JPH02102524A - ウェハーボート - Google Patents
ウェハーボートInfo
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- JPH02102524A JPH02102524A JP25613888A JP25613888A JPH02102524A JP H02102524 A JPH02102524 A JP H02102524A JP 25613888 A JP25613888 A JP 25613888A JP 25613888 A JP25613888 A JP 25613888A JP H02102524 A JPH02102524 A JP H02102524A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、半導体ウェハー（以下ウェハーと略す）を熱
処理する際、ウェハーを保持するポートに関し、特に、
縦型反応炉によりウェハーに気相成長膜を形成しようと
する際に用いられる縦型ウェハーボートに関する。
処理する際、ウェハーを保持するポートに関し、特に、
縦型反応炉によりウェハーに気相成長膜を形成しようと
する際に用いられる縦型ウェハーボートに関する。
従来、この種の縦型ウェハーボートは、複数の円柱もし
くは角柱の支柱に溝を形成し、この溝にウェハーを差し
込んで保持する構造のものが広く用いられている。これ
は、従来、横型の拡散炉。
くは角柱の支柱に溝を形成し、この溝にウェハーを差し
込んで保持する構造のものが広く用いられている。これ
は、従来、横型の拡散炉。
気相成長炉に用いられていた横型ウェハーボートを縦に
置き換えたものである。
置き換えたものである。
また、上述の様な溝形状の保持部では、１０００℃を越
える高温でウェハーを熱処理する際ポート材質とウェハ
ーの熱容量の違いによりウェハーとポートの接触部分で
スリップ転位が多発するという問題が生じやすい事から
、支柱に突起を形成し、この突起上にウェハーを載置す
るものが考案されている（特開昭６１−１９１０１５＞
。
える高温でウェハーを熱処理する際ポート材質とウェハ
ーの熱容量の違いによりウェハーとポートの接触部分で
スリップ転位が多発するという問題が生じやすい事から
、支柱に突起を形成し、この突起上にウェハーを載置す
るものが考案されている（特開昭６１−１９１０１５＞
。
以上述べた縦型ウェハーボートでは、ウェハーに高温熱
処理を施す際、ポート材質の軟化等による変形に耐える
よう、支柱の横断面（円もしくは、方形）の面積を拡張
する事で機械強度の確保をはかっている。
処理を施す際、ポート材質の軟化等による変形に耐える
よう、支柱の横断面（円もしくは、方形）の面積を拡張
する事で機械強度の確保をはかっている。
今日の大規模集積回路装置（ＬＳＩ）製造には、シリコ
ン（Ｓｉ）ウェハーが用いられるが、Ｓｉウェハーの大
口径化が進むに伴ない、Ｓｉウェハーの重量は増加し、
かつ、ポートも大型化する。
ン（Ｓｉ）ウェハーが用いられるが、Ｓｉウェハーの大
口径化が進むに伴ない、Ｓｉウェハーの重量は増加し、
かつ、ポートも大型化する。
この様に、Ｓｉウェハーの総重量、ポート自重が増加す
るため、大口径Ｓｉウェハーを搭載する縦型ウェハーボ
ートでは機械強度確保のために、さらに、支柱数増加、
支柱（円柱、角柱）横断面積の拡大がなされている。
るため、大口径Ｓｉウェハーを搭載する縦型ウェハーボ
ートでは機械強度確保のために、さらに、支柱数増加、
支柱（円柱、角柱）横断面積の拡大がなされている。
しかし、縦型気相成長装置において、Ｓｉウェハーを搭
載した縦型ウェハーボートを回転させ、そのＳｉウェハ
ー面に平行に反応ガスを供給しようとする場合には、こ
の様な支柱が反応ガスの流゛れを乱すため、Ｓｉウェハ
ー表面に供給される反応ガス量が安定せず、得られる気
相成長膜の膜厚、添加不純物量等が著しく不均一になる
という問題が生じる。
載した縦型ウェハーボートを回転させ、そのＳｉウェハ
ー面に平行に反応ガスを供給しようとする場合には、こ
の様な支柱が反応ガスの流゛れを乱すため、Ｓｉウェハ
ー表面に供給される反応ガス量が安定せず、得られる気
相成長膜の膜厚、添加不純物量等が著しく不均一になる
という問題が生じる。
上述した従来の縦型ウェハーボートは、機械的強度のみ
に留意し、支柱となる円柱もしくは角柱の数、横断面積
を決定していた。
に留意し、支柱となる円柱もしくは角柱の数、横断面積
を決定していた。
本発明では、反応ガス流が支柱によって乱される事がな
い様横断面形状が改善されたウェハーボートを提供する
ことを目的とする。
い様横断面形状が改善されたウェハーボートを提供する
ことを目的とする。
本発明の縦型ウェハーボートは、その支柱の横断面形状
が、流線形もしくは、これに類似する扁平な楕円形であ
り、長径に対する短径の比が２７３〜１１５の範囲にあ
り、かつ、長径が２０ｍｍ〜１０胴の範囲である事を特
徴としている。また、これら断面の長径軸の延長が搭載
されたウェハーの中心を通る様構成されている事を特徴
としている。
が、流線形もしくは、これに類似する扁平な楕円形であ
り、長径に対する短径の比が２７３〜１１５の範囲にあ
り、かつ、長径が２０ｍｍ〜１０胴の範囲である事を特
徴としている。また、これら断面の長径軸の延長が搭載
されたウェハーの中心を通る様構成されている事を特徴
としている。
次に本発明について図面を参照して説明する。
第１図は、ガス流の中に種々の横断面形状の柱を置いた
時のガス流の乱れを酸化チタン（Ｔｉｌｔ）の微粒子で
可視化して調査し、その結果を模式的に示したものであ
る。第１図（ａ）、第１図（ｂ）は、従来の縦型ウェハ
ーボートに用いられる方形及び円形断面を有する支柱で
生じるガス流の乱れを示しており、支柱を介してガス流
の下流側の陰の部分では渦が発生し、ガスの滞留がみら
れた。また、方形支柱の方が滞留部分は広かった。これ
に対し、第１図（Ｃ）、第１図（ｄ）の、扁平楕円、流
線形の支柱では、渦の発生はほとんど皆無であり、ガス
の滞留は生じなかった。第１図（ａ） 、 （ｂ）に示
すような、方形２円形支柱のように陰の部分で渦が発生
し、滞留が生じると、ウェハー表面への反応ガスの供給
が滞り、この部分では形成される気相成長膜の均一性が
著しく損われる。
時のガス流の乱れを酸化チタン（Ｔｉｌｔ）の微粒子で
可視化して調査し、その結果を模式的に示したものであ
る。第１図（ａ）、第１図（ｂ）は、従来の縦型ウェハ
ーボートに用いられる方形及び円形断面を有する支柱で
生じるガス流の乱れを示しており、支柱を介してガス流
の下流側の陰の部分では渦が発生し、ガスの滞留がみら
れた。また、方形支柱の方が滞留部分は広かった。これ
に対し、第１図（Ｃ）、第１図（ｄ）の、扁平楕円、流
線形の支柱では、渦の発生はほとんど皆無であり、ガス
の滞留は生じなかった。第１図（ａ） 、 （ｂ）に示
すような、方形２円形支柱のように陰の部分で渦が発生
し、滞留が生じると、ウェハー表面への反応ガスの供給
が滞り、この部分では形成される気相成長膜の均一性が
著しく損われる。
第２図は、横断面形状が楕円で長径が１８閣の支柱につ
いて、短径／長径比（Ｒ）を変化させ、ガス下流側の支
柱壁からの滞留部の長さ（Ｌ）がどう変化するかを示し
たものである。Ｒ＝１．０は直径１８ｍｍの円柱を示し
ている。この時、Ｔｉｌｔ微粒子は水素ガス２１／―を
キャリアーガスとし、直径１．２ｍｍの細孔を通し、２
０Ｔｏｒｒの減圧下で支柱に向は流した。Ｒ＝１．０（
円柱）ではＬ＃２０皿と広い範囲の滞留がみれたが、Ｒ
値を小さくし、Ｒ＝２７３とするとＬ＝６ｍｍとなり、
Ｒ値をさらに小さく、扁平度をあげていくと、Ｌは２ｍ
ｍ程度まで減少した。水素ガス流量を０，２〜５１２７
ｍｉｎ圧力をＩＴｏｒｒ〜１気圧としても、Ｒ＜２／
３であればＬ＜１０ｎｎｎであり、滞留部は充分狭い範
囲に制御でき、ウェハーの種周辺部を除き、ウェハー表
面に均一で滞留のない反応ガス流を供給できる事が分っ
た。長径については５〜２５ｍｍの範囲で調査したが、
２０ｍｍを越えるとＬは１０閣以上と滞留部が長くなり
実用上、ウェハー面上の均一性が維持できない事が分か
った。
いて、短径／長径比（Ｒ）を変化させ、ガス下流側の支
柱壁からの滞留部の長さ（Ｌ）がどう変化するかを示し
たものである。Ｒ＝１．０は直径１８ｍｍの円柱を示し
ている。この時、Ｔｉｌｔ微粒子は水素ガス２１／―を
キャリアーガスとし、直径１．２ｍｍの細孔を通し、２
０Ｔｏｒｒの減圧下で支柱に向は流した。Ｒ＝１．０（
円柱）ではＬ＃２０皿と広い範囲の滞留がみれたが、Ｒ
値を小さくし、Ｒ＝２７３とするとＬ＝６ｍｍとなり、
Ｒ値をさらに小さく、扁平度をあげていくと、Ｌは２ｍ
ｍ程度まで減少した。水素ガス流量を０，２〜５１２７
ｍｉｎ圧力をＩＴｏｒｒ〜１気圧としても、Ｒ＜２／
３であればＬ＜１０ｎｎｎであり、滞留部は充分狭い範
囲に制御でき、ウェハーの種周辺部を除き、ウェハー表
面に均一で滞留のない反応ガス流を供給できる事が分っ
た。長径については５〜２５ｍｍの範囲で調査したが、
２０ｍｍを越えるとＬは１０閣以上と滞留部が長くなり
実用上、ウェハー面上の均一性が維持できない事が分か
った。
また、長径が１０−未満、あるいは、Ｒく１１５の場合
、滞留部は小さくできるが、１０００℃を越えるような
高温下での使用には、機械強度が不足し、仮に、直径１
００＋＋ｕｕのＳｉウェハーを７５枚、あるいは、直径
１２５ｉｎｎのＳｉウェハーを５０枚搭載できる縦型ウ
ェハーボートの場合、５本以上の支柱が必要となり、実
用上の作業性の面で不適当であった。
、滞留部は小さくできるが、１０００℃を越えるような
高温下での使用には、機械強度が不足し、仮に、直径１
００＋＋ｕｕのＳｉウェハーを７５枚、あるいは、直径
１２５ｉｎｎのＳｉウェハーを５０枚搭載できる縦型ウ
ェハーボートの場合、５本以上の支柱が必要となり、実
用上の作業性の面で不適当であった。
以上は、支柱横断面が楕円の場合について述べたが、流
線形の場合では、滞留部は、楕円の場合より若干縮小で
きるが、楕円の場合とほぼ同等であった。
線形の場合では、滞留部は、楕円の場合より若干縮小で
きるが、楕円の場合とほぼ同等であった。
以上の結果は、支柱横断面の長径軸が、ガス流の方向と
一致している場合のものである。長径軸がガス流方向と
一致しない場合は、横断面の形状にかかわらず、支柱は
ガス流を乱す作用が大きく、ウェハー表面に均一に反応
ガスを供給できなかった。
一致している場合のものである。長径軸がガス流方向と
一致しない場合は、横断面の形状にかかわらず、支柱は
ガス流を乱す作用が大きく、ウェハー表面に均一に反応
ガスを供給できなかった。
続いて、本発明の一実施例について説明する。
第３図は本発明の縦型ウェハーボートにＳｉウェハーを
搭載した時の横断面図である。支柱ｌは長径１８ｍｍＲ
＝０．５の楕円形状のものが図示したように３本用いら
れており、深さ１．５−の溝でＳｉウェハー２を保持し
ている長径軸はＳｉウェハー２の中心を通っている０反
応ガス３はＳｉウェハーの中心に向って流される。この
様な縦型ウェハーボートに直径１５０ｍｍのＳｉウェハ
ーを搭載し、第４図に示したような縦型気相成長装置を
用いてＳｉの気相エピタキシャル成長を行った。
搭載した時の横断面図である。支柱ｌは長径１８ｍｍＲ
＝０．５の楕円形状のものが図示したように３本用いら
れており、深さ１．５−の溝でＳｉウェハー２を保持し
ている長径軸はＳｉウェハー２の中心を通っている０反
応ガス３はＳｉウェハーの中心に向って流される。この
様な縦型ウェハーボートに直径１５０ｍｍのＳｉウェハ
ーを搭載し、第４図に示したような縦型気相成長装置を
用いてＳｉの気相エピタキシャル成長を行った。
Ｓｉウェハー４は第３図を用いて説明した支柱を有する
縦型ウェハーボート５に保持され、回転可能な構成とな
っている。反応ガスは、ジクロルシラン（Ｓ ｉ Ｈ２
ＣＩ！ ２）、ホスフィン（ＰＨ３）。
縦型ウェハーボート５に保持され、回転可能な構成とな
っている。反応ガスは、ジクロルシラン（Ｓ ｉ Ｈ２
ＣＩ！ ２）、ホスフィン（ＰＨ３）。
水素（Ｎ２）であり、多数の細孔を有するノズル管６か
らＳｉウェハー４の表面にほぼ平行、Ｓｉウェハー中、
心に向けて供給され、内管７の開口部８を通って外管９
に設けられた排気口１０より排気される。なお、成長温
度は１１００℃、成長圧力は２０Ｔｏｒｒであった。以
上の様にして、圧さ１０μｍ、比抵抗１０Ω・ｃｍのｎ
型エピタキシャル膜を形成した場合のウェハー面内比抵
抗分布を第５図（ａ）に示した。ウェハー面内に描かれ
ている線は、比抵抗の等しい点を結んだものである。破
線は比抵抗の設定目標値である。１０．０Ω・口を示し
、実線は１０．０Ω” ｃｍより０．５Ω’Ｃ１１ｌず
れる毎にひかれている。第５図（ｂ）は、支柱の横断面
を円形（直径１８ｍｍ）として同様のエピタキシャル成
長を行った際のウェハー内面比抵抗分布を示したもので
ある。両者を比較すると本実施例の縦型ウェハーボート
では、比抵抗はほぼ９．５〜１０．５Ω・ｃｍの範囲に
あり、極めて優れた均一性を示しているのに対し、従来
の縦型ウェハーボートでは、支柱の影の部分で比抵抗が
高くなり、非常に不均一なウェハー面内分布となってい
る。
らＳｉウェハー４の表面にほぼ平行、Ｓｉウェハー中、
心に向けて供給され、内管７の開口部８を通って外管９
に設けられた排気口１０より排気される。なお、成長温
度は１１００℃、成長圧力は２０Ｔｏｒｒであった。以
上の様にして、圧さ１０μｍ、比抵抗１０Ω・ｃｍのｎ
型エピタキシャル膜を形成した場合のウェハー面内比抵
抗分布を第５図（ａ）に示した。ウェハー面内に描かれ
ている線は、比抵抗の等しい点を結んだものである。破
線は比抵抗の設定目標値である。１０．０Ω・口を示し
、実線は１０．０Ω” ｃｍより０．５Ω’Ｃ１１ｌず
れる毎にひかれている。第５図（ｂ）は、支柱の横断面
を円形（直径１８ｍｍ）として同様のエピタキシャル成
長を行った際のウェハー内面比抵抗分布を示したもので
ある。両者を比較すると本実施例の縦型ウェハーボート
では、比抵抗はほぼ９．５〜１０．５Ω・ｃｍの範囲に
あり、極めて優れた均一性を示しているのに対し、従来
の縦型ウェハーボートでは、支柱の影の部分で比抵抗が
高くなり、非常に不均一なウェハー面内分布となってい
る。
引き続き、本発明の他の実施例について説明する。
本実施例では、一実施例と同等の縦型ウェハーポー）、
Ｓｉウェハー縦型気相成長装置を用い、反応ガスとして
モノシラン（ＳｉＨｓ）亜酸化窒素（Ｎ２０）及び窒素
（Ｎ２）を使用して成長温度８５０℃、成長圧力ＩＴｏ
ｒｒで０．８ μｍの２酸化シリコン（Ｓｉｎ２）膜の
形成を試みた。ウェハー面内の膜厚分布を測定した所、
第５図で示した比抵抗分布と極めて類似した膜厚分布が
得られ、膜厚のバラツキは、本発明の縦型ウェハーボー
トでは±４％であったのに対し、従来のものでは±１０
％以上と本発明の優位性が確かめられた。
Ｓｉウェハー縦型気相成長装置を用い、反応ガスとして
モノシラン（ＳｉＨｓ）亜酸化窒素（Ｎ２０）及び窒素
（Ｎ２）を使用して成長温度８５０℃、成長圧力ＩＴｏ
ｒｒで０．８ μｍの２酸化シリコン（Ｓｉｎ２）膜の
形成を試みた。ウェハー面内の膜厚分布を測定した所、
第５図で示した比抵抗分布と極めて類似した膜厚分布が
得られ、膜厚のバラツキは、本発明の縦型ウェハーボー
トでは±４％であったのに対し、従来のものでは±１０
％以上と本発明の優位性が確かめられた。
以上、本発明を実施例に基づき説明したが、本発明は前
記実施例に限定されるものではなく、その要旨の範囲内
で種々の変更は可能である。例えば、Ｓｉウェハーの保
持は、支柱に形成された溝にＳｉウェハーを差し込む事
でなされているが、支柱に形成された突起により保持す
る事も可能である。また、実際の気相成長例としては減
圧気相成長を挙げているが、常圧気相成長に本発明の縦
型ウェハーボートを使用する事には何ら支障はない、ま
た、ポートの材質としては石英が一般的であるが、その
他、炭化ケイ素、多結晶シリコンを用いる事も可能であ
る。
記実施例に限定されるものではなく、その要旨の範囲内
で種々の変更は可能である。例えば、Ｓｉウェハーの保
持は、支柱に形成された溝にＳｉウェハーを差し込む事
でなされているが、支柱に形成された突起により保持す
る事も可能である。また、実際の気相成長例としては減
圧気相成長を挙げているが、常圧気相成長に本発明の縦
型ウェハーボートを使用する事には何ら支障はない、ま
た、ポートの材質としては石英が一般的であるが、その
他、炭化ケイ素、多結晶シリコンを用いる事も可能であ
る。
以上説明したように、本発明は、縦型気相成長装置に用
いられる縦型ウェハーボートの支柱の横断面形状を、従
来の円形もしくは方形から楕円もしくは流線形にする事
によって、形成される気相成長膜の膜質（膜厚、比抵抗
等）を極めて均一なものとする事ができる。
いられる縦型ウェハーボートの支柱の横断面形状を、従
来の円形もしくは方形から楕円もしくは流線形にする事
によって、形成される気相成長膜の膜質（膜厚、比抵抗
等）を極めて均一なものとする事ができる。
第１図（ａ）〜（ｄ）は本発明の詳細な説明するため、
各種横断面形状の支柱で生じるガス流の乱れの概略を示
した図、第２図は、支柱の扁平度に対する、ガス流の滞
留部の長さの依存性を示した図、第３図は、本発明の一
実施例の横断面図、第４図は、一実施例で用いられる縦
型気相成長装置の縦断面図、第５図（ａ） （ｂ）はそ
れぞれ、本発明の一実施例による縦型ウェハーボートと
従来の縦型ウェハーボートを用い、Ｓｉの気相エピタキ
シャル成長を行った際の比抵抗のウェハー面内分布を示
した図である。 ｌ・・・・・・支柱、２・・・・・・Ｓｉウェハー ３
・・・・・・反応ガス流、４・・・・・・Ｓｉウェハー
５・・・・・・縦型ウェハーボート、６・・・・・・
ノズル管、７・・・・・・内管、８・・・・・・開口部
、９・・・・・・外管、１０・・・・・・排気口、１１
・・・・・・加熱装置。 代理人 弁理士 内 原 音 θ ／！？ θ、４ 〃Δ ρ、Ｂ ｌ 第７回 肩 楕Ｍ並 ｒ（ｌ） Ｍ５図 Ｆ支社 （Ｉ））
各種横断面形状の支柱で生じるガス流の乱れの概略を示
した図、第２図は、支柱の扁平度に対する、ガス流の滞
留部の長さの依存性を示した図、第３図は、本発明の一
実施例の横断面図、第４図は、一実施例で用いられる縦
型気相成長装置の縦断面図、第５図（ａ） （ｂ）はそ
れぞれ、本発明の一実施例による縦型ウェハーボートと
従来の縦型ウェハーボートを用い、Ｓｉの気相エピタキ
シャル成長を行った際の比抵抗のウェハー面内分布を示
した図である。 ｌ・・・・・・支柱、２・・・・・・Ｓｉウェハー ３
・・・・・・反応ガス流、４・・・・・・Ｓｉウェハー
５・・・・・・縦型ウェハーボート、６・・・・・・
ノズル管、７・・・・・・内管、８・・・・・・開口部
、９・・・・・・外管、１０・・・・・・排気口、１１
・・・・・・加熱装置。 代理人 弁理士 内 原 音 θ ／！？ θ、４ 〃Δ ρ、Ｂ ｌ 第７回 肩 楕Ｍ並 ｒ（ｌ） Ｍ５図 Ｆ支社 （Ｉ））
Claims (2)
- （１）縦型反応管内にほぼ水平に積み重ねる様保持され
、かつ回転するシリコンウェハーの表面にほぼ平行に反
応ガスが供給される気相成長装置に使用される縦型ウェ
ハーボートにおいて、該縦型ウェハーボートの支柱の横
断面形状が楕円もしくは流線形である事を特徴とするウ
ェハーボート - （２）前記支柱横断面の楕円もしくは流線形の長径に対
する短径の比が２／３〜１／５の範囲にあり、かつ、長
径の軸が保持しているシリコンウェハーの中心を通る事
を特徴とする請求項１記載のウェハーボート
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25613888A JPH02102524A (ja) | 1988-10-11 | 1988-10-11 | ウェハーボート |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25613888A JPH02102524A (ja) | 1988-10-11 | 1988-10-11 | ウェハーボート |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02102524A true JPH02102524A (ja) | 1990-04-16 |
Family
ID=17288432
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25613888A Pending JPH02102524A (ja) | 1988-10-11 | 1988-10-11 | ウェハーボート |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02102524A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0807961A1 (en) * | 1996-05-17 | 1997-11-19 | Asahi Glass Company Ltd. | Vertical wafer boat |
| JP2007221000A (ja) * | 2006-02-17 | 2007-08-30 | Hitachi Kokusai Electric Inc | 基板処理装置 |
| JP2009176784A (ja) * | 2008-01-22 | 2009-08-06 | Covalent Materials Tokuyama Corp | 薄膜エピタキシャルウェーハの製造方法 |
-
1988
- 1988-10-11 JP JP25613888A patent/JPH02102524A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0807961A1 (en) * | 1996-05-17 | 1997-11-19 | Asahi Glass Company Ltd. | Vertical wafer boat |
| JP2007221000A (ja) * | 2006-02-17 | 2007-08-30 | Hitachi Kokusai Electric Inc | 基板処理装置 |
| JP2009176784A (ja) * | 2008-01-22 | 2009-08-06 | Covalent Materials Tokuyama Corp | 薄膜エピタキシャルウェーハの製造方法 |
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