JPH07161654A - 熱処理用ボート - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体ウエハなどの略薄板形状の被処理体を
熱処理した際に生ずる、スリップと呼ばれる表面欠陥の
発生を防止する。 【構成】 ウエハＷが載置され、かつこのウエハＷを直
接支持する載置部４２のエッジ部４３をエッチング処理
加工によって丸く成形する。 【効果】 ウエハとの接触面積が増大し、接触部の局部
応力が低減されるので、スリップの発生は抑えられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば半導体ウエハな
どの略円板形状の被処理体に対して熱処理を施す際に、
前記被処理体を搭載する熱処理用ボートに関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】例えばＬＳＩ等の半導体デバイスがその
表面に形成される半導体ウエハ（以下、「ウエハ」とい
う）の製造工程を例にとって説明すると、ウエハ表面に
酸化膜を形成したりドーパントの拡散を行うために、対
象となるウエハに対して高温下で熱処理を施すプロセス
が行われており、かかる熱処理にあたっては、外気巻き
込みの少ない縦型熱処理炉が近年多く使用されている。

【０００３】この縦型熱処理炉は、一般に、垂直に配置
された加熱用の管状炉の中に反応管を設けた構成になっ
ており、被処理体であるウエハは、熱処理用ボートと呼
ばれる搭載治具に水平状態で上下に間隔をおいて所定の
枚数（例えば１００枚）搭載され、この熱処理用ボート
ごと前記反応管内に挿入され、所定の熱処理が施される
ようになっている。

【０００４】そして従来この種の熱処理用ボートは、図
８に示された構成を有している。同図に示された熱処理
用ボート１０１は、上下にそれぞれ対向して配置された
円形の天板１０２と底板１０３との間に、例えば石英か
らなる４本の支柱１０４、１０５、１０６、１０７が設
けられており、これら各支柱は平面から見た場合、ちょ
うど台形の各頂点に位置するように配置されている。そ
してこれら各支柱には、図９に示すように、被処理体で
あるウエハＷが挿入されてその周縁部を支持するよう
に、当該ウエハＷの厚さよりも若干大きい溝幅を有する
溝部１０８が所定の等間隔で形成されており、ウエハＷ
は搬送アーム１０９によって手前側の２本の支柱１０
４、１０７の間から前記４本の支柱１０４、１０５、１
０６、１０７の各溝部１０８に対して着脱されるように
なっており、搭載されるウエハＷは、図９に示したよう
に、溝部１０８における載置部１１０上に載置、支持さ
れる。

【０００５】そして所定の枚数（例えば１００枚）のウ
エハＷがそのようにして熱処理用ボート１０１に搭載さ
れると、昇降機構１１１が上昇して反応管内に納入さ
れ、これによってウエハＷがロードされて所定の温度、
例えば１２００゜Ｃの温度雰囲気で熱処理が行われるよ
うになっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら今日ウエ
ハは大口径化傾向にあり、そのサイズは６インチから８
インチ、さらには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、前記した
ようにシリコンの融点（１４１０゜Ｃ）に近い温度で熱
処理を行うと、支柱１０４、１０５、１０６、１０７の
溝部１０８の載置部１１０で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Ｗに発
生する。

【０００７】このスリップは拡大鏡や顕微鏡によって確
認できる程度に微小な断層であり、ウエハにこのような
スリップが発生すると、即歩留まりの低下につながって
しまう。そこで何らかの手段によってこのスリップの発
生を防止することが必要となる。

【０００８】ここでこのようなスリップが発生する原因
について検討すれば、溝部１０８の載置部１１０で支持
している状態を子細に調査すると、実際には図１０に示
したように、ウエハＷ自体の自重や熱などによってウエ
ハＷが反り返り、載置部１１０の内側端部のエッジ部１
１２のみでウエハＷが支持されていることが判明した。
なお図１０において、１１３は載置部１１０の表面に設
けられているＣＶＤコート膜を示している。

【０００９】そうするとこのエッジ部１１２と接触して
いるウエハＷ近傍では、過大な局部応力が生じ、そのた
め前記したスリップが発生すると考えられる。かかる観
点から見ると、ウエハが大口径化すると、その自重がさ
らに増大するため、スリップの発生がますます多く発生
することになる。

【００１０】本発明はかかる点に鑑みてなされたもので
あり、ウエハなどの被処理体を支持する部分の形状を改
良し、前記スリップの発生を減少させることをその目的
とするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明によれば請求項１に記載したように、略薄板
形状の被処理体を熱処理する際に用いられ、前記被処理
体の端縁部付近を適宜の載置部で支持してこの被処理体
を搭載する如く構成された熱処理用ボートにおいて、前
記被処理体を搭載した際にこの被処理体と接触する載置
部のエッジ部分を、丸く成形したことを特徴とする、熱
処理用ボートが提供される。

【００１２】ところで、前記したような縦型熱処理炉に
用いられるウエハ搭載用の熱処理用ボートにおける溝部
の間隔は、一般的に例えば４．７６２５mmや６．３５mm
という極めて狭小な間隔であるため、そのような溝部に
おけるエッジ部分を丸く成形するのは、通常の機械的手
段では極めて困難である。本発明はかかる点にも対処
し、請求項２に記載したように、前記のように構成され
た熱処理用ボートにおいて、エッチング処理加工によっ
て前記エッジ部分が丸く成形されたことを特徴とする、
熱処理用ボートをも提供する。

【００１３】

【作用】請求項１によれば、前記被処理体を搭載した際
にこの被処理体と接触する前記溝部のエッジ部分が丸く
成形されているので、従来よりも局部応力が低く抑えら
れる。したがって、スリップの発生は抑えられるもので
ある。

【００１４】また請求項２によれば、エッチング処理加
工によって前記エッジ部分が丸く成形されているので、
溝部が狭小なピッチで形成されていても各エッジ部分に
そのような丸みを形成した熱処理用ボートが提供され
る。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明すると、本実施例は被処理体として例えば半導体ウ
エハ（以下、「ウエハ」という）、熱処理として酸化、
拡散処理を行う熱処理装置に使用される熱処理用ボート
に適用した例である。

【００１６】図１は実施例にかかる熱処理用ボートであ
るウエハボート１、及びこのウエハボート１が用いられ
る縦型熱処理装置２の一部の概観を示しており、この縦
型熱処理装置２における縦型炉３の内部には反応管４が
設けられており、この反応管４内にはガス供給管５から
の所定の処理ガスが供給され、また排気管６によって反
応管４内部は適宜排気されるように構成されている。

【００１７】前記ウエハボート１は、上下に対向して配
置された円形の天板１１と底板１２とを有し、これら天
板１１と底板１２との間には、例えばＳｉＣからなる支
柱２０、３０、４０が設けられている。これら各支柱２
０、３０、４０は、前記天板１１（又は底板１２）の円
周をほぼ３等分した個所に設置されている。そして被処
理体であるウエハＷは、搬送アーム７によって前記支柱
２０、３０の間から、図２に示すように支柱４０に向け
て直角に進入させられて、後に詳細に説明するこれら各
支柱の２０、３０、４０に形成されている溝部２１、３
１、４１に対して収納されることによって、ウエハボー
ト１に搭載されるように構成されている。

【００１８】前記支柱２０、３０は夫々肉厚の筒状体を
縦に半割りにした形態の柱体によって構成され、一方他
の支柱４０は、横断面が長方形の柱体によって構成され
ており、さらに前記各支柱２０、３０の内周面側は、搭
載されるウエハＷの中心よりも若干支柱４０側に向くよ
うに配置されている。

【００１９】このようにして配置構成された支柱２０、
３０、４０には、夫々上下方向に所定間隔の下で、前記
した溝部２１、３１、４１が夫々形成されており、これ
ら各溝部２１、３１、４１内における下面側が、図２、
図３に示したように、夫々載置部２２、３２、４２を構
成し、搭載されるウエハＷは、その端縁部付近がこれら
各載置部２２、３２、４２に載置されることによって、
このウエハボート１に搭載されることになる。

【００２０】次にこれら各溝部２１、３１、４１の詳細
について説明すると、これら各溝部２１、３１、４１
は、その載置部２２、３２、４２でウエハＷを水平に支
持するように、夫々同一ピッチ（例えば６．３５mm）
で、かつ同一の溝幅即ち上下幅（例えば２．５mm）を有
しており、さらに前記載置部２２、３２、４２における
少なくとも内側のエッジ部は、Ｒが付けられて丸く成形
加工されている。

【００２１】これを例えば支柱４０の溝部４１を例にと
って説明すると、この溝部４１における載置部４２の内
側のエッジ部４３は、例えば０．１mmのＲが付けられ
て、丸く成形されている。このような狭小な空間におけ
る個所の角部に、前記したような極めて微小な曲率半径
を有するＲは、従前のカッターによる切削、グラインダ
ーによる研磨によって形成するのは到底不可能である。

【００２２】そこで本発明では、以下のようにして前記
エッジ部４３に対して、Ｒを付けている。即ち、まずＳ
ｉＣを焼結して支柱４０を構成する柱体形成し、さらに
この柱体にカッター、グラインダーなどで適宜機械加工
を施し、さらにカッターによって溝部４１を形成する。
この段階では図４に示したように、載置部４２の内側の
エッジ部４３は、９０゜に尖ったままである。

【００２３】次にこのようにして成形された支柱４０全
体に対して、例えばウエハに対してエッチング処理する
場合と同様な動作原理を有するエッチング処理装置によ
って、等方性エッチング処理を施す。そうすると、図５
に示したように、溝部４１形成に伴って創出されたすべ
ての角部は、エッジ部４３も含めて、全て丸く成形され
る。この場合、エッジ部４３に付すＲの曲率半径の大き
さは、例えばエッチング処理の時間等によって任意に調
整することが可能である。

【００２４】次いでそのようにして角部にＲが付けられ
たこの支柱４０全体に対して、今度は例えばＣＶＤ処理
装置によって、ＳｉＣのＣＶＤコーティングを施し、表
面に例えば膜厚が１００μｍ程度のＳｉＣの被膜４４を
形成する。そうすると前記エッジ部４３の表面に対して
も、そのＲに対応してＳｉＣの被膜４４が形成される。
なお図６に示したように、そのように被膜４４を形成し
た分、エッジ部４３におけるＲの曲率半径はさらに大き
くなっている。

【００２５】他の支柱２０、３０における溝部２１、３
１の載置部２２、３２内側のエッジ部についても、全く
同様にして同一曲率半径のＲが付けられている。

【００２６】以上のように構成されたウエハボート１
は、図１に示したように、フランジ部１３を備えた保温
筒１４の上に着脱自在に装着されており、さらにこの保
温筒１４は、昇降自在なボートエレベータ１５の上に載
置されている。

【００２７】本実施例にかかるウエハボート１並びにこ
のウエハボート１が使用される縦型熱処理装置２は以上
のように構成されており、次にその動作について説明す
ると、まず搬送アーム７によって、処理前のウエハＷが
ウエハボート１における支柱２０、３０の間から支柱４
０に向かって進入させられて、これら各支柱２０、３
０、４０の各溝部２１、３１、４１内にその端縁部が挿
入される。

【００２８】そしてこの搬送アーム７がウエハボート１
に対して相対的に僅かに下降させることにより、このウ
エハＷは、図２に示したように、例えばそのオリフラ部
が支柱４０における溝部４１の載置部４２に、左右両側
端部が、夫々支柱２０、３０における各溝部２１、３１
の各載置部２２、３２上に載置される。このような載置
手順によって、ウエハボート１の上方から順に下方へと
被処理体であるウエハＷは順次搭載されていき、所定枚
数例えば１５０枚搭載された後、ボートエレベータ１５
が上昇して、ウエハボート１全体が、予め例えば８００
゜Ｃまで加熱されていた反応管４内に挿入され、ウエハ
Ｗがロードされる。そのようにしてウエハＷがロードさ
れた後、反応管４内は所定の処理温度、例えば１２００
゜Ｃまで加熱されて、酸化、拡散処理などの所定の熱処
理がウエハＷに対して施されるのである。

【００２９】そして本実施例によれば、ウエハＷが載置
される各溝部２１、３１、４１の各載置部２２、３２、
４２におけるのエッジ部に対して、微小なＲが付けられ
ているので、例えば図１０に示した支柱４０の場合を例
にとると、ウエハＷの自重等によってウエハＷの端部が
反り返り、エッジ部４３のみでこれを支持するようにな
っても、既述の従来技術のものよりも、局部応力が低減
されている。それゆえスリップの発生も抑えられるもの
である。

【００３０】これを例えばヘルツの式（機械工学便覧に
よる）によって検証してみると、いまエッジ部４３にお
ける応力値をσＨ、垂直方向のウエハＷの荷重をＰｎ、
ヤング率をＥ、エッジ部４３の長さをｂ、エッジ部４３
に付けられたＲの曲率半径をρとした場合、応力値σＨ
は、 σＨ＝√｛（０．１７５×Ｐｎ×Ｅ）÷（ｂ×ρ）｝ で表される。したがって例えばＲの曲率半径ρを２倍の
大きさにすれば、応力値σＨは３０〜４０％軽減できる
ことになる。このように内部応力が３０〜４０％軽減さ
れると、スリップは殆ど発生しないと考えられる。

【００３１】さらにまた上記実施例においては、ウエハ
Ｗが、３本の支柱２０、３０、４０に形成した溝部２
１、３１、４１の載置部２２、３２、４２に載置される
構成であるから、各支柱２０、３０、４０の各溝部２
１、３１、４１の加工精度に基づく支持面の高さに不揃
いがあっても、ウエハＷはバランスよく３点で支持され
る。したがって従来技術の項で述べた４点支持による従
前の熱処理用ボートの場合と比べると、一点に過大な荷
重が加わって内部応力が偏在することを防止できる。そ
れゆえエッジ部につけたＲによる作用効果と相俟って、
スリップの発生は飛躍的に減少できるものである。

【００３２】もちろん従前の４点支持の熱処理用ボート
に適用した場合でも、スリップの発生が従来よりも減少
することはいうまでもない。

【００３３】なお上記実施例にかかる熱処理用ボート
は、酸化、拡散処理を行う縦型熱処理装置に用いられる
ものであったが、これに限らず、ＣＶＤ処理やエッチン
グ処理などを行う熱処理装置に用いられる熱処理用ボー
ト対しても本発明は適用可能であり、さらにまた処理さ
れる側の被処理体も、前記実施例のような半導体ウエハ
に限らず、例えばＬＣＤ基板などであってもよい。

【００３４】

【発明の効果】請求項１によれば、被処理体を搭載した
際、この被処理体と接触する部分の局部応力が低減され
ているので、スリップの発生は抑えられる。したがっ
て、歩留まりの向上が図れるものである。

【００３５】また請求項２によれば、例えば狭小なピッ
チ間隔で形成されているなど、載置部分が極めて狭い空
間に存在していても、そのエッジ部分にそのような丸み
が形成された熱処理用ボートが提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例及び本実施例が用いられる縦型
熱処理装置の概観を示す斜視図である。

【図２】本発明の実施例においてウエハが載置される様
子を示す要部の斜視図である。

【図３】本発明の実施例における支柱の溝部の側面図で
ある。

【図４】本発明の実施例における載置部の製造プロセス
を示し、エッチング処理加工前の様子を示す説明図であ
る。

【図５】本発明の実施例における載置部の製造プロセス
を示し、エッチング処理加工後の様子を示す説明図であ
る。

【図６】本発明の実施例における載置部の製造プロセス
を示し、エッチング処理加工後、さらにＣＶＤコーティ
ングした際の様子を示す説明図である。

【図７】本発明の実施例における載置部に、ウエハが載
置された様子を示す要部拡大説明図である。

【図８】従来技術にかかる熱処理用ボートの概観を示す
斜視図である。

【図９】従来技術にかかる熱処理用ボートにおける支柱
の溝部にウエハが載置された様子を示す側面図である。

【図１０】従来技術にかかる熱処理用ボートにおける溝
部の載置部に、ウエハが載置された様子を示す要部拡大
説明図である。

【符号の説明】

１ ウエハボート ２ 縦型熱処理装置 ４ 反応管 １１ 天板 １２ 天板 ２０、３０、４０ 支柱 ２１、３１、４１ 溝部 ２２、３２、４２ 載置部 ４３ エッジ部 Ｗ ウエハ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 略薄板形状の被処理体を熱処理する際に
   用いられ、前記被処理体の端縁部付近を適宜の載置部で
   支持してこの被処理体を搭載する如く構成された熱処理
   用ボートにおいて、 前記被処理体を搭載した際にこの被処理体と接触する載
   置部のエッジ部分を、丸く成形したことを特徴とする、
   熱処理用ボート。
2. 【請求項２】 エッチング処理加工によって前記エッジ
   部分が丸く成形されたことを特徴とする、請求項１に記
   載の熱処理用ボート。