａ 軸線
２３ 突起
２４ 平坦面
２６ 非突出面
２７ 第１傾斜面
２８ 第１丸味
２９ シリコンウェーハ
３１ 第２傾斜面
３２ 第２丸味
３３ 第３傾斜面
３４ 第４傾斜面
３６ 第３丸味
３７ 第５傾斜面
３８ 第６傾斜面
３９ 第４丸味
【発明の属する技術分野】
本発明は、ウェーハに熱処理を施す際にウェーハを搭載するウェーハ支持具に関し、特に大口径ウェーハの熱処理中に発生するスリップを防止することができるウェーハ支持具に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、シリコンウェーハ等の被処理基板を熱処理する際にそのシリコンウェーハを支持するウェーハ支持具として、３点ウェーハ支持具やリング状ウェーハ支持具等が知られている。
３点ウェーハ支持具は、図１２（ａ）及び図１２（ｂ）に示すように、円板状の支持板１の上面側に上端が先細に形成されたピン状の突起２を３本同一高さに立設し、この突起２の上端縁にウェーハ３を載せてウェーハ３を水平に支持するものである。しかしこの３点支持具にウェーハ３を水平に支持して熱処理をした場合、支持突起２により支持した部分にウェーハ３自体の自重が付加されるため、熱処理時に起きるウェーハ３の反りや熱膨張の差によりウェーハ３と突起２との間に滑り摩擦を生じたり、ウェーハ３の自重の集中する部分に歪みを生じたりするため、その各支持突起２により支持された部分にスリップが生じ、歩留りが低下する問題点があった。
【０００３】
リング状ウェーハ支持具は、図１３（ａ）及び図１３（ｂ）に示すように、リング状の支持体４の上面に形成された水平部４ａにウェーハ５を載せてウェーハを水平に支持するものである。しかし、リング状ウェーハ支持具にウェーハを水平に支持して熱処理をした場合、主としてウェーハ５の周縁領域下面を支持するようになっているため、ウェーハ５の中央領域が自重で下方に撓み易く、この撓みによる応力で特に高温熱処理時に支持されているウェーハ５の周縁領域下面にスリップが発生し易くなり、歩留りの低下を余儀なくされる問題があった。このような問題は、特にウェーハ５の口径（直径）が例えば１２インチと大きくなるほど大きな問題になることが指摘されている。
そこで一般にリング状ウェーハ支持具には、熱処理によるウェーハの高温変形時の接触面近傍の応力を緩和する目的のため、図１４（ａ）及び図１４（ｂ）に示すように、支持体６の上面には、ウェーハ７が接触する平坦面８ａとこの平坦面８ａに続いて支持体６の軸線６ａに向かって下向きに穏やかに傾斜する傾斜面８ｂが形成されている。上面に平坦面８ａと傾斜面８ｂが形成されたウェーハ支持具の上にウェーハ７を載せて熱処理を施すと、ウェーハ７はその自重により撓み、傾斜面８ｂが接触面になるようにして、ウェーハ支持具に支持される。なお、図１４の符号９は平坦面８ａと傾斜面８ｂとが交わる部分である。
【０００４】
一方、図１５に示すように、ウェーハ支持具は、ＣＶＤ法によりＳｉＣを堆積して形成される場合は、例えば、ウェーハ支持具と同一形状に形成されたカーボン基材上にＣＶＤ法にてＳｉＣを堆積していき、このＳｉＣが所定の厚さになったときに上記カーボン基材を焼失することにより、所定の形状に形成される。ＣＶＤ法により形成されたウェーハ支持具のその表面にはＣＶＤ法処理時の粒成長等により発生した凹凸が存在する。そのため従来では、図１６に示すように、ウェーハ支持具のウェーハとの接触面である平坦面は、平面加工（平面研磨や平面研削等）して平滑にされていた。平坦面を平面加工したウェーハ支持具の上にウェーハを載せると、図１７に示すように、平坦面に存在する凹凸は平面加工して平滑にされているため、ウェーハ裏面のウェーハ支持具との接触面にはスリップは生じない。しかし熱処理を施すと、図１８に示すように、ウェーハは加熱による熱応力やウェーハ自体の自重により撓んで、ウェーハ支持具との接触面が移り変わり、研削や研磨処理されていない鋭いエッジを有する内周縁部がその接触面となるため、この鋭いエッジによりウェーハ裏面の内周縁部に傷が付き、そこからスリップを生じてしまう問題があった。
【０００５】
そこで本出願人らは熱処理時にウェーハ裏面に発生するスリップを抑制できる構造を有するウェーハ保持具を提案した（国際公開番号WO 01/18856 A1）。
この公報では、ウェーハ保持具の保持具本体が切欠きのない円板上に形成され、この保持具本体にこの保持具本体の軸線を中心に円周方向に延びかつ上方に突出するリング状の突起が形成され、ウェーハがリング状突起の上面に接触して保持具本体に載るように構成されている。リング状突起の上面には、ＣＶＤ処理時の粒成長等により発生した凸部が存在するため、この凸部を平面加工することにより、凸部を除去して平滑にする。リング状突起の上面を平面加工することによりリング状突起上面の周縁が鋭いエッジとなるため、リング状突起の上面を平面加工した後に、このリング状突起上面の周縁を面取りすることにより、鋭いエッジを除去し、ウェーハに突起上面の周縁に起因したスリップを抑制していた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記公報に示されるウェーハ保持具では、図１９に示すように、突起上面を平面加工して平坦面とした後に突起上面の周縁を面取りするため、平坦面と面取りされた周縁が連続した面とならず段差を生じてしまうおそれがあった。平坦面と周縁との間に段差が形成されると、熱処理時にウェーハ保持具とウェーハの間に滑りを生じる時に、この段差によりウェーハ裏面の接触部分にスリップが発生してしまう問題がある。
また、図２０に示すように、面取りされた周縁の面状態が悪く、表面粗さが大きいと、平坦面と面取りされた周縁との表面粗さに大きな差が生じてしまい、熱処理時にウェーハ保持具とウェーハの間に滑りを生じる時に、ウェーハ裏面の保持具との接触面に、面取りされた周縁の表面粗さに起因したスリップが発生するおそれもあった。
【０００７】
本発明の目的は、熱処理時の加熱によって生じるウェーハの撓みによる支持具本体との接触面の移動に起因するスリップの発生を抑制し得るウェーハ支持具を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、図２又は図３に示すように、円板状の支持具本体２２と、支持具本体２２の上面にその軸線２２ａを中心に円周方向に延びかつ上方に突出してリング状又は１又は２以上の円弧状に形成された突起２３とを備え、突起２３が熱処理前のウェーハ２９が接触する平坦面２４と、平坦面２４から支持具本体２２の軸線２２ａに向って下向きに傾斜して支持具本体２２の非突出面２６に続く第１傾斜面２７とを有し、突起２３を介して支持具本体２２の上面にウェーハ２９を載せて熱処理されるウェーハ支持具の改良である。
その特徴ある構成は、図１に示すように、平坦面２４と第１傾斜面２７とが交わる部分に平坦面２４と第１傾斜面２７とに連続する第１丸味２８が形成され、平坦面２４の平均表面粗さＲａ0と第１丸味２８の平均表面粗さＲａ1がそれぞれ０．８〜３．０μｍの範囲であり、かつＲａ 0 とＲａ 1 との差が０．８〜３．０μｍの範囲であるところにある。
請求項１に係る発明では、平坦面２４と第１傾斜面２７とに連続する第１丸味２８を形成したため、熱処理時の加熱によってウェーハ２９が撓んで接触面が平坦面２４から移り変わっても、この第１丸味２８によりウェーハ２９裏面の支持具との接触面にスリップを生じることがなく、更に、連続する平坦面２４の平均表面粗さＲａ0と第１丸味２８の平均表面粗さＲａ1をそれぞれ０．８〜３．０μｍの範囲としたため、加熱時におけるウェーハ支持具１３とウェーハ２９の熱膨張係数の相違により、ウェーハ支持具１３とウェーハ２９の間に滑りが生じても、ウェーハ２９裏面に滑りに起因するスリップを生じることはない。平坦面２４の平均表面粗さＲａ0と第１丸味２８の平均表面粗さＲａ1はそれぞれ０．８〜３．０μｍである。下限値未満では、ウェーハ支持具の研磨研削加工が難しく、上限値を越えると、ウェーハ裏面のウェーハ支持具との接触面にスリップを生じる。
【０００９】
請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明であって、図８又は図９に示すように、突起２３が１又は２以上の円弧状に形成され、円弧状の突起２３の両端がそれぞれ熱処理前のウェーハ２９が接触する平坦面２４と、平坦面２４から支持具本体２２の円周方向に向って下向きに傾斜して支持具本体２２の非突出面２６に続く第２傾斜面３１とを有し、平坦面２４と第２傾斜面３１とが交わる部分に平坦面２４と第２傾斜面３１とに連続する第２丸味３２が形成され、平坦面２４の平均表面粗さＲａ0と第２丸味３２の平均表面粗さＲａ2がそれぞれ０．８〜３．０μｍの範囲であるウェーハ支持具である。
この請求項２に係る発明では、円弧状の突起２３の両端に平坦面２４と第２傾斜面３１とに連続する第２丸味３２を形成したため、熱処理時の加熱によってウェーハ２９が撓んでも、この第２丸味３２によりウェーハ２９裏面のウェーハ支持具との接触面にスリップを生じることがなく、更に、連続する平坦面２４の平均表面粗さＲａ0と第２丸味３２の平均表面粗さＲａ2をそれぞれ０．８〜３．０μｍの範囲としたため、加熱時におけるウェーハ支持具１３とウェーハ２９の熱膨張係数の相違により、ウェーハ支持具とウェーハの間に滑りが生じても、ウェーハ２９裏面に滑りに起因するスリップを生じることはない。平坦面２４の平均表面粗さＲａ0と第２丸味３２の平均表面粗さＲａ2はそれぞれ０．８〜３．０μｍである。下限値未満では、ウェーハ支持具の研磨研削加工が難しく、上限値を越えると、ウェーハ裏面のウェーハ支持具との接触面にスリップを生じる。
【００１０】
請求項３に係る発明は、図２又は図３に示すように、円板状の支持具本体２２と、支持具本体２２の上面にその軸線２２ａを中心に円周方向に延びかつ上方に突出してリング状又は１又は２以上の円弧状に形成された突起２３とを備え、突起２３が熱処理前のウェーハ２９が接触する平坦面２４と、平坦面２４から支持具本体２２の軸線２２ａに向って平坦面２４に対して下向きに傾斜する第３傾斜面３３と、第３傾斜面３３から更に支持具本体２２の軸線２２ａに向って下向きに傾斜して支持具本体２２の非突出面２６に続く第４傾斜面３４とを有し、突起２３を介して支持具本体２２の上面にウェーハ２９を載せて熱処理されるウェーハ支持具の改良である。
その特徴ある構成は、図１０に示すように、第３傾斜面３３と第４傾斜面３４とが交わる部分に第３傾斜面３３と第４傾斜面３４とに連続する第３丸味３６が形成され、平坦面２４の平均表面粗さＲａ0と第３傾斜面３３の平均表面粗さＲａ3と第３丸味３６の平均表面粗さＲａ4がそれぞれ０．８〜３．０μｍの範囲であるところにある。
請求項３に係る発明では、第３傾斜面３３と第４傾斜面３４とに連続する第３丸味３６を形成したため、熱処理時の加熱によってウェーハ２９が撓んで接触面が移り変わっても、この第３丸味３６によりウェーハ２９裏面の支持具との接触面にスリップを生じることがなく、更に、連続する平坦面２４の平均表面粗さＲａ0と第３傾斜面３３の平均表面粗さＲａ3と第３丸味３６の平均表面粗さＲａ4をそれぞれ０．８〜３．０μｍの範囲としたため、加熱時におけるウェーハ支持具１３とウェーハ２９の熱膨張係数の相違により、ウェーハ支持具１３とウェーハ２９の間に滑りが生じても、ウェーハ２９裏面に滑りに起因するスリップを生じることはない。平坦面２４の平均表面粗さＲａ0と第３傾斜面３３の平均表面粗さＲａ3と第３丸味３６の平均表面粗さＲａ4はそれぞれ０．８〜３．０μｍである。下限値未満では、ウェーハ支持具の研磨研削加工が難しく、上限値を越えると、ウェーハ裏面のウェーハ支持具との接触面にスリップを生じる。
【００１１】
請求項４に係る発明は、請求項３に係る発明であって、図１１に示すように、突起２３が１又は２以上の円弧状に形成され、円弧状の突起２３の両端がそれぞれ熱処理前のウェーハ２９が接触する平坦面２４と、平坦面２４から支持具本体２２の円周方向に向って平坦面２４に対して下向きに傾斜する第５傾斜面３７と、第５傾斜面３７から支持具本体２２の円周方向に向って下向きに傾斜して支持具本体２２の非突出面２６に続く第６傾斜面３８とを有し、第５傾斜面３７と第６傾斜面３８とが交わる部分に第５傾斜面３７と第６傾斜面３８とに連続する第４丸味３９が形成され、平坦面２４の平均表面粗さＲａ0と第５傾斜面３７の平均表面粗さＲａ5と第４丸味３９の平均表面粗さＲａ6がそれぞれ０．８〜３．０μｍの範囲であるウェーハ支持具である。
この請求項４に係る発明では、円弧状の突起２３の両端に第５傾斜面３７と第６傾斜面３８とに連続する第４丸味３９を形成したため、熱処理時の加熱によってウェーハ２９が撓んでも、この第４丸味３９によりウェーハ２９裏面のウェーハ支持具との接触面にスリップを生じることがなく、更に、連続する平坦面２４の平均表面粗さＲａ0と第５傾斜面３７の平均表面粗さＲａ5と第４丸味３９の平均表面粗さＲａ6をそれぞれ０．８〜３．０μｍの範囲としたため、加熱時におけるウェーハ支持具１３とウェーハ２９の熱膨張係数の相違により、ウェーハ支持具とウェーハの間に滑りが生じても、ウェーハ２９裏面に滑りに起因するスリップを生じることはない。平坦面２４の平均表面粗さＲａ0と第５傾斜面３７の平均表面粗さＲａ5と第４丸味３９の平均表面粗さＲａ6はそれぞれ０．８〜３．０μｍの範囲である。下限値未満では、ウェーハ支持具の研磨研削加工が難しく、上限値を越えると、ウェーハ裏面のウェーハ支持具との接触面にスリップを生じる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
第１の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１〜図４に本発明のウェーハ支持具１３を備えた縦型の熱処理炉１０を示す。この縦型の熱処理炉１０は鉛直方向に延びるＳｉＣ製の反応管１１と、この反応管１１内に所定の間隔をあけて立設されかつＳｉＣにより形成された棒状の複数の支持柱１２と、複数の支持柱１２に長手方向に所定の間隔をあけてそれぞれ形成されかつウェーハ支持具１３の外周縁を遊挿可能な多数の支持具用凹溝１４とを備える（図３）。反応管１１の外周面は均熱管１６を介して筒状のヒータ１７により覆われる。支持柱１２はベース１８及び保温筒１９を介してボートキャップ２１に立設される。また複数の支持柱１２はこの実施の形態では４本であり、同一半円上に等間隔に設けられる。この支持柱１２は熱処理時の高熱により支持柱１２自体の変形を防止するため、及びパーティクル等が発生して反応管１１内を汚染するのを防止するために、ＳｉＣにより形成される。
【００１３】
図２に示すように、ウェーハ支持具１３は円板状に形成された支持具本体２２と、この支持具本体２２の上面にその軸線２２ａを中心に円周方向に延びかつ上方に突出したリング状又は１又は２以上の円弧状に形成された突起２３からなり、支持具本体２２と突起２３はそれぞれＳｉＣにより形成される。材質はＳｉＣに限らず、シリコンや石英等を用いてウェーハ支持具を形成してもよい。突起２３は熱処理前のウェーハが接触する平坦面２４と、平坦面２４から支持具本体２２の軸線２２ａに向って下向きに傾斜して支持具本体２２の非突出面２６に続く第１傾斜面２７とを有する。平坦面２４と第１傾斜面２７とが交わる部分に平坦面２４と第１傾斜面２７とに連続する第１丸味２８が形成され、平坦面２４の平均表面粗さＲａ0と第１丸味２８の平均表面粗さＲａ1がそれぞれ０．８〜３．０μｍの範囲である。
また、Ｒａ0とＲａ1は、Ｒａ0とＲａ1との差が０．８〜３．０μｍの範囲となるように形成される。Ｒａ0とＲａ1の差が下限値未満では、ウェーハ支持具の研磨研削加工が難しく、上限値を越えると、熱処理時にウェーハ支持具１３とウェーハ２９の間に滑りが生じたときウェーハ裏面のウェーハ支持具との接触面にスリップを生じる。ウェーハ支持具１３を構成する支持具本体２２は複数の支持柱１２の同一水平面内に位置する支持具用凹溝１４の下部水平面に載り、被処理基板であるシリコンウェーハ２９の下面は突起２３の平坦面２４に載せられ、そのウェーハ２９はウェーハ支持具１３により水平に支持されるように構成される。なお、図３の符号２９ａはシリコンウェーハ２９の結晶方位を示すためのオリエンテーションフラットであり、シリコンウェーハ２９の外周縁の所定の位置に形成される。
【００１４】
このように構成されたウェーハ支持具１３にウェーハ２９を載せた後、そのウェーハ支持具１３をウェーハ２９とともに熱処理炉１０まで搬送し、ウェーハ支持具１３を構成する支持具本体２２の外周縁を支持柱１２の同一水平面内の支持具用凹溝１４に挿入してこれらの支持具用凹溝１４の下部水平面に載せる。これでウェーハ支持具１３に載せたウェーハ２９の熱処理炉１０への収容作業が完了する。その後熱処理炉１０を稼働すると、熱処理炉１０内の温度はヒータ１７により１０００℃以上に上昇する。ウェーハ２９は加熱による熱応力や、その自重により撓む。撓んだウェーハ２９とウェーハ支持具１３との接触面は、平坦面２４から移り変わるが、平坦面２４と第１傾斜面２７とが交わる部分に平坦面２４と第１傾斜面２７とに連続する第１丸味２８を形成したため、この第１丸味２８が接触面の移動を段階的に生じさせ、接触面の移動における応力を分散でき、ウェーハ２９に接触面の移動に伴う急激な応力を付加させない。更に、熱処理時にウェーハ支持具１３とウェーハ２９の間に滑りが生じても、接触面となる平坦面２４の平均表面粗さＲａ0と第１丸味２８の平均表面粗さＲａ1をそれぞれ０．８〜３．０μｍの範囲としたため、ウェーハ２９裏面に滑りに起因するスリップは発生しない。
【００１５】
本発明のウェーハ支持具は、平坦面２４と第１傾斜面２７とに連続する第１丸味２８を形成したため、熱処理時の高熱によりウェーハ２９が撓んでも、従来のウェーハ支持具のように、内周縁部が鋭いエッジではないため、ウェーハ２９の撓みによる支持具本体２２との接触面の移り変わりに伴うエッジに起因したスリップ等の傷を生じない。支持具上面に存在する凹凸を研削研磨加工して連続する平坦面２４と第１丸味２８の表面を平滑にし、平坦面２４の平均表面粗さＲａ0と第１丸味２８の平均表面粗さＲａ1をそれぞれ０．８〜３．０μｍの範囲としたため、ウェーハ支持具１３とウェーハ２９の間に滑りが生じても、ウェーハ２９裏面に滑りに起因する傷を生じることがない。ここで平均表面粗さ（average roughness；Ｒａ）は表面高さｚiの絶対値を用い、次の式（１）により定義される。
【００１６】
【数１】
【００１７】
次に、本発明の第２の実施の形態を図８及び図９に基づいて説明する。図８及び図９において、図１及び図３と同一符号は同一構成要素を示す。この実施の形態では、次の点が上述した実施の形態と相違する。即ち、突起２３が１又は２以上の円弧状に形成され、この円弧状の突起２３の両端がそれぞれ平坦面２４と、平坦面２４から支持具本体２２の円周方向に向って下向きに傾斜して支持具本体の非突出面２６に続く第２傾斜面３１とを有する。平坦面２４と第２傾斜面３１とが交わる部分に平坦面２４と第２傾斜面３１とに連続する第２丸味３２が形成される。平坦面２４の平均表面粗さＲａ0と第２丸味３２の平均表面粗さＲａ2がそれぞれ０．８〜３．０μｍの範囲である。上記以外の構成は第１の実施の形態と同様である。
第１の実施の形態と比較して、第２の実施の形態では、円弧状の突起２３の両端に平坦面２４と第２傾斜面３１とに連続する第２丸味３２を形成したため、熱処理時の加熱によってウェーハ２９が撓んでも、この第２丸味３２によりウェーハ２９裏面のウェーハ支持具との接触面にスリップを生じることがなく、更に、連続する平坦面２４の平均表面粗さＲａ0と第２丸味３２の平均表面粗さＲａ2をそれぞれ０．８〜３．０μｍの範囲内としたため、加熱時におけるウェーハ支持具１３とウェーハ２９の熱膨張係数の相違により、滑りが生じても、ウェーハ２９裏面に滑りに起因する傷を生じることがない。
【００１８】
また、Ｒａ0とＲａ2は、Ｒａ0とＲａ2との差が０．８〜３．０μｍの範囲となるように形成される。Ｒａ0とＲａ2との差が下限値未満では、ウェーハ支持具の研磨研削加工が難しく、上限値を越えると、熱処理時にウェーハ支持具１３とウェーハ２９の間に滑りが生じたときウェーハ裏面のウェーハ支持具との接触面にスリップを生じる。
【００１９】
次に、本発明の第３の実施の形態を図１０に基づいて説明する。図１０において、図１と同一符号は同一構成要素を示す。この実施の形態では、次の点が上述した実施の形態と相違する。即ち、突起２３が平坦面２４と、平坦面２４から支持具本体２２の軸線２２ａに向って平坦面２４に対して下向きに傾斜する第３傾斜面３３と、第３傾斜面３３から更に支持具本体２２の軸線２２ａに向って下向きに傾斜して支持具本体２２の非突出面２６に続く第４傾斜面３４とを有する。第３傾斜面３３と第４傾斜面３４とが交わる部分に第３傾斜面３３と第４傾斜面３４とに連続する第３丸味３６が形成される。平坦面２４の平均表面粗さＲａ0と第３傾斜面３３の平均表面粗さＲａ3と第３丸味３６の平均表面粗さＲａ4がそれぞれ０．８〜３．０μｍの範囲である。上記以外の構成は第１の実施の形態と同様である。
第１の実施の形態と比較して、第３の実施の形態では、第３傾斜面３３と第４傾斜面３４とに連続する第３丸味３６を形成したため、熱処理時の加熱によってウェーハ２９が撓んで接触面が移り変わっても、この第３丸味３６によりウェーハ２９裏面の支持具との接触面にスリップを生じることがなく、更に、連続する平坦面２４の平均表面粗さＲａ0と第３傾斜面３３の平均表面粗さＲａ3と第３丸味３６の平均表面粗さＲａ4をそれぞれ０．８〜３．０μｍの範囲としたため、加熱時におけるウェーハ支持具１３とウェーハ２９の熱膨張係数の相違により、ウェーハ支持具１３とウェーハ２９の間に滑りが生じても、ウェーハ２９裏面に滑りに起因する傷を生じることはない。
【００２０】
また、Ｒａ0、Ｒａ3及びＲａ4は、Ｒａ0、Ｒａ3及びＲａ4の三者の中で最大値と最小値の差が０．８〜３．０μｍの範囲となるように形成される。Ｒａ0、Ｒａ3及びＲａ4の三者の中で最大値と最小値の差が下限値未満では、ウェーハ支持具の研磨研削加工が難しく、上限値を越えると、熱処理時にウェーハ支持具１３とウェーハ２９の間に滑りが生じたときウェーハ裏面のウェーハ支持具との接触面にスリップを生じる。
【００２１】
次に、本発明の第４の実施の形態を図１１に基づいて説明する。図１１において、図８と同一符号は同一構成要素を示す。この実施の形態では、次の点が上述した実施の形態と相違する。即ち、突起２３が１又は２以上の円弧状に形成され、円弧状の突起２３の両端がそれぞれ平坦面２４と、平坦面２４から支持具本体２２の円周方向に向って平坦面２４に対して下向きに傾斜する第５傾斜面３７と、第５傾斜面３７から支持具本体２２の円周方向に向って下向きに傾斜して支持具本体２２の非突出面２６に続く第６傾斜面３８とを有する。第５傾斜面３７と第６傾斜面３８とが交わる部分に第５傾斜面３７と第６傾斜面３８とに連続する第４丸味３９が形成され、平坦面２４の平均表面粗さＲａ0と第５傾斜面３７の平均表面粗さＲａ5と第４丸味３９の平均表面粗さＲａ6がそれぞれ０．８〜３．０μｍの範囲である。上記以外の構成は第２の実施の形態と同様である。
第２の実施の形態と比較して、第４の実施の形態では、円弧状の突起２３の両端に第５傾斜面３７と第６傾斜面３８とに連続する第４丸味３９を形成したため、熱処理時の加熱によってウェーハ２９が撓んでも、この第４丸味３９によりウェーハ２９裏面のウェーハ支持具との接触面にスリップを生じることがなく、更に、連続する平坦面２４の平均表面粗さＲａ0と第５傾斜面３７の平均表面粗さＲａ5と第４丸味３９の平均表面粗さＲａ6をそれぞれ０．８〜３．０μｍの範囲としたため、加熱時におけるウェーハ支持具１３とウェーハ２９の熱膨張係数の相違により、ウェーハ支持具とウェーハの間に滑りが生じても、ウェーハ２９裏面に滑りに起因するスリップを生じることはない。
【００２２】
また、Ｒａ0、Ｒａ5及びＲａ6は、Ｒａ0、Ｒａ5及びＲａ6の三者の中で最大値と最小値の差が０．８〜３．０μｍの範囲となるように形成される。Ｒａ0、Ｒａ5及びＲａ6の三者の中で最大値と最小値の差が下限値未満では、ウェーハ支持具の研磨研削加工が難しく、上限値を越えると、熱処理時にウェーハ支持具１３とウェーハ２９の間に滑りが生じたときウェーハ裏面のウェーハ支持具との接触面にスリップを生じる。
なお本実施の形態では、縦型の熱処理炉を示したが、ウェーハを一枚ずつ処理する枚葉式の熱処理炉でもよい。
【００２３】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明のウェーハ支持具は、円板状の支持具本体と、支持具本体の上面にその軸線を中心に円周方向に延びかつ上方に突出してリング状又は１又は２以上の円弧状に形成された突起とを備え、突起が熱処理前のウェーハが接触する平坦面と、平坦面から支持具本体の軸線に向って下向きに傾斜して支持具本体の非突出面に続く第１傾斜面とを有し、平坦面と第１傾斜面とが交わる部分に平坦面と第１傾斜面とに連続する第１丸味を形成し、平坦面の平均表面粗さＲａ0と第１丸味の平均表面粗さＲａ1がそれぞれ０．８〜３．０μｍの範囲である。平坦面と第１傾斜面とに連続する第１丸味を形成したため、熱処理時の加熱によってウェーハが撓んで接触面が平坦面から移り変わっても、この第１丸味によりウェーハ裏面の支持具との接触面にスリップを生じることがなく、更に、連続する平坦面の平均表面粗さＲａ0と第１丸味の平均表面粗さＲａ1をそれぞれ０．８〜３．０μｍの範囲としたため、加熱時におけるウェーハ支持具とウェーハの熱膨張係数の相違により、ウェーハ支持具とウェーハの間に滑りが生じても、ウェーハ裏面に滑りに起因するスリップを生じることはない。従って、熱処理時の加熱によって生じるウェーハの撓みによる支持具本体との接触面の移動に起因するスリップの発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明第１実施形態のウェーハ支持具の部分拡大断面図。
【図２】図３のＡ−Ａ線断面図。
【図３】図４のＢ−Ｂ線断面図。
【図４】そのウェーハ支持具を含む熱処理炉の断面構成図。
【図５】図１のウェーハ支持具の連続研磨面の表面状態を示す部分拡大断面図。
【図６】図５のウェーハ支持具の上にウェーハを載せた状態を示す図。
【図７】図６の加熱時におけるウェーハとウェーハ支持具との接触状態を示す図。
【図８】図９のＣ−Ｃ線断面図。
【図９】本発明第２実施形態の突起が１又は２以上の円弧状に形成されたウェーハ支持具の平面図。
【図１０】本発明第３実施形態のウェーハ支持具の図１に対応する部分拡大断面図。
【図１１】本発明第４実施形態のウェーハ支持具の図８に対応する部分拡大断面図。
【図１２】 (a)複数の支持突起でウェーハを支持する従来のウェーハ支持具の平面図。
(b)その従来のウェーハ支持具を示す(a)のＣ−Ｃ線断面図。
【図１３】 (a)上面の水平部でウェーハを支持する従来のウェーハ支持具の平面図。
(b)その従来のウェーハ支持具の縦断面図。
【図１４】 (a)上面の水平部でウェーハを支持する従来の別のウェーハ支持具の平面図。
(b)その従来のウェーハ支持具の縦断面図。
【図１５】ＣＶＤ法により形成されたウェーハ支持具の表面状態を示す部分断面図。
【図１６】上面が研磨された従来のウェーハ支持具の表面状態を示す部分断面図。
【図１７】図１６のウェーハ支持具の上にウェーハを載せた状態を示す断面図。
【図１８】図１７の加熱時におけるウェーハとウェーハ支持具との接触状態を示す断面図。
【図１９】平坦面と面取りされた周縁が交わる部分に段差が形成されたウェーハ支持具の表面状態を示す断面図。
【図２０】平坦面と面取りされた周縁の平均表面粗さの差が大きいウェーハ支持具の表面状態を示す別の断面図。
【符号の説明】
２２ 支持具本体
２２ａ 軸線
２３ 突起
２４ 平坦面
２６ 非突出面
２７ 第１傾斜面
２８ 第１丸味
２９ シリコンウェーハ
３１ 第２傾斜面
３２ 第２丸味
３３ 第３傾斜面
３４ 第４傾斜面
３６ 第３丸味
３７ 第５傾斜面
３８ 第６傾斜面
３９ 第４丸味
Claims (4)
- 円板状の支持具本体(22)と、前記支持具本体(22)の上面にその軸線(22a)を中心に円周方向に延びかつ上方に突出してリング状又は１又は２以上の円弧状に形成された突起(23)とを備え、
前記突起(23)が熱処理前のウェーハ(29)が接触する平坦面(24)と、前記平坦面(24)から前記支持具本体(22)の軸線(22a)に向って下向きに傾斜して前記支持具本体(22)の非突出面(26)に続く第１傾斜面(27)とを有し、
前記突起(23)を介して前記支持具本体(22)の上面に前記ウェーハ(29)を載せて熱処理されるウェーハ支持具において、
前記平坦面(24)と前記第１傾斜面(27)とが交わる部分に前記平坦面(24)と前記第１傾斜面(27)とに連続する第１丸味(28)が形成され、
前記平坦面(24)の平均表面粗さＲａ0と前記第１丸味(28)の平均表面粗さＲａ1がそれぞれ０．８〜３．０μｍの範囲であり、かつＲａ 0 とＲａ 1 との差が０．８〜３．０μｍの範囲であることを特徴とするウェーハ支持具。 - 突起(23)が１又は２以上の円弧状に形成され、前記円弧状の突起(23)の両端がそれぞれ熱処理前のウェーハ(29)が接触する平坦面(24)と、前記平坦面(24)から前記支持具本体(22)の円周方向に向って下向きに傾斜して前記支持具本体(22)の非突出面(26)に続く第２傾斜面(31)とを有し、
前記平坦面(24)と前記第２傾斜面(31)とが交わる部分に前記平坦面(24)と前記第２傾斜面(31)とに連続する第２丸味(32)が形成され、
前記平坦面(24)の平均表面粗さＲａ0と前記第２丸味(32)の平均表面粗さＲａ2がそれぞれ０．８〜３．０μｍの範囲であり、かつＲａ 0 とＲａ 2 との差が０．８〜３．０μｍの範囲である請求項１記載のウェーハ支持具。 - 円板状の支持具本体(22)と、前記支持具本体(22)の上面にその軸線(22a)を中心に円周方向に延びかつ上方に突出してリング状又は１又は２以上の円弧状に形成された突起(23)とを備え、
前記突起(23)が熱処理前のウェーハ(29)が接触する平坦面(24)と、前記平坦面(24)から前記支持具本体(22)の軸線(22a)に向って前記平坦面(24)に対して下向きに傾斜する第３傾斜面(33)と、前記第３傾斜面(33)から更に前記支持具本体(22)の軸線(22a)に向って下向きに傾斜して前記支持具本体(22)の非突出面(26)に続く第４傾斜面(34)とを有し、
前記突起(23)を介して前記支持具本体(22)の上面に前記ウェーハ(29)を載せて熱処理されるウェーハ支持具において、
前記第３傾斜面(33)と前記第４傾斜面(34)とが交わる部分に前記第３傾斜面(33))と前記第４傾斜面(34)とに連続する第３丸味(36)が形成され、
前記平坦面(24)の平均表面粗さＲａ0と前記第３傾斜面(33)の平均表面粗さＲａ3と前記第３丸味(36)の平均表面粗さＲａ4がそれぞれ０．８〜３．０μｍの範囲であり、かつＲａ 0 、Ｒａ 3 及びＲａ 4 の三者の中で最大値と最小値の差が０．８〜３．０μｍの範囲であることを特徴とするウェーハ支持具。 - 突起(23)が１又は２以上の円弧状に形成され、前記円弧状の突起(23)の両端がそれぞれ熱処理前のウェーハ(29)が接触する平坦面(24)と、前記平坦面(24)から前記支持具本体(22)の円周方向に向って前記平坦面(24)に対して下向きに傾斜する第５傾斜面(37)と、前記第５傾斜面(37)から前記支持具本体(22)の円周方向に向って下向きに傾斜して前記支持具本体(22)の非突出面(26)に続く第６傾斜面(38)とを有し、
前記第５傾斜面(37)と前記第６傾斜面(38)とが交わる部分に前記第５傾斜面(37)と前記第６傾斜面(38)とに連続する第４丸味(39)が形成され、
前記平坦面(24)の平均表面粗さＲａ0と前記第５傾斜面(37)の平均表面粗さＲａ5と前記第４丸味(39)の平均表面粗さＲａ6がそれぞれ０．８〜３．０μｍの範囲であり、かつＲａ 0 、Ｒａ 5 及びＲａ 6 の三者の中で最大値と最小値の差が０．８〜３．０μｍの範囲である請求項３記載のウェーハ支持具。
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