JPH1022228A

JPH1022228A - 半導体熱処理用治具

Info

Publication number: JPH1022228A
Application number: JP17460496A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Minagawa; 和弘皆川; Yukio Takasago; 幸穂高砂
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1996-07-04
Filing date: 1996-07-04
Publication date: 1998-01-23

Abstract

(57)【要約】【課題】高温下で変形することがなく、自動搬送シス
テム及び大口径のウェハーに対応した強度を有し、ウェ
ハーの熱酸化・拡散処理中にウェハーにスリップを生成
させない。【解決手段】上板１及び下板２とこれらを連結する支
柱３，１１を備え、支柱３，１１に設けた複数の溝３
ａ，１１ａでウェハーを支持し、かつ、支柱３，１１の
うち少なくとも両サイドを支持する支柱１１を広幅とし
た半導体熱処理用治具において、前記広幅の支柱１１に
おける柱部１１ｂの先端面１１ｅから１．０ｍｍだけ柱
部１１ｂの中央部寄りの位置における厚みを、柱部１１
ｂの先端面１１ｅを湾曲状又は４５°以上の角度となる
ようにしたり、また、柱部１１ｂの先端面１１ｅを含む
部分を切り欠いたり、また、柱部１１ｂの先端面１１ｅ
を張り出させたりすることで、０．７ｍｍ以上としてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、シリコンウェハー
の保持治具に係り、特に熱酸化・拡散処理等に使用され
るウェハーボート等の炭化珪素質の半導体熱処理用治具
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体の製造プロセスにおいて、ウェハ
ーにドープした微量不純物を拡散させる工程や、表面に
酸化膜を付与する工程では、電気炉内で複数枚のウェハ
ーを保持するための半導体熱処理用治具が用いられる。
この半導体熱処理用治具は、従来は、図５に示すよう
に、上板１と下板２を４本の支柱３で連結したもので、
これら支柱３に刻設された複数の溝３ａでウェハーを支
持する構成である。

【０００３】このような半導体熱処理用治具では、ウェ
ハーは、支柱３の溝３ａに水平に挿入したり、引き出し
たりするので、治具の前面には支柱３を設置することは
できない。従って、図５に示すような、４本の支柱３が
全て同じ狭幅の場合には、ウェハーを均等に支持するこ
とが難しく、また、ウェハー支持部（溝３ａ）に作用す
る荷重が大きくなる。なお、図５中の３ｂは支柱３の柱
部を示す。

【０００４】近年の半導体プロセスの進歩に伴って、６
インチから８インチ，１２インチへとウェハーの大口径
化が進み、ウェハーの自重が増大しているにも係わら
ず、ウェハーの厚みはさほど増加しておらず、強度低下
の問題が指摘されている。特に、１１００℃以上の高温
処理においては、このウェハー支持部の荷重のためにウ
ェハーの支持部にスリップ（結晶転位による結晶欠陥）
が発生し、半導体デバイスの不良の一因となっている。

【０００５】一方、スリップを抑制する半導体熱処理用
治具として、特開平５−１１４６４５号や特開平６−１
６３４４０号のように、ウェハーの外周をサポートする
リング状等の支持板を用いたものが提案されている。し
かし、これらで提案された半導体熱処理用治具では、本
来は余分な支持板をウェハーと同一枚数必要とするの
で、治具の重量が増加して熱処理装置の負担が増大する
とともに、熱応答性が低下するという問題がある。ま
た、支持板の厚みのために同一寸法の治具でも積載支持
が可能なウェハー枚数が減少し、生産性が悪くなるとい
う問題もある。

【０００６】そこで、両者の問題点を解決可能な半導体
熱処理用治具として、図６に示すような、特に両サイド
を支持する支柱を広幅にし、ウェハー支持部の荷重を分
散させるものが開発され、使用されるようになってきて
いる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図６に
示すような広幅の支柱４を有する半導体熱処理用治具
は、図７に示すように、柱部４ｂの端が極めて鋭い角度
となっているので、溝４ａを加工する時にこの尖った部
分４ｂａがチッピング等により欠けたり、熱処理時、支
柱４に応力が作用した際に破壊起点となるという問題が
あった。

【０００８】本発明は、上記した従来の問題点に鑑みて
なされたものであり、高温下で変形することがなく、自
動搬送システム及び大口径のウェハーに対応した強度を
有し、ウェハーの熱酸化・拡散処理中にウェハーにスリ
ップを生成することがない半導体熱処理用治具を提供す
ることを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明の半導体熱処理用治具では、少なくとも
両サイドを支持する支柱を広幅とした半導体熱処理用治
具の、前記広幅の支柱における柱部の端から１．０ｍｍ
だけ柱部の中央部寄りの位置における厚みを０．７ｍｍ
以上としているのである。そして、この厚みを確保する
ことで、大口径のウェハーに対応した強度を有しつつ、
ウェハーの熱酸化・拡散処理中にウェハーにスリップを
生成させることがなく、また、溝加工時にチッピング等
により柱部の端が欠けることもない。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の半導体熱処理用治具は、
上板及び下板とこれらを連結する支柱を備え、支柱に設
けた複数の溝でウェハーを支持し、かつ、支柱のうち少
なくとも両サイドを支持する支柱を広幅とした半導体熱
処理用治具において、前記広幅の支柱における柱部の端
から１．０ｍｍだけ柱部の中央部寄りの位置における厚
みを０．７ｍｍ以上としているのであり、その具体的手
段として、広幅の支柱における柱部の端を湾曲状又は４
５°以上の角度となるようにしたり、また、広幅の支柱
における柱部の端を含む部分を切り欠いたり、また、広
幅の支柱における柱部の端を張り出させたりするのであ
る。

【００１１】本発明の半導体熱処理用治具において、
「柱部の端から１．０ｍｍだけ柱部の中央部寄りの位
置」とは、以下に述べる位置をいう。図２（ａ），（ｃ）のように、柱部１１ｂの先端面
１１ｅと、この先端面１１ｅの延長線が支柱１１の外周
面１１ｃと交差する位置１１ｄがほぼ同じ位置の場合に
は、前記位置１１ｄにおける外周面１１ｃの接線１２上
の、位置１１ｄから１．０ｍｍだけ柱部１１ｂの中央部
寄りの位置をいう。

【００１２】図２（ｂ），（ｄ）のように、柱部１
１ｂの先端面１１ｅと、この先端面１１ｅの延長線が支
柱１１の外周面１１ｃと交差する位置１１ｄが異なる場
合には、前記先端面１１ｅから外周面１１ｃに下ろす線
１３を、この線１３と外周面１１ｃとの交点１４におけ
る接線１２とのなす角αとβが同一となるように下ろ
し、前記交点１４における外周面１１ｃの接線１２上
の、前記交点１４から１．０ｍｍだけ柱部１１ｂの中央
部寄りの位置をいう。

【００１３】図３に示すように、柱部１１ｂの先端
面１１ｅが前記した線１３と合致する場合には、この先
端面１１ｅから１．０ｍｍだけ柱部の中央部寄りの位置
をいう。なお、図４に示すように、広幅の支柱１１にお
ける柱部１１ｂの端を張り出したものでは、前記した
〜のうちの該当する方法によって求めた位置をいう。

【００１４】また、本発明の半導体熱処理用治具におい
て、柱部の端から１．０ｍｍだけ柱部の中央部寄りの位
置における厚みｔを０．７ｍｍ以上としているのは、本
発明者の実験によれば、０．７ｍｍ未満であれば、溝を
加工する際のチッピングやハンドリング時に柱部の端が
欠けるからである。なお、柱部の端が欠けると、その部
分を破壊起点として亀裂が進展し、最終的には支柱全体
が折れてしまう結果となる。

【００１５】溝を加工する際における柱部の欠けを防止
する観点からすると、前記した厚みｔは大きければ大き
いほど良いが、厚みｔが大きくなりすぎると支柱ひいて
は半導体熱処理用治具の重量が増加し、熱処理装置の負
担が大きくなったり、熱応答性の低下や熱放射の不均一
による温度分布の増大を招くことになる。従って、前記
した厚みｔは１０ｍｍ以下とすることが望ましい。

【００１６】なお、本発明の半導体熱処理用治具におい
て、広幅の支柱１１の幅Ｗは特に限定されるものではな
いが、支柱１１の幅Ｗが支持するウェハーの直径の１／
５未満であると、ウェハーの支持が不十分となりウェハ
ーの変形やスリップが起こる可能性があるので、１／５
以上とすることが望ましい。また、ウェハーの直径の１
／３を超えると、治具の重量増により熱処理装置の負担
が大きくなり、また、熱応答性の低下や熱放射の不均一
による温度分布の増大を招くので、１／３以下とするこ
とが望ましい。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の半導体熱処理用治具を図１〜
図４に示す実施例に基づいて説明する。図１（ａ）は本
発明の半導体熱処理用治具の斜視図、（ｂ）は本発明の
半導体熱処理用治具の構成部品である広幅の支柱の横断
面図、図２（ａ）〜（ｄ）は本発明の半導体熱処理用治
具の構成部品である広幅の支柱の異なる実施例の要部横
断面図、図３は（ａ）〜（ｄ）は本発明の半導体熱処理
用治具の構成部品である広幅の支柱のさらに異なる実施
例の横断面図、図４（ａ）（ｂ）は本発明の半導体熱処
理用治具の構成部品である広幅の支柱のさらに異なる実
施例の横断面図を示す。

【００１８】図１において、１は円形状の上板、２は同
じく円形状の下板であり、これら上板１と下板２は一側
部が開放されるように例えば４本の支柱によって連結さ
れている。そして、この支柱のうち両サイドには、例え
ば支持するウェハーの直径の１／５以上の幅を有する広
幅の支柱１１が配置され、中央（奥）には狭幅の支柱３
が配置されている。

【００１９】前記支柱３，１１の内周側には、図１
（ａ）に示すように、高さ方向に多数の溝３ａ，１１ａ
が一定間隔で設けられ、これらの溝３ａ，１１ａでウェ
ハーをそれぞれ支持するようになっている。

【００２０】本発明の半導体熱処理用治具は、上記した
広幅の支柱１１における柱部１１ｂの端から１．０ｍｍ
だけ柱部１１ｂの中央部寄りの位置における厚みｔを
０．７ｍｍ以上としているのであり、そのために、図２
（ａ）（ｂ）に示すように、広幅の支柱１１における柱
部１１ｂの先端面１１ｅを湾曲状にしたり、また、図２
（ｃ）（ｄ）に示すように、広幅の支柱１１における柱
部１１ｂの先端面１１ｅの角度γを４５°以上となるよ
うにしたり、また、図３に示すように、広幅の支柱１１
における柱部１１ｂの先端の尖った部分１１ｇを含む部
分を切り欠いたり、また、図４に示すように、広幅の支
柱１１における柱部１１ｂの先端を張り出したりするの
である。なお、図４中の１１ｆは張出部を示す。

【００２１】ところで、前記した半導体熱処理用治具
は、炭化珪素質にて形成されており、例えば上板１，下
板２，支柱３及び１１をそれぞれ成形した後これらの各
部材を用いて半導体熱処理用治具に組み立て、次に、こ
の半導体熱処理用治具の各部材中にSiを含浸反応焼結さ
せる。そして、このようにして各部材中にSiを含浸反応
焼結させた後、各支柱３，１１の溝３ａ，１１ａを加工
して製品となす。この溝加工は、支持しようとするウェ
ハーと同じ外径の回転刃を用い、支柱３及び１１が開放
された側から回転刃を水平に挿入したり、また、支持し
ようとするウェハーより小さい外径の回転刃を用い、そ
の軌跡が前記ウェハーと同じ外径の回転刃を挿入した時
の軌跡と同じになるように水平に挿入することによって
行う。

【００２２】次に、上記した本発明の半導体熱処理用治
具の効果を確認するために行った実験結果について説明
する。実験に用いた半導体熱処理用治具は、全て炭化珪
素７５重量部、金属シリコン２５重量部からなる炭化珪
素質材料で製作され、それぞれ支柱に設けた溝に１５０
枚ずつ（上下各２０枚はダミー）、８インチのウェハー
（厚み７００μｍ）を支持させた状態で所定の熱処理
（１２００℃で２時間加熱：昇温は８℃／分，降温は５
℃／分，前半の１時間はＯ₂雰囲気，後半の１時間はＮ
₂雰囲気）を行った。

【００２３】実験の結果を下記表１に示す。なお、表１
には、従来例として、図５に示す治具と特開平６−１６
３４４０号で提案された治具を、また比較例として図７
に示す広幅の支柱を設置した治具を用いた場合の結果も
併せて示している。

【００２４】

【表１】（奥部に配置した２本の狭幅支柱の幅は全て１５ｍｍである。）注１：重量増により熱応答性が低下するとともに、溝間隔の拡大によりウェハーの支持枚数が低下した。注２：溝加工時に柱部４ｂの先端に割れが発生し、実験せず。

【００２５】表１より明らかなように、本発明の半導体
熱処理用治具を使用した場合には、いずれの場合も、支
持した１１０枚のウェハーは１枚もスリップが認められ
なかった。一方、従来例１の場合には支持した１１０枚
のウェハーは全て支柱近傍に多数のスリップが発生し
た。また、従来例２の場合には本発明の半導体熱処理用
治具を使用した場合と同様に、支持したウェハーは１枚
もスリップが認められなかったが、リング状の支持体を
備えているので、重量増により熱応答性が低下するとと
もに、溝間隔の拡大によりウェハーの支持枚数が本発明
の１５０枚から１３０枚に低下した。また、比較例１の
場合には、溝加工時に柱部４ｂの先端に割れが発生し、
比較例２の場合には、溝加工時に柱部４ｂの先端に割れ
は発生しなかったものの、炉内設置時に割れが発生した
ので、実験を行わなかった。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体熱
処理用治具は、少なくとも両サイドを支持する支柱を広
幅とした半導体熱処理用治具の、前記広幅の支柱におけ
る柱部の端から１．０ｍｍだけ柱部の中央部寄りの位置
における厚みを０．７ｍｍ以上としているので、大口径
のウェハーに対応した強度を有しつつ、ウェハーの熱酸
化・拡散処理中にウェハーにスリップを生成させること
がなく、また、溝加工時にチッピング等により柱部の端
が欠けることもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明の半導体熱処理用治具の斜視
図、（ｂ）は本発明の半導体熱処理用治具の構成部品で
ある広幅の支柱の横断面図である。

【図２】（ａ）〜（ｄ）は本発明の半導体熱処理用治具
の構成部品である広幅の支柱の異なる実施例の要部横断
面図である。

【図３】（ａ）〜（ｄ）は本発明の半導体熱処理用治具
の構成部品である広幅の支柱のさらに異なる実施例の横
断面図である。

【図４】（ａ）（ｂ）は本発明の半導体熱処理用治具の
構成部品である広幅の支柱のさらに異なる実施例の横断
面図である。

【図５】（ａ）は従来の半導体熱処理用治具の斜視図、
（ｂ）は（ａ）の横断面図である。

【図６】（ａ）は従来の他の半導体熱処理用治具の斜視
図、（ｂ）は（ａ）の横断面図である。

【図７】図６に示す半導体熱処理用治具の構成部品であ
る広幅の支柱の横断面図である。

【符号の説明】

１上板２下板３支柱３ａ溝３ｂ柱部１１支柱１１ａ溝１１ｂ柱部１１ｅ先端面１１ｆ張出部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】上板及び下板とこれらを連結する支柱を
備え、支柱に設けた複数の溝でウェハーを支持し、か
つ、支柱のうち少なくとも両サイドを支持する支柱を広
幅とした半導体熱処理用治具において、前記広幅の支柱
における柱部の端から１．０ｍｍだけ柱部の中央部寄り
の位置における厚みを０．７ｍｍ以上としたことを特徴
とする半導体熱処理用治具。
【請求項２】広幅の支柱における柱部の端を湾曲状又
は４５°以上の角度となるようにしたことを特徴とする
請求項１記載の半導体熱処理用治具。
【請求項３】広幅の支柱における柱部の端を含む部分
を切り欠いたことを特徴とする請求項１記載の半導体熱
処理用治具。
【請求項４】広幅の支柱における柱部の端を張り出さ
せたことを特徴とする請求項１記載の半導体熱処理用治
具。