JPH09167793A - 半導体ウエハ支持装置、半導体ウエハ支持方法およびそれに用いられるウエハ弾性支持体の製造方法 - Google Patents

半導体ウエハ支持装置、半導体ウエハ支持方法およびそれに用いられるウエハ弾性支持体の製造方法

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JPH09167793A
JPH09167793A JP24832996A JP24832996A JPH09167793A JP H09167793 A JPH09167793 A JP H09167793A JP 24832996 A JP24832996 A JP 24832996A JP 24832996 A JP24832996 A JP 24832996A JP H09167793 A JPH09167793 A JP H09167793A
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祥隆 綱島
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Abstract

(57)【要約】 【課題】熱処理中に半導体ウエハが反る際にもウエハを
均等に支持してウエハの重量を弾性支持体に均等に分布
させることができるようにする。 【解決手段】複数のフレキシブルな弾性支持体１２を具
備し、半導体ウエハ１１がその上に位置され、処理中の
ウエハの屈曲に応じて弾性支持体１２が圧縮および伸長
することによって処理中にウエハを継続的に均等に支持
する。フレキシブルな各弾性支持体１２は、ウエハとの
間の接触面積を最小にする滑らかな上部表面と、ウエハ
の重量および、処理中のウエハの湾曲の変化に応じて伸
長および圧縮されるばね状の下部部分とを有している。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、一般的に処理中
に半導体ウエハを支持する装置および方法並びに処理中
に半導体ウエハを支持する支持体の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＤＲＡＭおよびＥＰＲＯＭ等の半導体装
置は、典型的に例えばシリコンウエハ等の半導体ウエハ
上に形成される。そのような装置の製造中にウエハは、
例えばキャリアから洗浄ボート、酸化ボートの位置及び
テスタ等へ移動される際に多数回扱われ、設置される。
製造プロセス中、ウエハは、ウエハの損傷を最小にする
ために最大限に注意を払って取扱いおよび支持されなけ
ればならない。従来、ウエハは、図８に示されるような
装置を使用して処理中、支持されている。
【０００３】図８において、ウエハ１１は、支持ボート
１３に接続された３個の支持体１６（２個のみが図示さ
れている）によって支持されている。ウエハが処理され
るとき、酸化、拡散、アニーリング、および低圧化学気
相成長（ＬＰＣＶＤ）等の幾つかの処理工程の際の高温
によって、ウエハのせん断降伏応力が低下する。このウ
エハのせん断降伏応力とは、ウエハがせん断するせん断
応力である。例えば、１１００℃において、シリコンウ
エハは約０．０７Ｋｇｆ／ｍｍ2 のせん断降伏応力を有
している。支持体１６の１つと半導体ウエハとの間のせ
ん断応力がこのせん断降伏応力を超過した場合、滑り等
の結晶効果が発生され、この半導体ウエハ上に形成され
るＤＲＡＭおよびＥＰＲＯＭ等の半導体装置の特性に悪
影響を与える。
【０００４】図８に示された支持装置を使用して、例え
ば２００ｍｍ等の比較的小さい直径を有するウエハに対
して、ウエハそれ自体によって生じる各支持体とウエハ
との間のせん断応力は、支持体がウエハのエッジから約
１２．５ｍｍ（図８においてａで示されている距離）の
所に位置しているときに約０．０２８Ｋｇｈ／ｍｍ2で
ある。結果的に、支持体とウエハとの間のせん断応力が
高温処理中に降伏点を超過し、ウエハにおける結晶欠陥
の原因となる危険はほとんどない。
【０００５】しかしながら、より大きいウエハは、ウエ
ハ自体の重量の結果としてより大きいせん断応力を受け
る。例えば、図８に示された支持装置を使用して、各支
持体と３００ｍｍの直径を有するウエハとの間のせん断
応力は、支持体がウエハのエッジから約１８．８ｍｍ
（同８中のａ）の所に位置しているときに約０．０６２
Ｋｇｆ／ｍｍ2 であり、各支持体と３５０ｍｍの直径を
有するウエハとの間のせん断応力は、支持体がウエハの
エッジから約２１．９ｍｍ（図８中のａ）の所に位置し
ているときに約０．０７８Ｋｇｆ／ｍｍ2 である。それ
故、高温処理中のウエハ上のウエハの重量によって生じ
るせん断応力が、せん断降伏点を超過する危険が生じ
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ウエハ上のせん断応力
を減少させる１つの方法は、ウエハが載置される支持体
の数を増加させることである。しかしながら、３個より
多くの支持体を使用してウエハを均一に支持することは
非常に困難である。特に、ウエハは高温処理中に屈曲し
（反り）、特に温度が上昇（ウエハの温度が急激に増加
したとき）および下降（ウエハの温度が急激に減少した
とき）する期間中に反り、結果的に、支持体によるウエ
ハの支持が均等ではなくなってしまう。
【０００７】例えば、図９に示すように、処理中のウエ
ハ１１の反りは、ウエハがもはや点Ａにおいて支持され
ていないために点Ｂにおけるウエハ上のせん断応力の増
加が結果として生じる。ウエハは全ての支持体によって
等しく支持されていないので、せん断応力はウエハの重
量の大きい割合を支持する支持体において臨界レベルに
到達する可能性がある。
【０００８】図１０に示すように、仮に適切に支持され
た場合、点Ｃおよび点Ｄにおいて、ウエハの重量は均等
に分布している。しかしながら、従来の支持方法では、
処理中にウエハが反る際に、図１０に示すようにウエハ
の支持を均等にすることができないという不都合があ
る。
【０００９】この発明は、上記従来の支持方法の欠点を
考慮してなされたものであり、その目的は、高温処理中
に半導体ウエハが反る等しても半導体ウエハを均等に支
持することができる半導体ウエハ支持装置、半導体ウエ
ハ支持方法およびそれに用いられるウエハ弾性支持体の
製造方法を提供することである。
【００１０】この発明による装置および方法は、支持点
において小さいせん断応力を達成し、高温処理中、特に
温度の上昇および下降の期間中にウエハの反りを許容す
る。これは、特に、直径の大きい半導体ウエハの支持に
有効である。
【００１１】
【課題を解決するための手段】この発明の半導体ウエハ
支持装置は、半導体ウエハが載置され、それぞれが処理
中のウエハの屈曲状態に応じて圧縮、伸長することによ
って処理中のウエハを継続的に均等に支持する複数のフ
レキシブルな弾性支持体を具備したことを特徴とする。
【００１２】この発明の半導体ウエハ支持装置は、半導
体ウエハが載置され、それぞれが処理中の前記ウエハの
屈曲状態に応じて圧縮、伸長することによって前記処理
中のウエハを継続的に均等に支持する複数のフレキシブ
ルな弾性支持体を具備し、前記フレキシブルな各弾性支
持体はそれぞれ、前記ウエハとの間の接触面積を最小に
するウエハと接触する滑らかな上部表面と、前記ウエハ
の重量および、処理中のウエハの湾曲状態の変化に応じ
て伸長および圧縮されるばね状の下部部分とを有してい
ることを特徴とする。
【００１３】この発明のウエハ支持方法は、複数のフレ
キシブルな弾性支持体を設け、処理されるウエハを前記
複数のフレキシブルな弾性支持体上に載置させる工程を
具備し、前記複数のフレキシブルな弾性支持体のそれぞ
れは、前記処理中のウエハの屈曲状態に応じて圧縮もし
くは伸長することによって前記処理中にウエハを保持
し、前記処理中にウエハを継続的に支持することを特徴
とする。
【００１４】この発明のウエハ弾性支持体の製造方法
は、ウエハ弾性支持体の形状を有するモールド型を設
け、低い熱膨脹係数を有する弾性材料の層を前記モール
ド型上に付着させ、前記モールド型に付着された弾性材
料の層に穴を形成して前記モールド型の一部を露出さ
せ、前記モールド型を焼却して除去する工程とを具備し
たことを特徴とする。
【００１５】この発明によるウエハの支持装置および方
法によって、対応する複数の支持点においてウエハに接
触して支持するための複数の弾性支持体が提供される。
各弾性支持体は、支持点においてウエハに接触し、処理
中のウエハの反りを許容するためにその他の弾性支持体
から独立して圧縮および／または伸長する。
【００１６】この発明を特徴付ける種々の付加的な利点
および進歩性を有する特徴は、特許請求の範囲において
さらに指摘される。しかしながら、本発明およびその効
果をより良く理解するために、本発明の好ましい実施の
形態を示す添付された図面および説明が参照される。
【００１７】
【発明の実施の形態】この発明によるウエハ支持装置お
よび方法ならびにウエハ弾性支持体の製造方法は、以下
図面に関連して説明される。この発明のウエハ支持装置
の第１の実施の形態に係る概略的な側面図を図１に示
す。半導体ウエハ１１は、処理中ウエハとの継続的で均
等な接触を維持するために伸長および縮小する複数のベ
ローズ状弾性支持体１２によって支持される。上記各弾
性支持体１２は、支持ボート１３のプラットフォーム１
４の表面上でウエハ１１を支持する。
【００１８】上記各弾性支持体１２は、図２に詳細に示
すように、ウエハ１１が処理中に反った場合でもウエハ
との点接触を維持するために滑らかに湾曲した上部表面
２１と、ウエハ１１の重量および、処理中のウエハの湾
曲状態の変化に応じて伸長および圧縮されるばね状の下
部部分２２とをそれぞれ有する。また、これら各弾性支
持体１２は、ウエハの寸法およびその他の処理の考慮す
べき点に依存して約５ないし２５ｍｍの高さと、約５な
いし２０ｍｍの直径を有している。
【００１９】上記ウエハ１１はシリコン（Ｓｉ）ウエハ
からなり、弾性支持体１２はＳｉＣもしくは低い熱膨脹
係数を有するその他の適切な材料で作られている。同様
に上記プラットフォーム１４もＳｉＣもしくは低い熱膨
脹係数を有するその他の適切な材料で作られている。ま
た、上記支持ボート１３は、ＳｉＣ、石英、またはその
他の適切な材料で作られている。
【００２０】さらに、上記弾性支持体１２は、処理中に
ウエハが反ったときにウエハとの継続的で均等な接触を
維持することによって、従来のウエハ支持体の欠点を克
服するように協同し、それによって、ウエハ上のせん断
応力を減少させる。支持点におけるこのせん断応力の減
少は、これらの応力が降伏点を超過し、結晶欠陥を生じ
る可能性を減少する。
【００２１】図３は、図１に示されたウエハ支持装置の
平面図を示している。ここでは４個の弾性支持体１２が
示されており、ウエハ１１は、図１に示すように支持体
１２上に設置されている。ここで、上記４個の弾性支持
体１２は、ウエハ１１の下方で正方形パターン状態とな
るように配置されている。このように支持体１２を４個
設けて、ウエハ１１の下方で正方形パターン状態となる
ように配置することにより、ウエハ１１を均等に保持す
ることが可能になる。
【００２２】しかしながら、弾性支持体の数は４個に制
限されず、それ以上もしくはそれ以下の数の弾性支持体
でウエハ１を支持することもできる。３個より多くの弾
性支持体がウエハを支持するために使用されるのが好ま
しい。
【００２３】ウエハ支持装置はまた、例えばＳｉＣリン
グ等の支持プラットフォーム１４と、このプラットフォ
ーム１４を支持する４個のロッド１５を含んでいる。こ
れらのロッド１５もＳｉＣで作られている。
【００２４】図２において、ウエハ１１を受けるための
個々の弾性支持体１２の調節（圧縮および／または伸
長）状態が示されている。図２において、弾性支持体１
２は、ウエハ１１の重量が加わる結果として距離Ｘだけ
圧縮される。弾性支持体１２の湾曲された上部表面２１
は、１点においてウエハ１１と接触し、それによって、
ウエハ１１に対する支持点を与える。
【００２５】図４に示すように、ウエハ１１は、高温処
理中、特に温度が上昇および下降する期間中に反る可能
性がある。上記弾性支持体１２は、ウエハ１１の最大の
反りＹがウエハの重量の結果としての弾性支持体１２の
圧縮距離Ｘよりも実質的に小さくなるように設計され、
それによって、弾性支持体１２が処理中、常にウエハ１
１と接触していることを確実にする。
【００２６】図１に示したウエハ支持装置は、例えば、
図５に示したバッチ式炉３０内に配置される。複数のウ
エハ１１のそれぞれは、複数の弾性支持体１２によって
支持ボート１３の各プラットフォーム１４上で支持され
る。弾性支持体１２は、ＳｉＣもしくは高い耐熱度を有
する任意のその他の適切な材料で作られている。支持ボ
ート１３は、ＳｉＣ、石英、またはその他の適切な材料
で作られている。
【００２７】バッチ式炉３０はまた、この技術において
既に知られているように、２個のヒータ３１と、外部管
材３２と、内部管材３３と、ガス入口３４と、排出口３
５とを含んでいる。この発明によるウエハ支持装置はま
た、異なる構造のバッチ式炉において使用されることが
できる。
【００２８】さらに、この発明によるウエハ支持装置の
使用はバッチ式の使用に限定されず、類似した高温処理
を有するランプヒータを使用する高速アニール装置等の
枚葉のウエハツールにおいて使用されることもできる。
【００２９】この発明によるウエハ支持装置は、この発
明によるウエハ支持方法を達成するために使用される。
この方法は、先に説明した複数のフレキシブルな弾性支
持体１２を設け、処理されるウエハ１１を複数の弾性支
持体１２上に位置させる工程とを含んでいる。各弾性支
持体１２は、処理中のウエハ１１の反りもしくは屈曲に
応じて圧縮もしくは伸長することによって処理中ウエハ
を保持し、それによって、処理中にウエハに対して継続
的で均等な支持を行う。弾性支持体１２の滑らかに湾曲
した前記上部表面２１は、ウエハの処理期間中単一の支
持点においてウエハと接触する。
【００３０】次にこの発明によるウエハ支持装置および
方法において使用される弾性支持体の製造方法を、図６
の（ａ）ないし（ｄ）の断面図を参照して説明する。図
６の（ａ）において、カーボンモールド型４１は、所望
された弾性支持体の形状に形成される。図６の（ｂ）に
おいて、ＳｉＣもしくはその他の適切な弾性材料の層４
２が、例えば化学気相成長（ＣＶＤ）処理を使用してカ
ーボンモールド型４１上に堆積される。ＳｉＣの層は、
１００ないし１０００μｍの厚さを有している。図６の
（ｃ）において、穴４３が、例えば機械加工等を使用し
て、モールド型４１の底部に堆積されたＳｉＣ層４２に
形成される。図６の（ｄ）において、カーボンモールド
型４１は、例えば高温での酸化を使用して焼却され、そ
れによってＳｉＣ層が残存し、前記弾性支持体１２が形
成される。
【００３１】この発明によるウエハ支持装置および方法
において使用される弾性支持体は、ウエハに対する必要
な支持を与えるために高い耐熱度および十分な弾性を有
するＳｉＣもしくはその他の適切な弾性材料から作られ
ている。
【００３２】図７はこの発明の第２の実施の形態に係る
ウエハ支持装置の概略的な側面図を示す。この実施の形
態では、弾性支持体１２は、例えばＳｉＣ等で作られた
弾性ばねで構成されている。図７に示されているウエハ
支持構造のその他の特徴は、図１のものに対応するので
その説明は省略する。
【００３３】この発明は特に好ましい実施の形態に関連
して説明されているが、形態および詳細における変更お
よび修正は、この発明の意図および技術的範囲から逸脱
せずに行われることは当業者には明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明のウエハ支持装置の第１の実施の形態
に係る概略的な側面図。
【図２】図１のウエハ支持装置で用いられる弾性支持体
を示す図。
【図３】ウエハの重量に適合するための弾性支持体の移
動状態の説明図。
【図４】高温処理中のウエハの最大の反りを示す説明
図。
【図５】図１に示したウエハ支持装置が載置されるバッ
チ式炉の概略断面図。
【図６】本発明による弾性支持体の製造方法を説明する
ための断面図。
【図７】この発明のウエハ支持装置の第２の実施の形態
に係る概略的な側面図。
【図８】従来のウエハ支持装置を概略的に示す側面図。
【図９】図８のウエハ支持装置でウエハが不適切に支持
された状態を示す側面図。
【図１０】ウエハが適切に支持されている状態を示す側
面図。 １１…半導体ウエハ、 １２…ベローズ状弾性支持体、 １３…支持ボート、 １４…プラットフォーム、 １５…ロッド、 ２１…上部表面、 ２２…ばね状の下部部分、 ３０…バッチ式炉、 ３１…ヒータ、 ３２…外部管材、 ３３…内部管材、 ３４…ガス入口、 ３５…排出口、 ４１…カーボンモールド型、 ４２…弾性材料の層（ＳｉＣ層）、 ４３…穴。

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 半導体ウエハが載置され、それぞれが処
    理中のウエハの屈曲状態に応じて圧縮、伸長することに
    よって処理中のウエハを継続的に均等に支持する複数の
    フレキシブルな弾性支持体を具備したことを特徴とする
    半導体ウエハ支持装置。
  2. 【請求項２】 前記複数のフレキシブルな弾性支持体が
    それぞれセラミックで構成されていることを特徴とする
    請求項１記載のウエハ支持装置。
  3. 【請求項３】 前記複数のフレキシブルな弾性支持体の
    それぞれは、支持点において前記ウエハと接触する滑ら
    かな湾曲した先端部を有していることを特徴とする請求
    項１記載のウエハ支持装置。
  4. 【請求項４】 前記各弾性支持体が前記ウエハの重量に
    よって圧縮される距離Ｘは、前記処理中に前記ウエハの
    最大屈曲距離Ｙよりも大きくされていることを特徴とす
    る請求項１記載のウエハ支持装置。
  5. 【請求項５】 半導体ウエハが載置され、それぞれが処
    理中の前記ウエハの屈曲状態に応じて圧縮、伸長するこ
    とによって前記処理中のウエハを継続的に均等に支持す
    る複数のフレキシブルな弾性支持体を具備し、 前記フレキシブルな各弾性支持体はそれぞれ、前記ウエ
    ハとの間の接触面積を最小にするウエハと接触する滑ら
    かな上部表面と、前記ウエハの重量および、処理中のウ
    エハの湾曲状態の変化に応じて伸長および圧縮されるば
    ね状の下部部分とを有していることを特徴とするウエハ
    支持装置。
  6. 【請求項６】 前記複数のフレキシブルな弾性支持体が
    それぞれセラミックで構成されていることを特徴とする
    請求項５記載のウエハ支持装置。
  7. 【請求項７】 前記フレキシブルな弾性支持体が４個設
    けられていることを特徴する請求項５記載のウエハ支持
    装置。
  8. 【請求項８】 前記４個の弾性支持体は、前記ウエハの
    下方で正方形パターン状態となるように配置されている
    ことを特徴する請求項７記載のウエハ支持装置。
  9. 【請求項９】 前記各弾性支持体が前記ウエハの重量に
    よって圧縮された距離Ｘは、前記処理中のウエハの最大
    屈曲距離Ｙよりも大きくされていることを特徴とする請
    求項５記載のウエハ支持装置。
  10. 【請求項１０】 複数のフレキシブルな弾性支持体を設
    け、 処理されるウエハを前記複数のフレキシブルな弾性支持
    体上に載置させる工程を具備し、 前記複数のフレキシブルな弾性支持体のそれぞれは、前
    記処理中のウエハの屈曲状態に応じて圧縮もしくは伸長
    することによって前記処理中にウエハを保持し、前記処
    理中にウエハを継続的に支持することを特徴とするウエ
    ハ支持方法。
  11. 【請求項１１】 前記複数のフレキシブルな弾性支持体
    がそれぞれセラミックで構成されていることを特徴とす
    る請求項１０記載のウエハ支持方法。
  12. 【請求項１２】 前記複数のフレキシブルな弾性支持体
    のそれぞれは、支持点において前記ウエハと接触する滑
    らかに湾曲した先端部を有していることを特徴とする請
    求項１０記載のウエハ支持方法。
  13. 【請求項１３】 前記フレキシブルな弾性支持体のそれ
    ぞれが前記ウエハの重量によって圧縮された距離Ｘは、
    前記処理中のウエハの最大屈曲距離Ｙよりも大きくされ
    ていることを特徴とする請求項１０記載のウエハ支持方
    法。
  14. 【請求項１４】 ウエハ弾性支持体の形状を有するモー
    ルド型を設け、 低い熱膨脹係数を有する弾性材料の層を前記モールド型
    上に付着させ、 前記モールド型に付着された弾性材料の層に穴を形成し
    て前記モールド型の一部を露出させ、 前記モールド型を焼却して除去する工程とを具備したこ
    とを特徴とするウエハ弾性支持体の製造方法。
  15. 【請求項１５】 前記弾性材料がＳｉＣであることを特
    徴とする請求項１４記載のウエハ弾性支持体の製造方
    法。
  16. 【請求項１６】 前記ウエハ弾性支持体は、支持される
    ウエハと接触する滑らかに湾曲した上部表面を有してい
    ることを特徴とする請求項１４記載のウエハ弾性支持体
    の製造方法。
  17. 【請求項１７】 前記モールド型はカーボンのモールド
    型であることを特徴とする請求項１４記載のウエハ弾性
    支持体の製造方法。
  18. 【請求項１８】 前記弾性材料の層は、化学気相成長法
    によって前記モールド型上に付着されることを特徴とす
    る請求項１４記載のウエハ弾性支持体の製造方法。
  19. 【請求項１９】 前記モールド型を焼却して除去する工
    程は、高温酸化処理によって行われることを特徴とする
    請求項１４記載のウエハ弾性支持体の製造方法。
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