JPH06224146A - 熱処理用ボート - Google Patents
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Abstract
きに発生するスリップと呼ばれる表面欠陥をなくすこ
と。 【構成】 1本の第1の支柱4と、例えば筒状体を半割
りにした構造の2本の第2の支柱5A、5Bとを設けて
支柱5A、5Bの間からウエハWが進入するように構成
し、各支柱4、5A、5Bに形成された溝部41、51
の支持面がウエハWの周方向に沿ってほぼ3等分になる
個所に位置させる。ウエハに反りがあっても各支持面で
はバランスよく支持されるので過度の応力がウエハWに
発生しない。
Description
形板状の被処理体に対して熱処理を行うために用いられ
る熱処理用ボートに関する。
の製造プロセスの一つとして、酸化膜の形成やドーパン
トの拡散などを行うために高温下で熱処理を行うプロセ
スがある。この熱処理を行う装置としては、従来横型熱
処理炉が主流であったが、最近では、外気の巻き込みが
少ないなどの理由から縦型熱処理炉が多く使用されるよ
うになってきている。
置)においては、多数のウエハを上下に間隔をおいて搭
載して熱処理に対してロード、アンロードを行うために
縦長の熱処理用ボート(ウエハボートとも呼ばれる)が
用いられる。図9は従来の熱処理用ボートを示し、この
熱処理用ボートは、上下に夫々対向して配置された円形
の天板11及び底板12の間に、例えば石英よりなる4
本の支柱13〜16が、2本の支柱13、14について
はウエハWの進入方向手前側の左右位置を夫々支持し、
また残り2本の支柱15、16については、ウエハWの
進入方向奥側の左右位置を夫々支持するような位置関係
に配置されており、断熱材である保温筒2の上に設けら
れている。
すように各ウエハWが挿入されてその周縁部を支持する
ようにウエハWの厚さよりも若干上下の幅が長い溝部1
7が形成されており、手前側の2本の支柱13、14の
間から搬送アーム21により溝部17に対してウエハW
の着脱が行われる。
Wが所定枚数搭載されると、エレベータ22が上昇して
熱処理炉内に導入され、これによりウエハWがロードさ
れて、所定の熱処理が行われる。
スの中には、例えばウエハにイオン注入を行った後に、
注入されたドーパント(不純物イオン)を所定の深さま
で拡散させるために、1200℃程度の高温で長時間加
熱する場合がある。ウエハの基材がシリコンである場合
には、シリコンの融点が1410℃であることから、1
200℃の温度下では、シリコンウエハの降伏応力も極
端に小さくなり、常温時の降伏応力の約560分の1に
まで低下する。
のサイズは6インチから8インチへ移行し始めており、
更には12インチへの移行も検討されている。このよう
にウエハが大口径化してくると、上述のようにウエハの
基材の融点に近い温度で熱処理を行ったときに、熱処理
用ボートの支柱により支持されている個所の付近におい
て、スリップと呼ばれる表面欠陥がウエハに発生する。
このスリップは、目視では確認しづらい程度の微小な断
層であり、拡大鏡や顕微鏡などによってしか見ることは
できない。
による支持位置がウエハの周縁部にあり、しかも部分的
な支持であることから、支持箇所付近でウエハの自重に
よる大きな内部応力が生じ、この内部応力がある大きさ
を越えたときにスリップが発生すると考えられる。
せるときに中心部と周縁部との間に生じる温度分布に起
因する熱歪応力や、熱処理用ボートの支柱を経由して出
入りする熱量に起因する熱歪応力がある大きさを越えた
ときにスリップが発生すると考えられる。スリップの発
生原因の一つとして考えられているウエハの自重による
内部応力に関し、従来の熱処理用ボートの構造について
更に考察すると、ウエハには規格値内で反りがあり、ま
た加熱時の温度分布の不均一性に基づく反りもある。ま
た支柱の溝の加工においても、制作上の誤差があり、こ
うした要因が複合して、4ヶ所有るウエハの支持点のう
ち、有効にウエハを支持している個所は3点になる。3
点で支持されると、図9の支柱の配置からわかるように
各支持点の荷重はアンバランスになり、そのうちの一個
所に、スリップの発生限界を越えた大きな応力が生じる
ことになる。
エハの周縁に沿った円弧状のものを用いてウエハの支持
面積を広くとり、これによりウエハの自重による内部応
力を軽減しようとする手法も検討されている。
きな支持面積を確保するために断面形状が円弧状の部材
を切削加工することは非常に手間がかかる上、先述のよ
うにウエハの反りなどにより、ウエハは、各支柱の予定
している支持面積全体に均一に支持されずにある個所に
片寄って過大な荷重を受ける場合があると考えられるこ
とから、スリップを有効に防止できるという保証は少な
いといえる。
たって、特にウエハの基材の融点に近い高温で熱処理す
るにあたって、ウエハが大口径化してくると、スリップ
の発生という問題が起こり、このことがウエハの大口径
化への移行を阻む一つの大きな課題となっている。
たものであり、その目的は、円形板状の被処理体を熱処
理する場合に、ウエハの自重による内部応力の最適化を
はかり、スリップの発生を軽減することのできる熱処理
用ボートを提供することを目的としている。
状の被処理体を上下に間隔をおいて搭載し、縦型熱処理
炉内にて被処理体を熱処理するために用いられる熱処理
用ボートにおいて、前記被処理体の進入方向に沿った被
処理体の中心線上に位置するように配置された第1の支
柱と、この第1の支柱の前記進入方向手前にて前記第1
の支柱に対して左右対称位置に1本づつ配置され、その
間から被処理体が進入される第2の支柱と、前記被処理
体が挿入されて水平に支持されるように第1の支柱及び
第2の支柱の同じ高さ位置に形成された溝部と、を備
え、前記第1の支柱の溝部の支持面と第2の溝部の支持
面とは、被処理体の周方向に沿ってほぼ3等分した個所
に位置していることを特徴とする。
の支持面の一部は、支持された被処理体の中心に対し、
第1の支柱の溝部の支持面の中心とのなす角度が105
度〜120度となるように位置していることを特徴とす
る。
持されることになり、しかも各支柱の支持面は被処理体
の周方向にほぼ3等分した個所に位置しているので、被
処理体が反っていても必ず各支柱により支持される。従
って被処理体は常に3個所で支持され、各支持個所はほ
ぼ均等に被処理体の自重による荷重が分散するので、一
個所に大きな荷重が加わって過大な応力集中が起こるこ
とを防止でき、この結果被処理体のスリップの発生を軽
減することができる。
を含む縦型熱処理装置の一部を示す概観斜視図、図2及
び図3は熱処理用ボートの一部を示す図である。熱処理
用ボート3はこの実施例では、円形板状の被処理体例え
ばウエハを熱処理するために用いられるので、ウエハボ
ートと呼ぶことにすると、ウエハボート3は、上下に夫
々対向して配置された円形の天板31及び底板32を備
え、これらの間に3本の例えばSiCやポリシリコンよ
りなる支柱4、5A、5Bが設けられている。
に、2本の支柱5A、5Bは、第2の支柱に相当し、こ
れら支柱4、5A、5Bは、詳しい位置関係は後述する
が、天板31の円周(または底板32の円周)を3等分
した個所に近い位置換言すればウエハWの周方向にそっ
てほぼ3等分した箇所に配設されている。
ート2に対してウエハWの受け渡しを行うための搬送機
構例えば搬送アーム21が進入される進入空間Sをなす
ものであり、ウエハWに対する第1の支柱4の位置は、
ウエハWの進入方向に沿ったウエハWの中心線L上にあ
る(図3参照)。そして第2の支柱5A、5Bは、第1
の支柱4の前記進入方向手前にて前記中心線Lに対して
左右対称位置に夫々配置されている。
長方形の角柱材により構成されると共に、第2の支柱5
A、5Bは肉厚の筒状体を半割りにした円弧状構造体が
用いられ、円弧状構造体の内周面側がウエハWの中心よ
りも若干第1の支柱4側に向くように配置されている。
うに、ウエハWが挿入されて支持されるように多数の溝
部41、51が夫々形成されており、各ウエハWに対応
する溝部41、51は、ウエハWが水平に支持されるよ
うに同じ高さ位置に設けられている。なお図1では溝部
41、51は省略してある。
ハWの挿入方向手前側からみて例えば横幅が15mm、
奥行きが10mmの大きさに加工されている。また第2
の支柱5の溝部5A、5Bについては、例えば外径23
mm、厚さ8mmの円弧状構造体を用い、ウエハWの受
け渡し時におけるウエハWの左側(右側)最外縁の移動
軌跡よりも若干外側位置を端面としてここから内方側2
mmの部位を切削して形成されている。なお溝部41、
51の上下幅は、ウエハWが受け渡し時に上下できる長
さを見込んで例えば2.5mm程度の大きさとされる。
持面の位置関係について述べると、図3に示すようにウ
エハWが各溝部41、51に支持されたときに、溝部5
1の支持面の一部は、当該ウエハWの中心Pに対し、溝
部41の支持面の中心とのなす角度が105度〜120
度となるように位置していることが好ましく、この実施
例では、第2の支柱5A(5B)の外周面とウエハWの
周縁との交点をQとすると、点Pに対して点Qと溝部4
1の支持面の中心とのなす角度θが105度〜120度
となるように位置設定されている。
エハWの内側を支持する方が小さくなるため、ウエハW
の外周縁を浮かすために溝部41、51の外側は内側よ
りも低く加工されている。この形状については図示の便
宜上図2及び図3には示していないが、溝部の加工の一
例として図4〜図6に示してある。
に支柱4(5A、5B)の肉厚方向と交差する方向に、
縦断面形状が円形あるいは楕円形の穴61、62を開
け、(b)に示すように支柱4(5A、5B)の内側か
らこれら穴61、62に向けて切削して、ウエハWの外
周縁が接触しない溝部41(51)を形成している。
(c)に示してあるように、支柱4(5A、5B)に先
ず水平な溝部40(50)を形成し、次いで斜め上から
カッターCより前記溝部40(50)を切削して同様な
構造の溝部41(51)を形成している。このような溝
部の加工は例えば本焼成前の仮焼成の段階で行われる。
なお本発明では、ウエハWの外周縁が接触する水平な溝
部であってもよい。
図1に示すように下部にフランジ部20を備えた保温筒
2の上に着脱自在に装着されており、この保温筒2はボ
ートエレベータ22上に載置されている。このウエハボ
ート3の上方側には縦型炉7が配置されている。71は
縦型炉7内の図では見えない反応管内に所定のガスを供
給するガス供給管、72は、反応管内を排気する排気管
である。
先ず搬送アーム21により処理前のウエハWをウエハボ
ート3の第2の支柱5A、5Bの間(進入空間S)から
当該ボート3内に進入させ、支柱4、5A、5Bの各溝
部41、51に挿入し、搬送アーム21をウエハボート
3に対して相対的にわずかに下降させることによりウエ
ハWがウエハボート3に受け渡される。これにより例え
ばウエハWのオリフラ(オリエンテーションフラット)
の中央が第1の支柱4の溝部41により支持され、ウエ
ハWの進入方向の左右両側縁部が夫々第2の支柱5A、
5Bの溝部51により支持される。ただしこの例では既
述のようにウエハWの支持位置はウエハWの外周縁より
若干内方側に位置している。
エハボート3の上段側から順次行い、ウエハボート3に
所定枚数例えば150枚搭載した後、ボートエレベータ
22を上昇させてウエハWを縦型炉7内にロードする。
例えば約1200℃の温度で熱処理を行う場合縦型炉7
内は、例えば約800℃に加熱されており、ウエハWが
ロードされた後約1200℃まで昇温され、所定の熱処
理が行われる。その後ボートエレベータ22が降下して
ウエハWがアンロードされ、上述と逆の操作でウエハW
がウエハボート3から取り出される。
3のウエハWの支持面がウエハWを周方向に3等分した
位置から近い位置にあるので、ウエハWに反りがあった
り、溝部41、51の加工精度に基づく支持面の高さ位
置に不揃いがあっても、ウエハWにバランスよく3つの
支持面で、いわば3点で支持される。従って従来の縦型
炉のときから用いられていた4点支持のウエハボート3
と比較すると、完全な4点支持の場合に比べて各支持点
での荷重は大きくなるが、4点支持が崩れたときのよう
な一点に過大な荷重が加わって起きな応力が発生するこ
とがないので、ウエハW上のスリップの発生を軽減する
ことができる。そしてシリコンウエハの場合、シリコン
の融点が1410℃であることから、約1000℃以上
の温度で熱処理する場合に、上述の構成は非常に有効で
ある。
半割りにしたものを用いているので、第1の支柱4に対
する開き角度を大きくとりながら支持面をウエハWの内
側に寄せることができ、従ってウエハの支持面における
応力を小さくすることができる。これに対して角柱状あ
るいは円柱状の支柱を用いた場合には、ウエハWの進入
軌跡に沿って支柱に溝部を形成したときに肉厚が残らな
くなってしまう。なお支柱をより外方位置に設けて肉厚
を確保することは熱処理用ボートが大型化するので実用
的でない。
Bとの開き角度とスリップの発生との関係を調べるため
に、図7に示すように第1の支柱に対応する角形チップ
81と第2の支柱に対応する角形チップ82、83とを
所定の開き角度α(ウエハWの中心に対するチップの中
心同士のなす角度)で配置し、この上にウエハWを載せ
て上述実施例と同様な熱処理を行い、ウエハWの表面を
観察した。
度、110度に夫々設定したところ、105度からはや
やスリップが減り、110度ではスリップの発生が相当
軽減され、スリップの発生が見られないサンプルもあっ
た。従って第2の支柱の支持面の一部は、ウエハWの周
方向に沿ってほぼ3等分した位置に置かれていることが
必要であり、具体的には第2の支柱の支持面の一部は、
第1の支柱の支持面の中心とのなす角度が105度〜1
20度であることが望ましい。
に限定されるものではなく、例えば第2の支柱を角柱体
で構成してもよいが、例えば図8に示すように真円を偏
平した形状の筒状体9を4つ割りにし、各々(91〜9
4)を第2の支柱として用いれば、91の部材を代表し
てウエハWと溝部90とを示すが、この図からわかるよ
うに肉厚を大きく残しながらウエハWのより内方側を支
持することができる。
支柱の支持面が被処理体の周方向に沿ってほぼ3等分し
た個所に位置しているため、被処理体は反りがあっても
常にバランスよく支持され、このため過度な応力が発生
しないので、スリップの発生を軽減できる。従って例え
ばウエハの大口径化が増々進む現状において、高温処理
に対して非常に有効である。
る。
示す斜視図である。
図である。
ある。
である。
ある。
る。
ある。
Claims (2)
- 【請求項1】 多数の円形板状の被処理体を上下に間隔
をおいて搭載し、縦型熱処理炉内にて被処理体を熱処理
するために用いられる熱処理用ボートにおいて、 前記被処理体の進入方向に沿った被処理体の中心線上に
位置するように配置された第1の支柱と、 この第1の支柱の前記進入方向手前にて前記第1の支柱
に対して左右対称位置に1本づつ配置され、その間から
被処理体が進入される第2の支柱と、 前記被処理体が挿入されて水平に支持されるように第1
の支柱及び第2の支柱の同じ高さ位置に形成された溝部
と、 を備え、 前記第1の支柱の溝部の支持面と第2の溝部の支持面と
は、被処理体の周方向に沿ってほぼ3等分した個所に位
置していることを特徴とする熱処理用ボート。 - 【請求項2】 第2の支柱の溝部の支持面の一部は、支
持された被処理体の中心に対し、第1の支柱の溝部の支
持面の中心とのなす角度が105度〜120度となるよ
うに位置していることを特徴とする熱処理用ボート。
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