JP4987580B2

JP4987580B2 - 縦型ウエハボート

Info

Publication number: JP4987580B2
Application number: JP2007154748A
Authority: JP
Inventors: 俊広山口; 毅稲葉; 卓羽田; 浩昌佐藤; 達也田中; 由紀恵大塚
Original assignee: Covalent Materials Corp
Current assignee: Coorstek KK
Priority date: 2007-06-12
Filing date: 2007-06-12
Publication date: 2012-07-25
Anticipated expiration: 2027-06-12
Also published as: JP2008311254A

Description

本発明は、縦型ウエハボートに関し、特にパーティクルの発生を抑制すると共に、パーティクルのウエハ表面への付着を抑制する縦型ウエハボートに関する。

半導体製造工程におけるＣＶＤ等のウエハ熱処理プロセス、例えば縦型熱処理炉において、縦型ウエハボートが広く用いられている。
この縦型ウエハボートは、例えば図８に示すように、成膜処理されるウエハＷを搭載するための棚部２ａ、３ａ，４ａが形成された複数本の支柱２，３，４と、前記支柱２，３，４の上下端部を固定する天板５及び底板６とから構成されている。
そして、前記縦型ウエハボート１の棚部２ａ、３ａ，４ａに複数枚のウエハＷを搭載し、ウエハＷが搭載された縦型ウエハボート１を縦型熱処理炉に収容することによって、所定の熱処理がなされる。

この熱処理工程において、熱処理されるウエハＷが縦型ウエハボート１の棚部と接触することによってその一部が欠損し、パーティクルが発生する。この発生したパーティクルは直下に支持された他のウエハＷ上に堆積し、良好なＣＶＤ膜の形成を阻害することが知られている。そのため、熱処理工程おいて、パーティクルのウエハへの付着を抑制することは極めて重要である。

このパーティクルのウエハへの付着を抑制する技術として、熱処理されるウエハを支持する部分の形状を改良することによりパーティクルの付着を抑制した縦型ウエハボートが、特許文献１において提案されている。
この特許文献１において提案された縦型ウエハボートを図９に基づいて説明する。この縦型ウエハボート１は図８に示される縦型ウエハボートと同様に、天板と底板間に複数本の支柱を所定間隔をおいて立設した構造を有している。尚、図９にあっては支柱２，４のみを示している。

この縦型ウエハボート２０の特徴的構成は、ウエハＷの端縁部を上面で支持する支持部（棚部）２１、２２及び該棚部２１，２２の下部に受け段部２３，２４を設け、該支持部２１，２２外周縁よりも外方に延出する受け面２３ａ，２４ａを該受け段部２３，２４の上面に形成した点にある。

このように、前記支持部２１，２２の外周縁よりも外方に延出する受け面２３ａ，２４ａを形成したことにより、縦型ウエハボート２０とウエハＷとの接触によって発生し重力によって下方に落下するパーティクルは、前記受け面２３ａ，２４ａによって受け止められる。その結果、前記パーティクルが下方に位置する他のウエハ上に落下、付着するという不都合を回避でき、良好なＣＶＤ膜を形成することができる。

特開２００２−２１７２７５号公報

ところで、前記した特許文献１に記載の縦型ウエハボートにあっては、発生したパーティクルが下方に落下しないようにする対策はなされているが、これは決して十分なものとは言えず、またパーティクル自体の発生を抑制する対策は十分になされていない。
即ち、ウエハの外周部が支持部（棚部）に相当の面積で摺接（当接）しているため、パーティクルの発生自体は、図８に示す棚部上にウエハを搭載する場合と何ら変らないものであった。
そして、この相当量のパーティクルに対する受け面２３ａ，２４ａの設計が十分とは言えず、ウエハへのパーティクル落下を完全に防止することは困難であった。

また、前記した特許文献１記載の縦型ウエハボートの支持部では、図９に示すようにウエハが搭載されない領域ＳにもＣＶＤ膜が形成、付着する。
そして、縦型ウエハボートを繰り返し使用した際、前記領域Ｓ上をウエハ下面が摺接（当接）すると、前記領域Ｓ上に付着したＣＶＤ膜を剥離させ、パーティクルの発生につながっていた。

更に、前記した特許文献１に記載の縦型ウエハボートにあっては、図８に示す縦型ウエハボートと同様に、ウエハ下面の外周部が支持部に相当面積で摺接（当接）しているため、ウエハ下面の外周部にＣＶＤ膜が形成されない部分（いわゆるロッドマーク）が大きく形成される。そのため、後工程に悪影響を及ぼし半導体素子に用いることができる領域をより大きくしたいという要請を満足させるものではなかった。

本発明は、上記技術的課題を解決するためになされたものであり、パーティクルの発生自体を抑制すると共に発生したパーティクルのウエハ表面への付着を顕著に抑制でき、更にいわゆるロッドマークを極力小さくすることができる縦型ウエハボートを提供することを目的とするものである。

本発明は上記目的を達成するために成されたものであり、本発明にかかる縦型ウエハボートは、成膜処理されるウエハを搭載するための棚部が形成された複数本の支柱と、前記支柱の上下端部を固定する天板及び底板とを備え、前記棚部が、前記支柱の側面から延設された延設部と、この延設部の上面に突出して形成されたウエハ載置部と、前記ウエハ載置部よりも支柱側の延設部の上面に、前記ウエハ載置部よりも低い高さに突出して形成されたウエハ非載置部とを有し、前記ウエハ載置部が、前記延設部の上面の中央部分に突出して、平面視上、三角形状、半円形状、半楕円形状のいずれかの形状に形成され、かつ、前記延設部の上面の表面粗さＲａが１μｍ以上に形成され、前記ウエハ載置部上面の表面粗さＲａが０．２μｍ〜０．５μｍに形成され、前記ウエハ非載置部の上面の表面粗さＲａが１μｍ以上に形成され、更に、前記ウエハ載置部上面の面積が３〜１５ｍｍ^２に形成されていることを特徴としている。

このようにウエハ非載置部が、前記ウエハ載置部よりも低く、かつ延設部の上面より高い位置に形成されるため、搭載されるウエハの摺接が抑制され、パーティクルの発生自体を抑制することができると共に、ウエハ非載置部に落下するパーティクルの移動自由度が小さく、より確実にウエハ非載置部において、パーティクルを捕獲することができる。
また、ウエハ載置部が延設部の上面に突出して形成されているため、この３６０°下方外周域の延設部上面で発生したパーティクルを受け止めることができ、下方に落下し、他のウエハへの付着を抑制することができる。更に、前記棚部の一部にウエハ載置部が形成されるため、ウエハ下面の外周部にＣＶＤ膜が形成されない部分（いわゆるロッドマーク）を、小さなものとすることができる。

特に、前記ウエハ載置部が、前記延設部の上面の中央部分に突出して、平面視上、三角形状、半円形状、半楕円形状のいずれかの形状に形成されているため、前記延設部の上面によって、発生したパーティクルを受け止める確率が向上すると共に、搭載されるウエハをより安定して保持することができる。

また、延設部の上面の表面粗さＲａが１μｍ以上に形成されているため、延設部に付着するＣＶＤ膜の剥離が抑制され、パーティクルの発生を抑制することができる。
また、前記ウエハ載置部上面の表面粗さＲａが０．２μｍ〜０．５μｍに形成されているため、ウエハのスリップの発生がより抑制される。
更に、前記ウエハ非載置部の上面の表面粗さＲａが１μｍ以上に形成されるため、ウエハ非載置部の上面に付着するＣＶＤ膜の剥離が抑制され、パーティクルの発生を抑制することができる。
また、前記ウエハ載置部上面の面積が３〜１５ｍｍ^２に形成され、従来のウエハ載置部比べて小面積に形成されているため、ウエハＷに対する引掻き、あるいはウエハの擦れを抑制でき、ウエハが欠損することによって生じるパーティクルの発生を抑制することができる。また、前記したように、ウエハ載置部が小面積に形成されているため、ウエハの下面に形成される、いわゆるロッドマークを小さくすることができる。

更に、前記ウエハ非載置部の最も短い幅が、前記ウエハ載置部の最も長い幅以上の寸法をもって形成されていることが望ましい。
ひこのように構成されているため、ウエハ搭載時に、ウエハ載置部上にパーティクルが存在する場合にも、ウエハ非載置部で前記パーティクルを受け止めることができ、前記パーティクルの落下を防止することができる。

更にまた、前記ウエハ載置部の幅が前記支柱の幅よりも小さな寸法に形成され、かつ前記延設部の幅が支柱の幅よりも大きな寸法をもって形成されていることが望ましい。
延設部の上面でパーティクルを受け止めることができる確率が向上し、前記パーティクルの落下をより防止することができる。

本発明によれば、パーティクルの発生自体を抑制すると共に発生したパーティクルのウエハ表面への付着をより効果的に抑制でき、更にいわゆるロッドマークを極力小さくすることができる縦型ウエハボートを得ることができる。

以下に、本発明にかかる一実施形態について、図１乃至図４に基づいて説明する。尚、図１は本発明の一実施形態にかかる縦型ウエハボートの棚部を示す要部拡大図、図２は図１に示した縦型ウエハボートの棚部の側面図、図３は図１に示した棚部の断面図、図４は図１に示した棚部の平面図である。

本発明の一実施形態にかかる縦型ウエハボートは、基本的には、図８に示した縦型ウエハボート１と同様に、成膜処理されるウエハＷを搭載するための棚部が形成された複数本の支柱２，３，４と、前記支柱２，３，４の上下端部を固定する天板５及び底板６とを備えている。
従来の縦型ウエハボートと本発明の一実施形態にかかる縦型ウエハボートとは、棚部の形状が異なっている。そのため、この実施形態の説明では棚部について詳述し、その他の構成の説明は省略する。また、夫々の支柱２，３，４の棚部は同一形状であるため、支柱２に形成された一つの棚部について説明する。

図１に示すように、棚部１０は、支柱２の側面から延設された延設部１１と、この延設部１１の上面部に形成されたウエハ載置部１２と、前記延設部１１の上面部上であって、前記ウエハ載置部１２の支柱２側に突出して形成されたウエハ非載置部１３とを備えている。
すなわち、前記ウエハ非載置部１３は、前記ウエハ載置部１２よりも支柱２側の延設部の上面に、前記ウエハ載置部１２よりも低く、かつ延設部の上面より高く形成されている。
このような構成となっているため、ウエハ非載置部１３に落下するパーティクルの移動自由度が小さく、より確実にウエハ非載置部１３において、パーティクルを捕獲することができる。

前記延設部１１は、図４に示すように平面視上矩形形状に形成され、その先端両端部に面取り部１１ａが形成されている。またこの前記延設部１１の上面１１ｂは平面として形成され、この上面１１ｂは、後述ようにウエハＷが載置されないため、表面粗さはＲａ１μｍ以上に形成されている。このように表面粗さＲａが１μｍ以上に形成されているため、延設部１１に付着するＣＶＤ膜の剥離が抑制され、パーティクルの発生を抑制することができる。

また、この延設部１１の上縁部１１ｃ１〜１１ｃ５は曲面加工され、搭載されたウエハが熱処理中に変形し、前記延設部１１の上縁部１１ｃ１〜１１ｃ５に接触した場合にも、スリップの発生が抑制されるように成されている。
尚、前記延設部１１の下縁部１１ｄ１〜１１ｄ５（１１ｄ４，１１ｄ５は図示せず）についても、前記延設部１１の上縁部１１ｃ１〜１１ｃ５と同様に、曲面加工しても良い。

また、前記ウエハ載置部１２は前記延設部１１の中央部分に突出して形成され、その上面１２ａの面積は３〜１５ｍｍ²に形成されている。
従来の縦型ウエハボート１の棚部２ａ，３ａ，４ａ（ウエハが搭載される部分）の面積は、一般的に３０〜１２０ｍｍ²程度に形成されている。
これに比べてウエハ載置部１２は小面積に形成されているため、ウエハＷに対する引掻き、あるいはウエハＷの擦れを抑制でき、ウエハＷが欠損することによって生じるパーティクルの発生を抑制することができる。また、前記したように、ウエハ載置部１２は小面積に形成されているため、ウエハＷの下面に形成される、いわゆるロッドマークを小さくすることができる。

また、前記ウエハ載置部１２の上面１２ａは、図４に示すように、平面視上、載置されたウエハの内周部側から外周部側に向けてウエハＷとの接触面積が増大するように、略三角形状に形成されている。この上面１２ａの頂角θは、５０度〜１２０度が好ましい。
このように、ウエハ載置部１２の上面１２ａが載置されたウエハＷの内周部側から外周部側に向けてウエハＷとの接触面積が増大するように形成されているため、小面積での支持に関わらず搭載されたウエハＷをより安定して支持することができる。

尚、前記上面は必ずしも三角形状である必要はなく、搭載されるウエハＷの内周部側から外周部側に向けてウエハとの接触面積が増大する形状であれば良く、例えば、半円状、半楕円状の形状であっても良い。

更に、このウエハ載置部１２の上面１２ａの表面粗さＲａは、０．２〜０．５μｍに形成さている。これにより、ウエハのスリップの発生がより抑制される。
また、前記上面１２ａは、図３に示すように、前記延設部１１の上面１１ａから０．８ｍｍ〜２ｍｍの高さｔ１に形成され、前記上面１２ａと前記延設部１１の上面１１ａとは平行な面として形成されている。
前記上面１２ａが延設部１１の上面１１ａから０．８ｍｍ以下の場合、搭載されたウエハが熱処理中に変形し、前記延設部１１の上縁部１１ｃ１〜１１ｃ５に接触し、スリップが発生する虞があるためである。一方、前記上面１２ａが延設部１１の上面から２ｍｍを超えると、パーティクルが延設部１１の上面１１ａに捕獲され難く、下方に位置するウエハ上に落下し、付着する確率が高まるためである。

また、搭載されたウエハが延設部１１の上縁部１１ｃ１〜１１ｃ５と接触を防止するために、ウエハ載置部１２の上面１２ａの上縁部と延設部１１の上縁部１１ｃ１〜１１ｃ５との距離Ｌ１が２ｍｍ以上、１０ｍｍ以下であることが望ましい。
この距離Ｌ１が２ｍｍ未満であると落下するパーティクルを延設部１１が受ける確率が少なからず低下し、一方、この距離Ｌ１が１０ｍｍを超えると、搭載されたウエハが熱処理中に変形し、前記延設部１１の上縁部１１ｃ１〜１１ｃ５に接触する虞があるためである。

また、ウエハ載置部１２の前側部１２ｂ（ウエハ載置部１２の内側側面）は、搭載されたウエハＷが熱処理中に変形し、接触した際の負荷を軽減し、スリップの発生を抑制するため、半径０．５ｍｍ〜８ｍｍの曲面に形成されている。

また、ウエハ非載置部１３は、前記ウエハ載置部１２よりも支柱２側の延設部１１の上面に、突出して形成されている。また、ウエハ載置部１２の上面１２ａとウエハ非載置部１３の上面との間には斜面部１４が形成されている。
このウエハ非載置部１３は，図４に示すように、平面視上、略三角形状に形成されたウエハ載置部１２に続いて略台形形状に形成されている。即ち、前記ウエハ載置部１２の最大幅Ｂ１（ウエハ載置部の支柱側の上縁部寸法）以上の幅（ウエハ非載置部のウエハ載置部側の上縁部寸法）Ｂ２を有した台形形状に形成されている。

このように、略三角形状に形成されたウエハ載置部１２に続いて、略台形形状に形成されたウエハ非載置部１３が形成され、全体形状として略扇形に形成される。
そのため、ウエハ搭載時に、ウエハ載置部１２上にパーティクルが存在する場合にも、ウエハ搭載方向奥側のウエハ非載置部１３で前記パーティクルを受け止めることができ、前記パーティクルの落下を防止することができる。
尚、前記ウエハ非載置部１３は台形形状である必要はなく、搭載されるウエハの内周部側から外周部側に向けて拡がる形状であれば良く、例えば、円弧状形状であっても良い。

更に、このウエハ非載置部１３の上面１３ａ平面として形成され、この上面１３ａにはウエハＷが載置されないため、表面粗さはＲａ１μｍ以上に形成されている。このように表面粗さＲａが１μｍ以上に形成されているため、ウエハ非載置部１３の上面１３ａに付着するＣＶＤ膜の剥離が抑制され、パーティクルの発生をより抑制することができる。

また、ウエハ非載置部１３の上面１３ａは、図３に示すように、延設部１１の上面１１ａと前記ウエハ載置部１２の上面１２ａ高さの略中位に形成され、前記ウエハ載置部１２の上面１２ａから０．２〜０．５ｍｍ低い寸法ｔ２に形成されている。また、前記ウエハ非載置部１３の上面１３ａと前記ウエハ載置部１２の上面１２ａとは平行な面として形成されている。
前記上面１３ａがウエハ載置部１２の上面１２ａから０．２ｍｍ未満の低い場合には、ウエハ載置部１２の上面１２ａにウエハを搭載する際、ウエハＷが摺接（当接）し、前記ウエハ非載置部１３の上面１３ａ上に付着したＣＶＤ膜を剥離させ、パーティクルを発生させる虞があるためであり、パーティクルの落下防止効果が低減する傾向にある。また、ウエハ搭載時にウエハＷの外周側面が当接し、ウエハＷの外周側面に傷を与える虞がある。
尚、前記上面１３ａがウエハ載置部１２の上面１２ａから１ｍｍを超えて低い場合には、より確実なパーティクル防止効果が低減する傾向にある。

次に、本発明の一実施形態にかかる縦型ウエハボートの第一乃至第三の変形例について、図５乃至図７に基づいて説明する。なお、図５乃至図７は、図４に相当する図であって、棚部の平面図である。

図５に示された第１の変形例は、図４に示した延設部１１の先端両端部に形成された面取り部１１ａに代えて、延設部１１の上面（延設部１１の先端形状）をウエハ載置部１２の端部形状と相似する断面曲線状になしたものであり、熱容量、熱応力を考慮した支柱設計とすることができる。

また、図６に示された第２の変形例は、延設部１１の幅Ｂ４を支柱の幅Ｂ３よりも大きく形成したものである。このように構成することにより、延設部の上面、ウエハ非載置部１３の上面でパーティクルを受け止めることができる確率が向上し、前記パーティクルの落下をより防止することができる。

更に、図７に示された第３の変形例は、図４に示した延設部１１の先端両端部に形成された面取り部１１ａに代えて、延設部１１の上面を半円状になしたものであり、また幅Ｂ４を支柱の幅Ｂ３よりも大きく形成したものである。
第２の変形例と同様に、延設部の上面、ウエハ非載置部１３の上面でパーティクルを受け止めることができる確率が向上し、前記パーティクルの落下をより防止することができる。

尚、本発明において、この縦型ウエハボート１の基材は特に限定されないが、例えば、ＳｉＣ（炭化ケイ素）基材を用いることができ、ＳｉＣ（炭化ケイ素）基材としては、ＳｉＣの成形体を高温で熱処理した再結晶質のＳｉＣ、あるいはＳｉＣと炭素からなる成形体に溶融シリコンを含浸させた反応焼結ＳｉＣ、または上記した基材にＣＶＤによるＳｉＣコートを施した基材を適宜使用できる。

図１は本発明の一実施形態にかかる縦型ウエハボートの棚部を示す要部拡大図である。図２は図１に示した縦型ウエハボートの棚部の側面図である。、図３は図１に示した棚部の断面図である。図４は図１に示した棚部の平面図である。図５は、図４に相当する図であって、本発明の第１の変形例を示す図である。図６は、図４に相当する図であって、本発明の第２の変形例を示す図である。図７は、図４に相当する図であって、本発明の第３の変形例を示す図である。図８は、従来の縦型ウエハボートを示す斜視図である。図９は従来の棚部を示す断面図である。

符号の説明

１縦型ウエハボート
２，３，４支柱
２ａ，３ａ，４ａ棚部
５天板
６底板
１０棚部
１１延設部
１１ａ面取り部
１１ｂ上面
１２ウエハ載置部
１２ａウエハ載置部の上面
１３ウエハ非載置部
１３ａウエハ非載置部の上面
ｔ１上面１２ａからの上面１３ａの高さ
Ｌ１上面１２ａ上縁部と上面１１ａの上縁までの距離
Ｂ１ウエハ載置部の最大幅
Ｂ２ウエハ非載置部の最小幅
Ｂ３支柱の幅
Ｂ４延設部の幅
Ｗウエハ

Claims

成膜処理されるウエハを搭載するための棚部が形成された複数本の支柱と、前記支柱の上下端部を固定する天板及び底板とを備え、
前記棚部が、前記支柱の側面から延設された延設部と、この延設部の上面に突出して形成されたウエハ載置部と、前記ウエハ載置部よりも支柱側の延設部の上面に、前記ウエハ載置部よりも低い高さに突出して形成されたウエハ非載置部とを有し、
前記ウエハ載置部が、前記延設部の上面の中央部分に突出して、平面視上、三角形状、半円形状、半楕円形状のいずれかの形状に形成され、
かつ、前記延設部の上面の表面粗さＲａが１μｍ以上に形成され、前記ウエハ載置部上面の表面粗さＲａが０．２μｍ〜０．５μｍに形成され、前記ウエハ非載置部の上面の表面粗さＲａが１μｍ以上に形成され、
更に、前記ウエハ載置部上面の面積が３〜１５ｍｍ^２に形成されていることを特徴とする縦型ウエハボート。
前記ウエハ載置部が、平面視上、頂角が５０°〜１２０°の三角形状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の縦型ウエハボート。
前記ウエハ載置部の前側部が、半径０．５ｍｍ〜８ｍｍの曲面に形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の縦型ウエハボート。
前記ウエハ非載置部の最も短い幅が、前記ウエハ載置部の最も長い幅以上の寸法をもって形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の縦型ウエハボート。
前記ウエハ載置部の幅が前記支柱の幅よりも小さな寸法に形成され、かつ前記延設部の幅が支柱の幅よりも大きな寸法をもって形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の縦型ウエハボート。