JPH0541358A - 半導体ウエハ用ボート - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】半導体ウエハに対する成膜，酸化，拡散等の処
理時にウエハを装荷する石英ガラスのボート内の処理用
ガスの流れを改善して、ウエハ面内の処理の均一性を高
める。 【構成】１対の端部部材と、両者を相互に連結する複数
個の棒状の連結部材と、これらに直角な姿勢で取り付け
た多数個のウエハ支承部材とによってボートを構成し、
ウエハ支承部材の外周を円形に形成して外周の一部から
内側に延びる開口を設け、この開口部にウエハ装荷手段
を出入させながらウエハをウエハ支承部材の外周部の内
側の上に載置した状態でボートに装荷することにより、
処理用ガスがボートの外周側から内側に流れてウエハの
周縁部に接触する以前にウエハ支承部材の外周部により
この流れの方向を安定化させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は種々のウエハプロセスに
際して半導体ウエハを装荷すべき石英ガラスからなるボ
ート，とくに縦形装置を用いるＣＶＤ法による成膜や酸
化や拡散等の工程に適する半導体ウエハ用ボートに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、ウエハプロセスではふつ
う多数のウエハをまとめてバッチ処理するが、この際の
処理をウエハごとのばらつきが少なくかつ各ウエハ面内
で均一になるように清浄なふん囲気内で施す必要がある
ので、かかる要求に適した構造と材料のボートにウエハ
を装荷して成膜，酸化，拡散等用の装置に装入するのが
通例である。図３はこのボートの代表的な従来例を示す
ものである。

【０００３】図３のボート20は縦形ＣＶＤ装置に適する
もので、図はこれを縦に半分に切断した状態の断面で示
す。図示のように、ボート20は上下１対の端部部材21と
22を複数個の連結部材23により相互に連結した構造のも
ので、いずれの部材にも高温に耐えかつ装置内ふん囲気
を汚染するおそれが少ない石英ガラスが用いられる。端
部部材21と22はこの例のように縦形装置用の場合は円板
状に形成される。連結部材23は方形や円形断面の棒状に
形成されてふつう４個程度設けられるが、端部部材21と
22を連結するほかにウエハ１を担持する役目を兼ねるの
で、端部部材の円板の図では右半分の方に片寄せて分布
配置され、かつウエハ１を受けるための溝23ａがこれに
多数切られる。ウエハ１はこのボート20に対し図のｘで
示す方向に出入され、連結部材23の溝23ａの相互間であ
る爪23ｂの上面に図のようにこの例では水平な姿勢で載
置された状態で装荷される。

【０００４】このボート20はもちろんウエハ１のサイズ
に適した寸法に形成され、ふつうは数十〜百数十個のウ
エハ１を装荷できるように連結部材23に溝23ａが切られ
る。縦形装置の場合、ボート20は装置の図示しない縦形
の石英管内にその端部部材21を下にして保温管等の上に
載置した状態で装入され、この石英管内に図で矢印Ｇで
示す縦方向に通流されるふつうは高温のガスのふん囲気
内でウエハ１に対して成膜，酸化，拡散等の所定の処理
が施される。多数個並べて装荷されたウエハ１の周縁の
すぐ外側に処理ガスが一定の流速でかつ周方向のむらな
く流れるので、ウエハ１に対する処理速度を上下方向の
装入位置に関せず一定化しかつ各ウエハ面内でほぼ均一
化することができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述のような従来のボ
ート20でも、それに装荷した多数個のウエハ１に対して
ほぼ均等な処理を施すことが可能であるが、各ウエハ１
の面内の処理の均一性に関しては必ずしも充分でなく、
処理の内容により程度は若干異なるがウエハ１のとくに
周縁部に対する処理速度がその面内の他の部分に対する
処理速度とかなり違って来る問題がある。

【０００６】例えば、縦形ＣＶＤ装置内で図３のボート
20を用いてウエハ１に減圧ＣＶＤ法により高温酸化膜を
成膜した場合、周縁部の数〜十数mmの範囲内で膜厚が面
内の他部分より厚くなる傾向があり、ウエハ面内の膜厚
のばらつきを±５〜７％以下に管理するのは非常に困難
である。膜厚のばらつきがこの程度あっても差し支えな
い場合もあるが、集積回路装置の高集積化が進んで来る
と僅かな膜厚の差でもその特性に影響を与えやすく、ウ
エハの周縁部でチップ不良が発生して歩留まりの低下を
招く結果となりやすい。

【０００７】このため、本発明は成膜，酸化，拡散等の
半導体処理のウエハ面内の均一性が向上するように半導
体ウエハ用ボートを改良することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この目的は本発明によれ
ば、１対の端部部材と、両端部部材を相互に連結する棒
状の複数個の連結部材と、外周が円形に形成され外周の
一部から内側に延びる開口を備えかつ外周部において連
結部材に直角な姿勢で取り付けられた複数個のウエハ支
承部材とにより石英ガラスのボートを構成し、ウエハ装
荷手段をウエハ支承部材の開口部から出入させながらウ
エハをウエハ支承部材の外周部の内側に載置した状態で
装荷できるようにすることによって達成される。

【０００９】なお、上記の本発明によるボートは成膜，
酸化，拡散等用の縦形の処理装置に好適であって、この
際にはボートをそのウエハ支承部材を水平方向にした姿
勢で装置内に装入してウエハをウエハ支承部材の上面に
水平な姿勢で装荷した状態で使用される。また、ウエハ
支承部材は外周の一部が開口した環状，ないしは馬蹄形
状に形成するのが有利であり、この態様ではウエハ装荷
手段をその開口部から出入させながらウエハが周縁部を
その内周部の上に載置した状態で装荷される。さらに、
ウエハ支承部材のウエハが載置される表面部分にはウエ
ハの厚みにほぼ相当する凹みを設けてウエハとウエハ支
承部材の表面を揃えるのが、ウエハ面内の処理速度を均
一化する上で望ましい。

【００１０】

【作用】本発明は、従来のように処理速度がウエハ面内
の周縁部と他部分とで異なって来るのはボートの外側を
流れる処理用ガスがウエハの周縁においてウエハの並ぶ
方向からウエハに平行な方向に回り込むためである点に
着目して、前項の構成にいうようにウエハのボートへの
装荷をウエハ支承部材の外周部の内側にウエハを載置し
た状態で行なうことにより、ウエハの周縁の外側に必ず
ウエハ支承部材の外周部を置いて上述のガスの回り込み
がウエハ支承部材の周縁で起こってウエハの周縁では起
こらないようにして問題を解決するものである。

【００１１】さらに本発明は、ボートに対するウエハの
装入，装出を能率的ないし自動的に行なえるようにする
ため、前項の構成にいうようにウエハ支承部材をその円
形の外周の一部から内側の方に延びる開口を備えた形状
に形成することにより、この開口部からウエハ装荷手段
を出入させながらウエハを容易にボート内に装入し、な
いしはそれから装出できるようにしたものである。

【００１２】

【実施例】以下、図を参照しながら本発明の実施例を具
体的に説明する。図１は本発明による半導体ウエハ用ボ
ートの一実施例の構造図であり、同図(a) はその側面
図，同図(b) はそのＸ−Ｘ矢視断面に相当する横断面図
である。図２は処理用ガスの流れを示す図１(b) のＲ−
Ｒ矢視断面に相当する要部拡大図である。なお、以下に
説明する実施例ではボートは縦形の処理装置用で、かつ
ウエハ支承部材がその円形の外周の一部が開口された環
状に形成されるものとする。

【００１３】図１に示された本発明によるボート10は同
図(a) からわかるように従来と同様に１対の端部部材11
と12，およびこれらを相互に連結する棒状の複数個，こ
の例では４個の連結部材13を備えるほか、連結部材13に
対し直角な姿勢で並べて取り付けられた多数個のウエハ
支承部材を備えてなり、もちろんこれら部材のすべてに
石英ガラスが用いられる。

【００１４】上下の端部部材11と12はいずれも円形板状
に形成され、下側の端部部材11には縦形処理装置の保温
管等の上にボート10を載置するための座11ａが下面に例
えば３個設けられる。細長い棒状の連結部材13は本発明
ではその断面形状を図１(b)に示すように端部部材11や1
2の周縁の方向にやや長い方形に形成するのがよく、両
端部部材11と12をそれらの外周部において相互にかつ強
固に連結する。ウエハ支承部材14は図１(b) に示すよう
に端部部材11や12と同じ円形の外周をもつ環状に形成さ
れ、かつその外周の一部にウエハ装荷手段２を出入させ
るため環の内側に通じる開口15を備え、その外周部にお
いて連結部材13に対し直角な姿勢で取り付けられる。こ
のウエハ支承部材14の図１(a) に示す厚みｔは２〜３mm
もあればよく、その相互間隔Ｓは使用するウエハ装荷手
段２により異なるが数〜10mm程度とされる。また、図１
(b) に示す開口15の幅ｗはこれもウエハ装荷手段２によ
り異なるがふつう20mm程度とされる。

【００１５】以上のように構成されたボート10には数十
〜百数十個のウエハ１が装荷され、これに応じた個数の
ウエハ支承部材14が設けられる。図１ではウエハ１とウ
エハ装荷手段２が細線で示されており、図示のウエハ装
荷手段２は例えばウエハ自動装出入機の先端操作部であ
るフォークであり、図１(b) に示すようにその上面に小
さな吸着孔2aを備え、ウエハ１をオリフラ1aの個所で位
置決めして吸着により保持した状態でウエハ支承部材14
の開口14から図でｘで示す方向に出入させかつ図１(a)
のｚで示す方向に若干上下させながらボート20に高速か
つ正確に装荷しかつそれから取り出すものである。な
お、装荷時にウエハ１が載置されるウエハ支承部材14の
内周側にはこの実施例では浅い凹み14ａが設けられる。

【００１６】このようにしてウエハ１が装荷されたこの
実施例のボート10は、前述のように縦形装置の細長い縦
形の石英管内に端部部材11を下側にして保温管等の上に
載置した状態で装入され、石英管の内壁とボート10の間
にふつうは図で矢印Ｇで示すように下方から上方に向け
通流される高温の処理用ガスのふん囲気内でウエハ１に
対し成膜，酸化，拡散等の処理が施される。

【００１７】図２はかかる処理時のガスの流れの様子を
要部の拡大断面で示すものである。ウエハ１はその周縁
がウエハ支承部材14の内周側に，この実施例ではその上
面に設けられた凹み14ａの個所で支承され、この凹み14
ａの深さｄがウエハ１の厚みとほぼ等しくされているの
で、ウエハ１とウエハ支承部材14の上面は図のように揃
っている。ボート20の外周のすぐ外側を矢印Ｇで示す垂
直方向に流れるガスは図示のようにウエハ支承部材14の
上面の外周縁の角を回り込みつつ図の矢印ｇで示す水平
方向にごく僅かずつ緩やかに分流し、ウエハ支承部材14
の上面に沿って流れた後にウエハ１の上面と接触し、こ
の接触によってウエハ１に対する上述の所定の処理が施
される。

【００１８】これからわかるように、本発明のボート20
では処理用ガスがウエハ１の周縁部に接触する際にはウ
エハ支承部材14の外周部の上面によってその流れが矢印
ｇの方向にすでに確立ないしは安定化されているので、
ガスによるウエハ１の周縁部に対する処理速度が従来と
異なりその中央部に対する処理速度とほとんど同じにな
る。この効果を得るには、ウエハ支承部材14の外周縁か
らこの例では凹み14ａまでの図の寸法ａをある程度以上
にする必要があり、経験的ではあるが寸法ａは最低で５
mmが必要で，10mm以上とするのが望ましい。さらに、連
結部材13がある部分ではガスの流れの方向ｇが若干異な
って来るので、その内周面と凹み14ａとの間の図の寸法
ｂは、連結部材13の紙面と直角な方向の寸法により若干
異なるが３〜５mm以上とすることでよい。なお、ウエハ
１の周縁部を支承する凹み14ａの部分の図の寸法ｃは任
意であるが、ふつうは小さい方がよいので例えば２〜３
mm程度とすることでよい。

【００１９】以上のように構成された本発明によるボー
ト20を用いて、ウエハ１に対し高温酸化膜をHe希釈モノ
シランと一酸化二窒素の混合ガスを反応ガスとして 800
℃の温度および 0.7Torrの圧力の条件下で減圧ＣＶＤ法
により約1000Åの膜厚に成膜した結果では、ウエハ面内
の膜厚のばらつきは±２％以下で、従来と比べて半分以
下に減少する好成績が得られた。

【００２０】以上説明した実施例に限らず本発明は種々
の態様で実施をすることができる。例えば、実施例では
ウエハ支承部材14を外周の一部が開口された環状とした
が、これを円板状としウエハ装荷手段２を出入させるに
足る程度の開口を設けることでもよい。また、そのウエ
ハ１に対する支承部分に凹み14ａを設けたが、ウエハの
厚みがふつうは 0.5mm程度と薄いので必ずしも必要なも
のではない。さらに、本発明のボート20は縦形処理装置
用に最適ではあるが、他方式の装置にもこれを本発明の
要旨内で適宜に変形した態様で適用することが可能であ
る。

【００２１】

【発明の効果】上述のとおり本発明の半導体ウエハ用ボ
ートでは、１対の端部部材と、両端部部材を相互に連結
する棒状の複数個の連結部材と、外周が円形に形成され
外周部で連結部材に直角な姿勢で取り付けられた複数個
のウエハ支承部材とからこれを構成し、ウエハをウエハ
支承部材の外周部の内側に載置した状態でボートに装荷
することにより、成膜，酸化、拡散等の処理用ガスがウ
エハの周縁部に接触する前にその流れをウエハ支承部材
の外周部により充分に安定化できるので、ウエハの周縁
部に対する処理速度を中央部に対すると同じにして、処
理のウエハ面内のばらつきを従来の半分以下に減少させ
ることができる。

【００２２】さらに本発明では、ウエハ支承部材にその
外周の一部から内側に延びる開口を設けてこの開口にウ
エハ装荷手段を容易に出入させ得るようにしたので、ボ
ートに対するウエハの装入，装出作業を能率化ないしは
自動化して半導体製造設備の回転能率を高めかつ製造コ
ストを低減することができる。なお、本発明のボートは
成膜，酸化、拡散等の半導体処理全般に適用が可能であ
る。

【００２３】本発明のボートは縦形処理装置用に適し、
とくに高集積化された集積回路装置の製造に適用して種
々な処理のウエハ面内の均一性を向上することにより、
その品質管理レベルを高め，製造歩留まりを向上し，製
造コストを低減し, さらには設備費を節減する上で顕著
な効果を発揮するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による半導体ウエハ用ボートの一実施例
の構造を示し、同図(a) はその側面図，同図(b) はその
Ｘ−Ｘ矢視断面に相当する横断面図である。

【図２】図１の実施例のボートにおける処理用ガスの流
れを示す図１(b) のＲ−Ｒ矢視断面に相当する要部拡大
断面図である。

【図３】従来のボートの構造を示すその縦断面図であ
る。

【符号の説明】

１ 半導体ウエハ ２ ウエハ装荷手段 10 ボート 11 端部部材 12 端部部材 13 連結部材 14 ウエハ支承部材 14ａ 凹み 15 開口

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ウエハプロセスのために半導体ウエハが装
   荷される石英ガラスからなるボートであって、１対の端
   部部材と、両端部部材を相互に連結する棒状の複数個の
   連結部材と、外周が円形に形成されこの外周の一部から
   内側に延びる開口を備えかつ外周部において連結部材に
   直角な姿勢で取り付けられた複数個のウエハ支承部材と
   を備えてなり、ウエハ装荷手段をウエハ支承部材の開口
   部から出入させながらウエハをウエハ支承部材の外周部
   の内側上に載置した状態で装荷するようにしたことを特
   徴とする半導体ウエハ用ボート。
2. 【請求項２】請求項１に記載のボートにおいて、ウエハ
   支承部材を水平方向にしてその上面にウエハを水平な姿
   勢で装荷した状態で使用するようにしたことを特徴とす
   る半導体ウエハ用ボート。
3. 【請求項３】請求項１に記載のボートにおいて、ウエハ
   支承部材のウエハが載置される表面部分にウエハの厚み
   にほぼ相当する凹みが設けられたことを特徴とする半導
   体ウエハ用ボート。