JP4828761B2 - サブストレートの熱処理のための装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
本発明は、サブストレート、特に半導体サブストレートの熱処理のための装置であって、チャンバー内でサブストレートが支持部材上に載せられるようになっている形式のものに関する。
【０００２】
サブストレートの処理のための前記種類の装置は、例えばドイツ連邦共和国特許出願公開第-Ａ-１９８２１００７号明細書により公知である。該装置においては、半導体ウエハーの保持のための支持部材が回転プレートに堅く取り付けられており、回転プレートが半導体ウエハーの熱処理の均一化のために回転させられる。
【０００３】
冒頭に述べた形式の装置のための保持構造体が例として図１に示してある。この場合、ウエハー１が円錐形に形成された支持ロッド２、ピンとも呼ばれる、の上に載せられる。ピンが保持部４を用いて保持フレーム３に堅く取り付けられている。ピンが円錐形に形成された支持尖端を有していて、支持部材とウエハーとの間の接触面を小さく保っており、ひいてはウエハーから支持部材への熱伝達、及びこれによって生じる、ウエハーの接触面の領域での冷却を最小にしている。しかしながらこのような支持尖端においては欠点として、支持尖端が容易に折れて、不都合な粒子を生ぜしめてしまう。さらに支持尖端は、該支持尖端上に載っているウエハー内に機械的な凹みを生ぜしめ、それというのはウエハー材料が高い温度で比較的柔らかくなるからである。特に比較的大きな直径のウエハー、例えば３００ｍｍ・ウエハーにおいては、１３０ｇの重量があり（２００ｍｍの直径のウエハーは５０ｇである）、支持尖端とウエハーとの間の圧力が高く、機械的な凹みの問題がある。
【０００４】
機械的な凹みはさらに、ウエハーの熱処理の際にウエハーの熱膨張、並びにこれに起因したウエハーと支持ピンとの間の相対運動に基づき大きくなる。１０００℃までのチャンバー温度によるウエハーの加熱に際して、熱に基づく直径増大が１ｍｍの範囲で生じる。従って、支持ピンの尖端がウエハー表面を引っ掻き、そこに、例えば図２ａ及び図２ｂに示すように細長いかき傷跡を残すことになる。図２ａ及び図２ｂが半導体ウエハーの裏側の欠陥個所を示しており、該欠陥個所は公知の支持ピンによってウエハーの熱処理中に生ぜしめられたものである。機械的な凹み及びかき傷幅は裂開によって検出される。このような方法ではウエハーが所定の個数で折られ、この場合、破壊線が検査すべき箇所を通って延びている。SIRD-法(scaned infrared depolarization)によって、接触箇所に生じる応力の大きさが得られる。該方法においては、多くの透明な等方性の材料で弾性的な変形によって生じる二重割れが測定される。
【０００５】
半導体ウエハーの熱処理中の機械的な凹み、かき傷並びにウエハー温度の不均一性は、半導体ウエハーの結晶構造に転位エラー、いわゆるスリップラインを生ぜしめてしまう。これらはウエハーの下面、即ち支持側に生じるものの、熱処理中に熱負荷の大きい場合に上面まで伝播して、上面の構造を損傷させることになる。スリップラインは例えば構造エッチングによって見られるようになる。
【０００６】
半導体ウエハーの良好な熱処理にとって、ウエハーにわたる均質な温度分布が必要である。すでに前に述べてあるように、支持ピンとの接触に基づきウエハーの接触領域の局所的な冷却が生じ、このことはウエハーの温度分布の不均一性をもたらす。このような問題を、従来は支持ピンとウエハーとの間の接触面を小さく保つことによって解決しようとしているものの、このことはかき傷の問題を深刻にする。実際には、支持ピンはウエハー縁部からほぼ１乃至１０ｍｍの間隔でウエハーの縁部領域に位置決めされている。これによって、支持力に起因するスリップラインがウエハー表面に配置された電子的な構成部分若しくはパターンを損傷しないようにしている。このような縁部支持によってしかしながら、新たな問題として、ウエハーが熱処理中にたわみ、これによって再び転位エラー若しくはスリップラインの発生が惹起される。
【０００７】
さらに米国特許-A-５８１７１５６号明細書により公知のサブストレート・処理装置は、サブストレート平面に対して垂直に運動可能な保持ピンを有していて、異なる領域を加熱プレートに対する異なる間隔で位置決めするようになっている。しかしながら該保持ピンにおいてはすでに前に述べたかき傷の問題があり、かき傷がサブストレートの熱膨張に基づくサブストレートと支持ピンとの間の相対運動に際して生じる。
【０００８】
本発明の課題は、冒頭に述べた形式の装置を改善して、ウエハー表面のかき傷の形成を減少させることである。
【０００９】
前記課題を解決するために本発明の構成では、支持部材がサブストレート平面に対して実質的に平行に運動可能である。支持部材のこのような運動可能な構成によって、支持部材が熱処理中の膨張に際してウエハーの運動に追随できる。これによって、ウエハー表面に対する支持部材によるかき傷が防止される。支持部材は点状の凹みを生ぜしめるだけである。さらに、サブストレート面に対して実質的に平行に向けられた運動によって、チャンバー内でのサブストレートの高さ位置が実質的に一定に保たれる。
【００１０】
支持部材が有利にはサブストレートの中心軸線に関して半径方向に運動可能であって、ウエハーの半径方向外側に向いた膨張に追随できるようになっている。
【００１１】
本発明の実施態様では、支持部材がばね弾性的に懸架されていて、支持部材の必要な運動を生ぜしめるようになっている。この場合に、支持部材がそれぞれ１つのばね、特に扁平な螺旋ばねに結合されており、該ばねによって垂直方向のばね作用も水平方向のばね弾性も得られる。垂直なばね作用が特にウエハーを載せる際に効果的であり、該時点で生じる力を減衰するようになっている。
【００１２】
本発明の特に有利な実施態様では、支持部材が、支持部材の長手方向軸線に対して垂直に旋回可能であって、簡単に支持部材の必要な運動を生ぜしめるようになっている。この場合、支持部材の旋回軸線が有利には長手方向軸線から隔てられていて、従って、支持部材が静止状態では所定の位置へ傾斜されている。この場合、支持部材がサブストレートの中心軸線に向かって傾斜しており、これによって支持部材がウエハーの半径方向外側へ向けられた運動に大きな距離で追随できる。
【００１３】
本発明の別の実施態様では、ピン状の支持部材が大きな遊びでスリーブ状の受容装置内に支承されている。大きな遊びによって、支持部材に必要な運動を保証して、支持部材をウエハーの熱膨張に追随させることができる。本発明の特に有利な実施態様では、スリーブがウエハー軸線に対して傾倒して配置されており、これによって支持ピンがウエハー中心に向かって傾斜している。
【００１４】
本発明の別の実施態様では、支持部材が、運動可能な保持アームの自由端部に取り付けられており、この場合、支持部材の運動が保持アームを介して行われる。保持アームが有利にはサブストレート平面に対して平行に運動可能であって、熱処理中のウエハーの半径方向の膨張に追随でき、かつチャンバー内でのウエハーの高さ位置を規定するようになっている。
【００１５】
支持部材が有利には案内内に受容されていて、運動が所定の方向に規定されるようになっている。この場合、案内が有利には、サブストレートの中心軸線に対して半径方向に延びる長孔である。
【００１６】
本発明の別の実施態様では、支持部材が支持フランジを有しており、該支持フランジで滑動できるようになっている。この場合に支持フランジが有利には、湾曲した支持面を有しており、該湾曲した支持面が支持部材の旋回可能な支承を行っている。このような形式の支承可能な支承においては利点として、移動可能な支持フランジと異なって摩擦が小さくなり、その結果、有害な摩耗のおそれも小さくなる。
【００１７】
支持フランジが有利には光透過性であって、光学レンズとして形成されている。これによって、支持フランジによる陰影が避けられる。さらに支持フランジのレンズ作用によって、放射線を支持部材とウエハーとの間の接触箇所で集束でき、その結果、ウエハーの接触箇所の熱損失が補償される。これによって、ウエハーにわたる均一な温度分布が行われる。
【００１８】
本発明の別の実施態様では、運動可能、特に傾倒可能に支承された保持部材が、少なくとも３つの保持アーム及び該保持アームに取り付けられた支持部材を備えている。保持部材の傾倒可能な支承によって、支持部材若しくはウエハーの小さな高さ誤差が補償される。さらに支持部材が保持アームに有利には運動可能、特に旋回可能に取り付けられていて、サブストレートの運動に、特に熱膨張に基づき半径方向外側に向けられた運動に追随できるようになっている。有利には少なくとも３つの保持部材が設けられ、これによって大きな数の支持点が得られて、ひいては支持点の圧力が減少される。
【００１９】
本発明の別の実施態様では、支持部材が球体であり、球体がそれぞれ１つの軌道内に案内されており、球体がサブストレートの運動に際して軌道内を転動して、従って常にサブストレート表面に点状に接触している。この場合、軌道が有利にはサブストレートの中心軸線に向かって傾斜されていて、これによって球体がサブストレートの取り外しの後に再び所定の静止位置へ転動する。
【００２０】
支持部材の運動を可能にするために、本発明の別の実施態様では、支持部材が、テーパー状に先細の足部を有しており、該足部が旋回可能に受容部内に受容されている。
【００２１】
ウエハーから支持部材への熱伝達を小さく保つために、支持部材が有利にはサブストレート・支持尖端を有しており、これによって支持部材とサブストレートとの間の接触面が減少される。この場合、サブストレート支持尖端が有利には１つのコーンによって形成されており、該コーンが該コーンに接続する第２のコーンよりも大きな開き角を有している。このようなダブルコーンによって、支持尖端が損傷されにくく、特に折れにくい。この場合、第１のコーンが、有利には５０°と１３０°との間、特に有利には８０°と１００°との間の開き角を有している。第２のコーンが、有利には５°と４５°との間、特に５°と２５°との間の開き角を有している。
【００２２】
本発明の特に有利な実施態様では、支持部材が、サブストレート半径の１／２乃至４／５、有利には２／３の半径の１つの円上に配置されていて、これによってサブストレートの中央から外側へ向かったたわみを防止するようになっている。前記範囲でたわみが最小であり、転位エラー若しくはスリップラインの形成が減少される。
【００２３】
陰影作用、ひいては不均一な熱処理を避けるために、支持部材及び／又は該支持部材の保持装置が、少なくとも部分的に光透過性の材料から成っている。この場合、支持部材の表面及び／又は該支持部材の保持装置の表面が、少なくとも部分的に仕上げ加工され、特に焼成仕上げされて、これによって熱放射の良好な通過が保証される。
【００２４】
本発明の有利な実施態様では、支持部材及び／又は該支持部材の保持装置が、次の材料の１つ若しくは組み合わせから成っており、即ち、石英、酸化マグネシウム、酸化ジルコン、珪素、窒化珪素、炭化珪素、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化硼素、サファイア、サファール若しくはセラミックから成っている。本発明は、半導体ウエハーを１つの放射領域で加熱する急速加熱装置に適している。
【００２５】
次に本発明を図示の有利な実施例に則して説明する。本発明は図３乃至図１５を用いて詳細に説明する。
【００２６】
本発明は、チャンバー内でのサブストレート、特に半導体ウエハーの熱処理のための装置に関し、チャンバー内でウエハーが支持部材上に載せられる。この種の装置は例えばドイツ連邦共和国特許出願公開第-Ａ-１９８２１００７号明細書により公知である。チャンバー（該チャンバー内で半導体ウエハーが支持部材上に載せられる）が、加熱装置によって取り囲まれており、加熱装置がチャンバーの上側及び下側に配置されたランプ若しくはランプ列から成っている。本発明に基づき支持部材が運動可能に支承されていて、特に熱処理に基づく膨張に際してウエハーの運動に追随するようになっている。
【００２７】
図４に、支持ピンの形の支持部材８のための保持構造体６の第１の実施例が示してある。支持ピン８の第１の端部が、半導体ウエハーの受容のための支持尖端１１を備えている。支持ピン８の反対側の端部１３が、適当な形式で扁平な螺旋ばね１５に取り付けられている。螺旋ばね１５が、薄いプレート１７、例えば石英プレートから区分１６を切り出すことによって形成される。石英プレート１７の区分１６の切り出しによって、扁平な螺旋ばね１５が水平方向でも垂直方向でもばね弾性的である。
【００２８】
図５及び図６に、支持ピン８を運動可能に懸架するための本発明に基づく第２の実施例が示してある。支持ピン８の第１の端部１０が、支持尖端１１を有している。この場合、支持ピン８の端部１０がダブル・コーンとして形成されている。支持尖端１１の第１のコーン（円錐）が５０度と１３０度との間、有利には８０度と１００度との間の開き角を有している。第１のコーンに続く第２のコーンが、５度と４５度との間、有利には５度と２５度との間の開き角を有している。このように形成された支持尖端は頑丈で、先端の折損のおそれを小さくしている。
【００２９】
支持ピン８が長手方向軸線（中心軸線）Ａを有している。支持ピン８の片側に旋回ピン２０が取り付けられている。旋回ピン２０の長手方向軸線Ｂが、支持ピン８の長手方向軸線Ａに対して垂直に延びていて、かつ支持ピンの長手方向軸線Ａから側方へずらされている。
【００３０】
旋回ピン２０が適当な保持装置、例えばＵ字形の保持装置内に受容され、その結果、支持ピン８が揺動可能に支承される。旋回ピン２０の長手方向軸線Ｂを支持ピン８が中心軸線Ａからずらしたことによって、旋回ピン２０が静止状態で傾斜されている。この場合に、旋回ピン２０の長手方向軸線Ｂは、支持ピン８を支持すべきウエハーの中心軸線に向けて傾けているように配置されている。
【００３１】
図３ａ及び図３ｂが、半導体ウエハーの裏側の欠陥個所を示しており、該欠陥個所は熱処理に際して図５の揺動可能に支承された支持ピンによって生ぜしめられたものである。図２ａ及び図２ｂに示す欠陥個所との比較によって明らかであるように、揺動可能に支承された支持ピンは縦長のかき傷跡ではなく、点状の押し込みを生ぜしめるにすぎない。これによって、ウエハー表面の損傷が著しく減少せしめられ、このことはウエハーの熱膨張中に支持ピンを一緒に運動させることに因るものである。
【００３２】
図１６に、支持部材の運動可能な保持のための別の実施例が示してある。この場合、支持ピンの受容のためのスリーブ状の保持装置が傾けて配置されている。支持ピンが大きな遊びでスリーブ内に受容されているのに対して、スリーブの傾き角が１°〜４５°、有利には１°〜１０°である。
【００３３】
図７に、支持ピン８の運動可能な懸架のための別の実施例が示してある。図７の実施例では支持ピン８が、自由に振動可能な保持アーム２５を介して剛性の保持フレーム２７に取り付けられている。全体で３つの支持ピン８が保持フレーム７に取り付けられて、等辺の三角形を形成しており、該三角形の上に１つのウエハーが位置決めして載せられる。支持ピン８上に載せられたウエハーの熱処理に際して、自由に振動可能な３つの保持アーム２５がウエハーの熱に起因した運動、特に膨張運動に追随する。自由に振動可能な３つの保持アーム２５に対して付加的に、支持ピン８も運動可能に保持アームに支承されていてよい。
【００３４】
例えば自由に振動可能な保持アームと組み合わせて支持ピン８の運動可能な支承のための有利な実施例が、図８に示してある。支持尖端１１と逆の側の端部１３が円錐形に形成されている。円錐形の端部１３が受容部２８、例えばスリーブ内に受容されていて、これによって旋回可能に保持されている。別の実施例として、円錐形の端部が簡単に保持アーム２５の穴内に受容されていてもよい。
【００３５】
図９に、本発明に基づく運動可能な支持ピン８のさらに別の実施例が示してある。支持ピン８の第１の端部１０が支持尖端１１を形成している。端部１０は同じくダブルコーンを成しており、この場合、支持尖端１１を形成する第１のコーンが９０度の開き角を有しており、支持尖端のコーンに続く第２のコーンが１５度の開き角を有している。
【００３６】
第２のコーンに支持フランジ３０を接続してあり、支持フランジが中央領域で支持ピン８の著しい拡張部を成している。支持フランジ３０が支持面３１を形成しており、支持面は後で図１１と関連して詳細に説明する。支持フランジ３０の下側に支持ピン８の下側の端部１３が接続している。支持フランジ３０と下側の端部１３との間の移行領域に、アンダーカット、切欠き部若しくは凹設部３３が設けられている。さらに、端部１３は先細（テーパー状）の端部区分３４を有している。
【００３７】
支持ピン８が光透過性の材料、例えば石英から成っていて、支持ピン８による陰影を避けるようになっている。支持ピンの平滑な表面及び良好な透明性を得るために、支持ピンが焼成仕上げされている。このような処置の際の生じうる寸法変化のために、凹設部３３並びに先細の足部（ベース）３４が設けられている。支持ピン８は支持尖端１１の領域では焼成仕上げされておらず、従って該領域は比較的不透明なままである。これによって、支持尖端が熱放射を自由に透過させることはなく、その結果、熱処理中に加熱される。従って、支持尖端１１とウエハーとの間の温度勾配が減少され、これによってウエハー温度の高い均一性が達成される。
【００３８】
図１０に、支持ピン８の別の実施例が概略的に示してる。該支持ピン８はほぼ、図９に示す支持ピンに相当する。下側の端部１３に、拡張された足部（ベース）３６が接続されている。該足部の機能は図１１に関連して説明する。
【００３９】
図１１は、図９及び図１０に示す支持ピン８の受容のための受容プレート４０を示している。受容プレート４０が、中心軸線Ｃに対して半径方向に延びる長孔（スリット）４２を有しており、長孔が半径方向外側の端部に拡大された穴４４を有している。長孔４２は互いに等角度間隔に配置されている。
【００４０】
長孔４２は、図９及び図１０の支持ピン８の下側の端部区分１３を受容して、半径方向に案内するように規定されている。拡大された穴４４は、図１０の支持ピンの拡張された足部３６が該穴４４を貫通できるように規定されている。しかしながら穴４４は、図９及び図１０の支持ピン８の支持フランジ３０も該穴を貫通できるほどには大きくなっていない。支持フランジ３０の支持面３１が受容プレート４０の上面に接触するようになり、これによって支持ピン８が長孔４２に沿って受容プレート４０上を滑動自在に支承されている。図１０の支持ピン８の拡張された足部３６は、長孔を貫通しないように規定されている。これによって、支持ピン８がウエハーの持ち上げに際してウエハーと一緒に持ち上げられて長孔４２から抜け出すようなことを避けることができる。この目的のために、図９の支持ピンは相応に延長された足部区分１３を有している。
【００４１】
受容プレート４０が光透過性の材料、例えば石英から成っていて、ウエハーの熱処理を妨げないようになっている。
【００４２】
図示してないものの、支持ピン８の光透過性の支持フランジ３０が、光学レンズを形成するために、レンズ状に構成されていてよい。この場合にレンズ形状は、加熱領域の光線が支持尖端１１とウエハーとの間の接触箇所で集束するように選ばれている。これによって、接触箇所でのウエハーの熱損失が補償されて、ウエハー表面にわたる温度分布が均一化される。
【００４３】
図１２及び図１３に示す別の実施例の支持ピン８においては、支持フランジ３０が湾曲した支持面３１を有している。
【００４４】
図１２の実施例において、支持フランジ３０が支持ピン８の最下位の部分を形成している。支持フランジ３０の湾曲した支持面３１が、該湾曲形状に適合された受容部５０内に受容されており、受容部が支持ピン８と同様に透明な材料から形成されている。受容部５０内に支持ピン８が旋回可能に案内されている。
【００４５】
図１３の実施例では、支持フランジ３０の下側に端部区分１３が接続してある。支持フランジ３０の湾曲の支持面３１が受容リング５２上に接触していて、支持ピン８の傾倒運動を可能にしている。端部区分１３が比較的大きな遊びを置いて受容スリーブ５４内に受容されて、支持ピン８の傾倒運動を制限している。
【００４６】
図１４及び図１５は、支持ピン８の運動可能な支承のための別の実施例を示している。該実施例はホルダー６０を有しており、ホルダーが３つの保持アーム６２を備えており、保持アームが自由な端部に支持ピン８の受容のための開口６４を有している。保持アーム６２は中央の屋根形の中央区分６６から延びており、中央区分に下方へ向いた袋孔６８が形成されている。袋孔６８はピン７０の丸味の付けられたピン端部７１の受容のために用いられている。ピン７０の他方の端部区分７２が、剛性の保持アーム７５の受容部７４内に密接に受容されている。
【００４７】
袋孔６８とピン７０、特に丸味の付けられたピン端部７１とは、ホルダー６０が傾倒自在にピン７０に配置されるように規定されている。これによって、ウエハーを支持ピンに載せる際に、支持ピン８のわずかな高さ誤差が自動的に調整される。全体で３つのホルダー６０を設けてあり、従って、ウエハーが、これまでは３つの支持ピン８上に載せられるのに対して、全体で９つの支持ピン８上に載せられるようになる。これによって、それぞれの接触点の圧力が小さくなり、ひいてはウエハーの損傷が減少される。さらに、熱放射に対するウエハーの陰影が最小になり、この場合、有利にはすべての構成部材が熱放射にとって透過性の材料、例えば石英から成っている。
【００４８】
詳細には図示してないものの、個別の支持ピン８をそれぞれ運動可能に、保持アーム６２の自由端部に保持して、熱処理中のウエハーの運動に追随させることも可能である。この場合、例えば図１２若しくは図１３に示してあるように、支持ピン８の傾倒可能な支承が適している。
【００４９】
本発明の別の実施例（図示せず）の実施例では、支持ピンの代わりに球体若しくはボールが支持部材として用いられてよい。この種の球体は有利には０．５ｍｍと５ｍｍとの間の直径を有している。ウエハーの熱膨張に際して、球体が膨張の量に対応して保持部上を転動して、常にウエハー表面に点状に接触している。
【００５０】
球体の運動が走行面、例えば溝によって規定されてよい。溝が有利にはサブストレートの中心軸に向かって傾斜していて、球体をウエハーの取り除きの後に常に所定の出発位置に転がり戻すようになってなっている。この場合、溝は有利には、図１１の長孔と同じように互いに角度間隔を置いて配置されている。
【００５１】
本発明の有利な実施例では１つのウエハーの支持のためにそれぞれ３つの支持部材を設けてあり、支持部材が正三角形の各頂点に配置されていて、良好な三点支持を形成している。この場合には三角形の中心が、載せられるウエハーの中心と合致する。各支持部材はウエハーの中心軸線からのウエハー半径（Ｒ）の０．５乃至０．８倍の間隔で互いに隔てられている。該間隔は有利にはウエハー半径の２／３である。部材が中心軸線からの０．８Ｒよりも大きく隔てられている場合には、大きなウエハー、例えば３００ｍｍの直径では、ウエハーが熱処理中に中央でたわむことになる。支持部材が中心軸線に近づきすぎている場合には、ウエハー縁部が熱処理中に下方へたわむことになる。支持部材を前述の範囲で、特にウエハー半径の２／３で配置した場合には、ウエハーのたわみが最小であり、これによって転位エラー若しくはスリップラインの発生が最小になる。個別の支持部材の代わりに、それぞれ３つの支持部材を備えたホルダー６０が三角形の各頂点に設けられていてよい。
【００５２】
本発明は有利な実施例に則して説明してあるものの、特別に図示した実施例に限定されるものではない。特に支持部材のための種々の支持形式が互いに組み合わされてよい。有利には、前述のすべての支持部材並びに、該支持部材と関連する支承部材が、熱放射にとって透過性の材料から形成されている。この種の材料は例えば窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化ジルコン、炭化珪素、窒化硼素、サファイア、サファール[Saphal]（Toshiba社の商標）、若しくはセラミックである。特に有利には、石英、酸化マグネシウム、珪素及びとりわけ窒化珪素である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 公知技術のサブストレート保持装置の概略的な斜視図。
【図２ａ】 半導体ウエハーの熱処理に際して公知技術の支持ピンによって半導体ウエハーの裏面に生ぜしめられた欠陥個所を示す図。
【図２ｂ】 半導体ウエハーの熱処理に際して公知技術の支持ピンによって半導体ウエハーの裏面に生ぜしめられた欠陥個所を示す図。
【図３ａ】 半導体ウエハーの熱処理に際して本発明に基づく揺動可能に支承された支持ピンによって半導体ウエハーの裏面に生ぜしめられた欠陥個所を示す図。
【図３ｂ】 半導体ウエハーの熱処理に際して本発明に基づく揺動可能に支承された支持ピンによって半導体ウエハーの裏面に生ぜしめられた欠陥個所を示す図。
【図４】 ばね弾性的に支承された支持ピンの概略的な斜視図。
【図５】 本発明に基づく揺動可能に支承された支持ピンの概略的な側面図。
【図６】 図５の支承ピンを９０°回転させた角度位置で示す概略的な側面図。
【図７】 本発明に基づき支持ピンを振動可能な保持アームに取り付けて成る別の支持構造体の平面図。
【図８】 円錐形の足部端部を備えた本発明に基づく支持ピンの詳細図。
【図９】 本発明に基づく別の支持ピンの概略的な側面図。
【図１０】 本発明に基づく支持ピンの別の実施例の概略的な側面図。
【図１１】 図９若しくは図１０の支持ピンの受容及び案内のための案内プレートの平面図。
【図１２】 本発明に基づく支持ピンの別の実施例の概略的な側面図。
【図１３】 本発明に基づく支持ピンのさらに別の実施例の概略的な側面図。
【図１４ａ】 本発明に基づく支持ピンの受容のための保持装置の概略的な断面図。
【図１４ｂ】 本発明に基づく支持ピンの受容のための保持装置の概略的な平面図。
【図１５】 図１４の保持装置の斜視図。
【図１６】 支持ピンの保持装置の別の実施例を示す図。
【符号の説明】
６ 保持構造体、 ８ 支持部材、 １０ 端部、 １１ 支持尖端、 １３ 端部、 １５ スパイラルばね、 １６ 区分、 １７ プレート、 ２０ 旋回ピン、 ２５ 保持アーム、 ２７ 保持フレーム、 ３０ 支持フランジ、 ３１ 支持面、 ３３ 凹設部、 ３４ 端部区分、 ３６ 足部、 ４０ 受容プレート、 ４２ 長孔、 ４４ 穴、 ５０ 受容部、 ６０ ホルダー、 ６２ 保持アーム、 ６４ 開口、 ６６ 中央区分、 ６８ 袋孔、 ７０ ピン、 ７１ ピン端部、 ７２ 端部区分、 ７４ 受容部、 ７５ 保持アーム、 Ａ 長手方向軸線、 Ｂ 旋回軸線、 Ｃ 中心軸線
本発明は、サブストレート、特に半導体サブストレートの熱処理のための装置であって、チャンバー内でサブストレートが支持部材上に載せられるようになっている形式のものに関する。
【０００２】
サブストレートの処理のための前記種類の装置は、例えばドイツ連邦共和国特許出願公開第-Ａ-１９８２１００７号明細書により公知である。該装置においては、半導体ウエハーの保持のための支持部材が回転プレートに堅く取り付けられており、回転プレートが半導体ウエハーの熱処理の均一化のために回転させられる。
【０００３】
冒頭に述べた形式の装置のための保持構造体が例として図１に示してある。この場合、ウエハー１が円錐形に形成された支持ロッド２、ピンとも呼ばれる、の上に載せられる。ピンが保持部４を用いて保持フレーム３に堅く取り付けられている。ピンが円錐形に形成された支持尖端を有していて、支持部材とウエハーとの間の接触面を小さく保っており、ひいてはウエハーから支持部材への熱伝達、及びこれによって生じる、ウエハーの接触面の領域での冷却を最小にしている。しかしながらこのような支持尖端においては欠点として、支持尖端が容易に折れて、不都合な粒子を生ぜしめてしまう。さらに支持尖端は、該支持尖端上に載っているウエハー内に機械的な凹みを生ぜしめ、それというのはウエハー材料が高い温度で比較的柔らかくなるからである。特に比較的大きな直径のウエハー、例えば３００ｍｍ・ウエハーにおいては、１３０ｇの重量があり（２００ｍｍの直径のウエハーは５０ｇである）、支持尖端とウエハーとの間の圧力が高く、機械的な凹みの問題がある。
【０００４】
機械的な凹みはさらに、ウエハーの熱処理の際にウエハーの熱膨張、並びにこれに起因したウエハーと支持ピンとの間の相対運動に基づき大きくなる。１０００℃までのチャンバー温度によるウエハーの加熱に際して、熱に基づく直径増大が１ｍｍの範囲で生じる。従って、支持ピンの尖端がウエハー表面を引っ掻き、そこに、例えば図２ａ及び図２ｂに示すように細長いかき傷跡を残すことになる。図２ａ及び図２ｂが半導体ウエハーの裏側の欠陥個所を示しており、該欠陥個所は公知の支持ピンによってウエハーの熱処理中に生ぜしめられたものである。機械的な凹み及びかき傷幅は裂開によって検出される。このような方法ではウエハーが所定の個数で折られ、この場合、破壊線が検査すべき箇所を通って延びている。SIRD-法(scaned infrared depolarization)によって、接触箇所に生じる応力の大きさが得られる。該方法においては、多くの透明な等方性の材料で弾性的な変形によって生じる二重割れが測定される。
【０００５】
半導体ウエハーの熱処理中の機械的な凹み、かき傷並びにウエハー温度の不均一性は、半導体ウエハーの結晶構造に転位エラー、いわゆるスリップラインを生ぜしめてしまう。これらはウエハーの下面、即ち支持側に生じるものの、熱処理中に熱負荷の大きい場合に上面まで伝播して、上面の構造を損傷させることになる。スリップラインは例えば構造エッチングによって見られるようになる。
【０００６】
半導体ウエハーの良好な熱処理にとって、ウエハーにわたる均質な温度分布が必要である。すでに前に述べてあるように、支持ピンとの接触に基づきウエハーの接触領域の局所的な冷却が生じ、このことはウエハーの温度分布の不均一性をもたらす。このような問題を、従来は支持ピンとウエハーとの間の接触面を小さく保つことによって解決しようとしているものの、このことはかき傷の問題を深刻にする。実際には、支持ピンはウエハー縁部からほぼ１乃至１０ｍｍの間隔でウエハーの縁部領域に位置決めされている。これによって、支持力に起因するスリップラインがウエハー表面に配置された電子的な構成部分若しくはパターンを損傷しないようにしている。このような縁部支持によってしかしながら、新たな問題として、ウエハーが熱処理中にたわみ、これによって再び転位エラー若しくはスリップラインの発生が惹起される。
【０００７】
さらに米国特許-A-５８１７１５６号明細書により公知のサブストレート・処理装置は、サブストレート平面に対して垂直に運動可能な保持ピンを有していて、異なる領域を加熱プレートに対する異なる間隔で位置決めするようになっている。しかしながら該保持ピンにおいてはすでに前に述べたかき傷の問題があり、かき傷がサブストレートの熱膨張に基づくサブストレートと支持ピンとの間の相対運動に際して生じる。
【０００８】
本発明の課題は、冒頭に述べた形式の装置を改善して、ウエハー表面のかき傷の形成を減少させることである。
【０００９】
前記課題を解決するために本発明の構成では、支持部材がサブストレート平面に対して実質的に平行に運動可能である。支持部材のこのような運動可能な構成によって、支持部材が熱処理中の膨張に際してウエハーの運動に追随できる。これによって、ウエハー表面に対する支持部材によるかき傷が防止される。支持部材は点状の凹みを生ぜしめるだけである。さらに、サブストレート面に対して実質的に平行に向けられた運動によって、チャンバー内でのサブストレートの高さ位置が実質的に一定に保たれる。
【００１０】
支持部材が有利にはサブストレートの中心軸線に関して半径方向に運動可能であって、ウエハーの半径方向外側に向いた膨張に追随できるようになっている。
【００１１】
本発明の実施態様では、支持部材がばね弾性的に懸架されていて、支持部材の必要な運動を生ぜしめるようになっている。この場合に、支持部材がそれぞれ１つのばね、特に扁平な螺旋ばねに結合されており、該ばねによって垂直方向のばね作用も水平方向のばね弾性も得られる。垂直なばね作用が特にウエハーを載せる際に効果的であり、該時点で生じる力を減衰するようになっている。
【００１２】
本発明の特に有利な実施態様では、支持部材が、支持部材の長手方向軸線に対して垂直に旋回可能であって、簡単に支持部材の必要な運動を生ぜしめるようになっている。この場合、支持部材の旋回軸線が有利には長手方向軸線から隔てられていて、従って、支持部材が静止状態では所定の位置へ傾斜されている。この場合、支持部材がサブストレートの中心軸線に向かって傾斜しており、これによって支持部材がウエハーの半径方向外側へ向けられた運動に大きな距離で追随できる。
【００１３】
本発明の別の実施態様では、ピン状の支持部材が大きな遊びでスリーブ状の受容装置内に支承されている。大きな遊びによって、支持部材に必要な運動を保証して、支持部材をウエハーの熱膨張に追随させることができる。本発明の特に有利な実施態様では、スリーブがウエハー軸線に対して傾倒して配置されており、これによって支持ピンがウエハー中心に向かって傾斜している。
【００１４】
本発明の別の実施態様では、支持部材が、運動可能な保持アームの自由端部に取り付けられており、この場合、支持部材の運動が保持アームを介して行われる。保持アームが有利にはサブストレート平面に対して平行に運動可能であって、熱処理中のウエハーの半径方向の膨張に追随でき、かつチャンバー内でのウエハーの高さ位置を規定するようになっている。
【００１５】
支持部材が有利には案内内に受容されていて、運動が所定の方向に規定されるようになっている。この場合、案内が有利には、サブストレートの中心軸線に対して半径方向に延びる長孔である。
【００１６】
本発明の別の実施態様では、支持部材が支持フランジを有しており、該支持フランジで滑動できるようになっている。この場合に支持フランジが有利には、湾曲した支持面を有しており、該湾曲した支持面が支持部材の旋回可能な支承を行っている。このような形式の支承可能な支承においては利点として、移動可能な支持フランジと異なって摩擦が小さくなり、その結果、有害な摩耗のおそれも小さくなる。
【００１７】
支持フランジが有利には光透過性であって、光学レンズとして形成されている。これによって、支持フランジによる陰影が避けられる。さらに支持フランジのレンズ作用によって、放射線を支持部材とウエハーとの間の接触箇所で集束でき、その結果、ウエハーの接触箇所の熱損失が補償される。これによって、ウエハーにわたる均一な温度分布が行われる。
【００１８】
本発明の別の実施態様では、運動可能、特に傾倒可能に支承された保持部材が、少なくとも３つの保持アーム及び該保持アームに取り付けられた支持部材を備えている。保持部材の傾倒可能な支承によって、支持部材若しくはウエハーの小さな高さ誤差が補償される。さらに支持部材が保持アームに有利には運動可能、特に旋回可能に取り付けられていて、サブストレートの運動に、特に熱膨張に基づき半径方向外側に向けられた運動に追随できるようになっている。有利には少なくとも３つの保持部材が設けられ、これによって大きな数の支持点が得られて、ひいては支持点の圧力が減少される。
【００１９】
本発明の別の実施態様では、支持部材が球体であり、球体がそれぞれ１つの軌道内に案内されており、球体がサブストレートの運動に際して軌道内を転動して、従って常にサブストレート表面に点状に接触している。この場合、軌道が有利にはサブストレートの中心軸線に向かって傾斜されていて、これによって球体がサブストレートの取り外しの後に再び所定の静止位置へ転動する。
【００２０】
支持部材の運動を可能にするために、本発明の別の実施態様では、支持部材が、テーパー状に先細の足部を有しており、該足部が旋回可能に受容部内に受容されている。
【００２１】
ウエハーから支持部材への熱伝達を小さく保つために、支持部材が有利にはサブストレート・支持尖端を有しており、これによって支持部材とサブストレートとの間の接触面が減少される。この場合、サブストレート支持尖端が有利には１つのコーンによって形成されており、該コーンが該コーンに接続する第２のコーンよりも大きな開き角を有している。このようなダブルコーンによって、支持尖端が損傷されにくく、特に折れにくい。この場合、第１のコーンが、有利には５０°と１３０°との間、特に有利には８０°と１００°との間の開き角を有している。第２のコーンが、有利には５°と４５°との間、特に５°と２５°との間の開き角を有している。
【００２２】
本発明の特に有利な実施態様では、支持部材が、サブストレート半径の１／２乃至４／５、有利には２／３の半径の１つの円上に配置されていて、これによってサブストレートの中央から外側へ向かったたわみを防止するようになっている。前記範囲でたわみが最小であり、転位エラー若しくはスリップラインの形成が減少される。
【００２３】
陰影作用、ひいては不均一な熱処理を避けるために、支持部材及び／又は該支持部材の保持装置が、少なくとも部分的に光透過性の材料から成っている。この場合、支持部材の表面及び／又は該支持部材の保持装置の表面が、少なくとも部分的に仕上げ加工され、特に焼成仕上げされて、これによって熱放射の良好な通過が保証される。
【００２４】
本発明の有利な実施態様では、支持部材及び／又は該支持部材の保持装置が、次の材料の１つ若しくは組み合わせから成っており、即ち、石英、酸化マグネシウム、酸化ジルコン、珪素、窒化珪素、炭化珪素、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化硼素、サファイア、サファール若しくはセラミックから成っている。本発明は、半導体ウエハーを１つの放射領域で加熱する急速加熱装置に適している。
【００２５】
次に本発明を図示の有利な実施例に則して説明する。本発明は図３乃至図１５を用いて詳細に説明する。
【００２６】
本発明は、チャンバー内でのサブストレート、特に半導体ウエハーの熱処理のための装置に関し、チャンバー内でウエハーが支持部材上に載せられる。この種の装置は例えばドイツ連邦共和国特許出願公開第-Ａ-１９８２１００７号明細書により公知である。チャンバー（該チャンバー内で半導体ウエハーが支持部材上に載せられる）が、加熱装置によって取り囲まれており、加熱装置がチャンバーの上側及び下側に配置されたランプ若しくはランプ列から成っている。本発明に基づき支持部材が運動可能に支承されていて、特に熱処理に基づく膨張に際してウエハーの運動に追随するようになっている。
【００２７】
図４に、支持ピンの形の支持部材８のための保持構造体６の第１の実施例が示してある。支持ピン８の第１の端部が、半導体ウエハーの受容のための支持尖端１１を備えている。支持ピン８の反対側の端部１３が、適当な形式で扁平な螺旋ばね１５に取り付けられている。螺旋ばね１５が、薄いプレート１７、例えば石英プレートから区分１６を切り出すことによって形成される。石英プレート１７の区分１６の切り出しによって、扁平な螺旋ばね１５が水平方向でも垂直方向でもばね弾性的である。
【００２８】
図５及び図６に、支持ピン８を運動可能に懸架するための本発明に基づく第２の実施例が示してある。支持ピン８の第１の端部１０が、支持尖端１１を有している。この場合、支持ピン８の端部１０がダブル・コーンとして形成されている。支持尖端１１の第１のコーン（円錐）が５０度と１３０度との間、有利には８０度と１００度との間の開き角を有している。第１のコーンに続く第２のコーンが、５度と４５度との間、有利には５度と２５度との間の開き角を有している。このように形成された支持尖端は頑丈で、先端の折損のおそれを小さくしている。
【００２９】
支持ピン８が長手方向軸線（中心軸線）Ａを有している。支持ピン８の片側に旋回ピン２０が取り付けられている。旋回ピン２０の長手方向軸線Ｂが、支持ピン８の長手方向軸線Ａに対して垂直に延びていて、かつ支持ピンの長手方向軸線Ａから側方へずらされている。
【００３０】
旋回ピン２０が適当な保持装置、例えばＵ字形の保持装置内に受容され、その結果、支持ピン８が揺動可能に支承される。旋回ピン２０の長手方向軸線Ｂを支持ピン８が中心軸線Ａからずらしたことによって、旋回ピン２０が静止状態で傾斜されている。この場合に、旋回ピン２０の長手方向軸線Ｂは、支持ピン８を支持すべきウエハーの中心軸線に向けて傾けているように配置されている。
【００３１】
図３ａ及び図３ｂが、半導体ウエハーの裏側の欠陥個所を示しており、該欠陥個所は熱処理に際して図５の揺動可能に支承された支持ピンによって生ぜしめられたものである。図２ａ及び図２ｂに示す欠陥個所との比較によって明らかであるように、揺動可能に支承された支持ピンは縦長のかき傷跡ではなく、点状の押し込みを生ぜしめるにすぎない。これによって、ウエハー表面の損傷が著しく減少せしめられ、このことはウエハーの熱膨張中に支持ピンを一緒に運動させることに因るものである。
【００３２】
図１６に、支持部材の運動可能な保持のための別の実施例が示してある。この場合、支持ピンの受容のためのスリーブ状の保持装置が傾けて配置されている。支持ピンが大きな遊びでスリーブ内に受容されているのに対して、スリーブの傾き角が１°〜４５°、有利には１°〜１０°である。
【００３３】
図７に、支持ピン８の運動可能な懸架のための別の実施例が示してある。図７の実施例では支持ピン８が、自由に振動可能な保持アーム２５を介して剛性の保持フレーム２７に取り付けられている。全体で３つの支持ピン８が保持フレーム７に取り付けられて、等辺の三角形を形成しており、該三角形の上に１つのウエハーが位置決めして載せられる。支持ピン８上に載せられたウエハーの熱処理に際して、自由に振動可能な３つの保持アーム２５がウエハーの熱に起因した運動、特に膨張運動に追随する。自由に振動可能な３つの保持アーム２５に対して付加的に、支持ピン８も運動可能に保持アームに支承されていてよい。
【００３４】
例えば自由に振動可能な保持アームと組み合わせて支持ピン８の運動可能な支承のための有利な実施例が、図８に示してある。支持尖端１１と逆の側の端部１３が円錐形に形成されている。円錐形の端部１３が受容部２８、例えばスリーブ内に受容されていて、これによって旋回可能に保持されている。別の実施例として、円錐形の端部が簡単に保持アーム２５の穴内に受容されていてもよい。
【００３５】
図９に、本発明に基づく運動可能な支持ピン８のさらに別の実施例が示してある。支持ピン８の第１の端部１０が支持尖端１１を形成している。端部１０は同じくダブルコーンを成しており、この場合、支持尖端１１を形成する第１のコーンが９０度の開き角を有しており、支持尖端のコーンに続く第２のコーンが１５度の開き角を有している。
【００３６】
第２のコーンに支持フランジ３０を接続してあり、支持フランジが中央領域で支持ピン８の著しい拡張部を成している。支持フランジ３０が支持面３１を形成しており、支持面は後で図１１と関連して詳細に説明する。支持フランジ３０の下側に支持ピン８の下側の端部１３が接続している。支持フランジ３０と下側の端部１３との間の移行領域に、アンダーカット、切欠き部若しくは凹設部３３が設けられている。さらに、端部１３は先細（テーパー状）の端部区分３４を有している。
【００３７】
支持ピン８が光透過性の材料、例えば石英から成っていて、支持ピン８による陰影を避けるようになっている。支持ピンの平滑な表面及び良好な透明性を得るために、支持ピンが焼成仕上げされている。このような処置の際の生じうる寸法変化のために、凹設部３３並びに先細の足部（ベース）３４が設けられている。支持ピン８は支持尖端１１の領域では焼成仕上げされておらず、従って該領域は比較的不透明なままである。これによって、支持尖端が熱放射を自由に透過させることはなく、その結果、熱処理中に加熱される。従って、支持尖端１１とウエハーとの間の温度勾配が減少され、これによってウエハー温度の高い均一性が達成される。
【００３８】
図１０に、支持ピン８の別の実施例が概略的に示してる。該支持ピン８はほぼ、図９に示す支持ピンに相当する。下側の端部１３に、拡張された足部（ベース）３６が接続されている。該足部の機能は図１１に関連して説明する。
【００３９】
図１１は、図９及び図１０に示す支持ピン８の受容のための受容プレート４０を示している。受容プレート４０が、中心軸線Ｃに対して半径方向に延びる長孔（スリット）４２を有しており、長孔が半径方向外側の端部に拡大された穴４４を有している。長孔４２は互いに等角度間隔に配置されている。
【００４０】
長孔４２は、図９及び図１０の支持ピン８の下側の端部区分１３を受容して、半径方向に案内するように規定されている。拡大された穴４４は、図１０の支持ピンの拡張された足部３６が該穴４４を貫通できるように規定されている。しかしながら穴４４は、図９及び図１０の支持ピン８の支持フランジ３０も該穴を貫通できるほどには大きくなっていない。支持フランジ３０の支持面３１が受容プレート４０の上面に接触するようになり、これによって支持ピン８が長孔４２に沿って受容プレート４０上を滑動自在に支承されている。図１０の支持ピン８の拡張された足部３６は、長孔を貫通しないように規定されている。これによって、支持ピン８がウエハーの持ち上げに際してウエハーと一緒に持ち上げられて長孔４２から抜け出すようなことを避けることができる。この目的のために、図９の支持ピンは相応に延長された足部区分１３を有している。
【００４１】
受容プレート４０が光透過性の材料、例えば石英から成っていて、ウエハーの熱処理を妨げないようになっている。
【００４２】
図示してないものの、支持ピン８の光透過性の支持フランジ３０が、光学レンズを形成するために、レンズ状に構成されていてよい。この場合にレンズ形状は、加熱領域の光線が支持尖端１１とウエハーとの間の接触箇所で集束するように選ばれている。これによって、接触箇所でのウエハーの熱損失が補償されて、ウエハー表面にわたる温度分布が均一化される。
【００４３】
図１２及び図１３に示す別の実施例の支持ピン８においては、支持フランジ３０が湾曲した支持面３１を有している。
【００４４】
図１２の実施例において、支持フランジ３０が支持ピン８の最下位の部分を形成している。支持フランジ３０の湾曲した支持面３１が、該湾曲形状に適合された受容部５０内に受容されており、受容部が支持ピン８と同様に透明な材料から形成されている。受容部５０内に支持ピン８が旋回可能に案内されている。
【００４５】
図１３の実施例では、支持フランジ３０の下側に端部区分１３が接続してある。支持フランジ３０の湾曲の支持面３１が受容リング５２上に接触していて、支持ピン８の傾倒運動を可能にしている。端部区分１３が比較的大きな遊びを置いて受容スリーブ５４内に受容されて、支持ピン８の傾倒運動を制限している。
【００４６】
図１４及び図１５は、支持ピン８の運動可能な支承のための別の実施例を示している。該実施例はホルダー６０を有しており、ホルダーが３つの保持アーム６２を備えており、保持アームが自由な端部に支持ピン８の受容のための開口６４を有している。保持アーム６２は中央の屋根形の中央区分６６から延びており、中央区分に下方へ向いた袋孔６８が形成されている。袋孔６８はピン７０の丸味の付けられたピン端部７１の受容のために用いられている。ピン７０の他方の端部区分７２が、剛性の保持アーム７５の受容部７４内に密接に受容されている。
【００４７】
袋孔６８とピン７０、特に丸味の付けられたピン端部７１とは、ホルダー６０が傾倒自在にピン７０に配置されるように規定されている。これによって、ウエハーを支持ピンに載せる際に、支持ピン８のわずかな高さ誤差が自動的に調整される。全体で３つのホルダー６０を設けてあり、従って、ウエハーが、これまでは３つの支持ピン８上に載せられるのに対して、全体で９つの支持ピン８上に載せられるようになる。これによって、それぞれの接触点の圧力が小さくなり、ひいてはウエハーの損傷が減少される。さらに、熱放射に対するウエハーの陰影が最小になり、この場合、有利にはすべての構成部材が熱放射にとって透過性の材料、例えば石英から成っている。
【００４８】
詳細には図示してないものの、個別の支持ピン８をそれぞれ運動可能に、保持アーム６２の自由端部に保持して、熱処理中のウエハーの運動に追随させることも可能である。この場合、例えば図１２若しくは図１３に示してあるように、支持ピン８の傾倒可能な支承が適している。
【００４９】
本発明の別の実施例（図示せず）の実施例では、支持ピンの代わりに球体若しくはボールが支持部材として用いられてよい。この種の球体は有利には０．５ｍｍと５ｍｍとの間の直径を有している。ウエハーの熱膨張に際して、球体が膨張の量に対応して保持部上を転動して、常にウエハー表面に点状に接触している。
【００５０】
球体の運動が走行面、例えば溝によって規定されてよい。溝が有利にはサブストレートの中心軸に向かって傾斜していて、球体をウエハーの取り除きの後に常に所定の出発位置に転がり戻すようになってなっている。この場合、溝は有利には、図１１の長孔と同じように互いに角度間隔を置いて配置されている。
【００５１】
本発明の有利な実施例では１つのウエハーの支持のためにそれぞれ３つの支持部材を設けてあり、支持部材が正三角形の各頂点に配置されていて、良好な三点支持を形成している。この場合には三角形の中心が、載せられるウエハーの中心と合致する。各支持部材はウエハーの中心軸線からのウエハー半径（Ｒ）の０．５乃至０．８倍の間隔で互いに隔てられている。該間隔は有利にはウエハー半径の２／３である。部材が中心軸線からの０．８Ｒよりも大きく隔てられている場合には、大きなウエハー、例えば３００ｍｍの直径では、ウエハーが熱処理中に中央でたわむことになる。支持部材が中心軸線に近づきすぎている場合には、ウエハー縁部が熱処理中に下方へたわむことになる。支持部材を前述の範囲で、特にウエハー半径の２／３で配置した場合には、ウエハーのたわみが最小であり、これによって転位エラー若しくはスリップラインの発生が最小になる。個別の支持部材の代わりに、それぞれ３つの支持部材を備えたホルダー６０が三角形の各頂点に設けられていてよい。
【００５２】
本発明は有利な実施例に則して説明してあるものの、特別に図示した実施例に限定されるものではない。特に支持部材のための種々の支持形式が互いに組み合わされてよい。有利には、前述のすべての支持部材並びに、該支持部材と関連する支承部材が、熱放射にとって透過性の材料から形成されている。この種の材料は例えば窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化ジルコン、炭化珪素、窒化硼素、サファイア、サファール[Saphal]（Toshiba社の商標）、若しくはセラミックである。特に有利には、石英、酸化マグネシウム、珪素及びとりわけ窒化珪素である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 公知技術のサブストレート保持装置の概略的な斜視図。
【図２ａ】 半導体ウエハーの熱処理に際して公知技術の支持ピンによって半導体ウエハーの裏面に生ぜしめられた欠陥個所を示す図。
【図２ｂ】 半導体ウエハーの熱処理に際して公知技術の支持ピンによって半導体ウエハーの裏面に生ぜしめられた欠陥個所を示す図。
【図３ａ】 半導体ウエハーの熱処理に際して本発明に基づく揺動可能に支承された支持ピンによって半導体ウエハーの裏面に生ぜしめられた欠陥個所を示す図。
【図３ｂ】 半導体ウエハーの熱処理に際して本発明に基づく揺動可能に支承された支持ピンによって半導体ウエハーの裏面に生ぜしめられた欠陥個所を示す図。
【図４】 ばね弾性的に支承された支持ピンの概略的な斜視図。
【図５】 本発明に基づく揺動可能に支承された支持ピンの概略的な側面図。
【図６】 図５の支承ピンを９０°回転させた角度位置で示す概略的な側面図。
【図７】 本発明に基づき支持ピンを振動可能な保持アームに取り付けて成る別の支持構造体の平面図。
【図８】 円錐形の足部端部を備えた本発明に基づく支持ピンの詳細図。
【図９】 本発明に基づく別の支持ピンの概略的な側面図。
【図１０】 本発明に基づく支持ピンの別の実施例の概略的な側面図。
【図１１】 図９若しくは図１０の支持ピンの受容及び案内のための案内プレートの平面図。
【図１２】 本発明に基づく支持ピンの別の実施例の概略的な側面図。
【図１３】 本発明に基づく支持ピンのさらに別の実施例の概略的な側面図。
【図１４ａ】 本発明に基づく支持ピンの受容のための保持装置の概略的な断面図。
【図１４ｂ】 本発明に基づく支持ピンの受容のための保持装置の概略的な平面図。
【図１５】 図１４の保持装置の斜視図。
【図１６】 支持ピンの保持装置の別の実施例を示す図。
【符号の説明】
６ 保持構造体、 ８ 支持部材、 １０ 端部、 １１ 支持尖端、 １３ 端部、 １５ スパイラルばね、 １６ 区分、 １７ プレート、 ２０ 旋回ピン、 ２５ 保持アーム、 ２７ 保持フレーム、 ３０ 支持フランジ、 ３１ 支持面、 ３３ 凹設部、 ３４ 端部区分、 ３６ 足部、 ４０ 受容プレート、 ４２ 長孔、 ４４ 穴、 ５０ 受容部、 ６０ ホルダー、 ６２ 保持アーム、 ６４ 開口、 ６６ 中央区分、 ６８ 袋孔、 ７０ ピン、 ７１ ピン端部、 ７２ 端部区分、 ７４ 受容部、 ７５ 保持アーム、 Ａ 長手方向軸線、 Ｂ 旋回軸線、 Ｃ 中心軸線
Claims (22)
- サブストレート（１）の熱処理のための装置であって、サブストレートを支持部材（８）上に載せるチャンバー内で、支持部材がサブストレート平面に対して平行に運動可能である形式のものにおいて、支持部材（８）がサブストレート・支持尖端（１１）を有しており、サブストレート・支持尖端が第１のコーンによって形成されており、該第１のコーンが該第１のコーンに続く第２のコーンよりも大きな開き角を有していることを特徴とする、サブストレートの熱処理のための装置。
- 支持部材（８）がサブストレート（１）の中心軸線に関して半径方向に運動可能である請求項１記載の装置。
- 支持部材（８）がばね弾性的に懸架されている請求項１又は２のいずれか１項記載の装置。
- 支持部材（８）がそれぞれ１つのばね（１５）、特に扁平な螺旋ばねに結合されている請求項３記載の装置。
- 支持部材（８）が、支持部材の長手方向軸線（Ａ）に対して垂直に旋回可能である請求項１記載の装置。
- 支持部材（８）の旋回軸線（Ｂ）が長手方向軸線（Ａ）から側方へずらされている請求項５記載の装置。
- 支持部材（８）が、運動可能な保持アーム（２５）の自由端部に取り付けられている請求項１記載の装置。
- 保持アーム（２５）がサブストレート平面に対して平行に運動可能である請求項７記載の装置。
- 支持部材（８）が案内（４２）内に受容されている請求項１記載の装置。
- 案内（４２）が長孔である請求項９記載の装置。
- 支持部材（８）が支持フランジ（３０）を有している請求項１記載の装置。
- 支持フランジ（３０）が、湾曲した支持面（３１）を有している請求項１１記載の装置。
- 支持フランジ（３０）が光透過性であって、光学レンズとして形成されおり、光学レンズにより、加熱領域の光線が支持尖端（１１）とサブストレート（１）との間の接触箇所で集束されるようになっている請求項１１又は１２記載の装置。
- 運動可能、特に傾倒可能に支承された保持部材（６０）が、少なくとも３つの保持アーム（６２）及び該保持アームに取り付けられた支持部材（８）を備えている請求項１記載の装置。
- 支持部材（８）が運動可能、特に旋回可能に保持アーム（６２）に取り付けられている請求項１４記載の装置。
- 支持部材（８）が、テーパー状に先細の足部（１３）を有しており、該足部が旋回可能に受容部（２８）内に受容されている請求項１記載の装置。
- 第１のコーンが、８０°と１００°との間の開き角を有している請求項１から１６のいずれか１項記載の装置。
- 第２のコーンが、５°と４５°との間、有利には５°と２５°との間の開き角を有している請求項１から１７のいずれか１項記載の装置。
- 支持部材（８）及び／又は該支持部材（８）を保持する保持装置（２０；２５；２８；４０；５０；５２；６０）が、サブストレート半径の１／２乃至４／５、有利には２／３の半径の１つの円上に配置されている請求項１から１８のいずれか１項記載の装置。
- 支持部材（８）及び／又は該支持部材（８）を保持する保持装置（２０；２５；２８；４０；５０；５２；６０）が、少なくとも部分的に光透過性の材料から成っている請求項１から１９のいずれか１項記載の装置。
- 支持部材（８）及び／又は該支持部材（８）を保持する保持装置（２０；２５；２８；４０；５０；５２；６０）が、少なくとも部分的に仕上げ加工され、特に焼成仕上げされている請求項１から２０のいずれか１項記載の装置。
- 支持部材（８）及び／又は該支持部材（８）を保持する保持装置（２０；２５；２８；４０；５０；５２；６０）が、石英、酸化マグネシウム、酸化ジルコン、珪素、窒化珪素、炭化珪素、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化硼素、サファイア、サファール若しくはセラミックのうちの１つの材料から、若しくは該材料を組み合わせて形成されている請求項１から２１のいずれか１項記載の装置。
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