JPH1098048A - ウエハー熱処理装置 - Google Patents

ウエハー熱処理装置

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JPH1098048A
JPH1098048A JP27407796A JP27407796A JPH1098048A JP H1098048 A JPH1098048 A JP H1098048A JP 27407796 A JP27407796 A JP 27407796A JP 27407796 A JP27407796 A JP 27407796A JP H1098048 A JPH1098048 A JP H1098048A
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耕三 荻野
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Abstract

(57)【要約】 【課題】結晶転移の生じる部分が少なく、ウエハー全体
を均一に熱処理することができるウエハー熱処理装置を
提供する。 【解決手段】ウエハーの外周端部を支持体の傾斜面によ
り均一に支持するので、ウエハー全体を均一に熱処理す
ることができる。結晶転移の生じる部分が少なく、歩留
まりが良くなるため、一枚のウエハーから得られる半導
体の個数が増加し、製造コストの低減が図れる。ウエハ
ーの外周端部を複数の傾斜面により部分的に支持して、
相互の接触箇所及び接触面積を少なくすることで、結晶
転移の生じる要因及び部分が削減され、品質の向上及び
安定を図ることができる。炭化ケイ素製の支持体は熱伝
導性が良く、支持体自体の熱がウエハーに直接伝導され
るため、熱損失が少なく、ウエハーの熱処理が効率よく
行える。

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、例えば、半導体
ウエハーに各種熱処理、蒸着処理を施すときに用いられ
るウエハー熱処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、上述のようなウエハーを熱処理す
る場合、例えば、図6に示すように、支持体12の上面
側に立設した複数の各支持ピン12a…でウエハーAを
水平に支持して熱処理したり、或いは、図7に示すよう
に、支持体13の内周縁部に形成した水平部13aでウ
エハーAを水平に支持して熱処理する方法がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した支持
体12でウエハーAを支持した場合、各支持ピン12a
…により支持した部分にウエハーA自体の自重が付加さ
れるので、熱処理時に起きる反りや熱膨張の差により摩
擦が生じたり、自重の集中する部分に歪みが生じたりす
るため、その部分に、結晶転移(ディフロケーション=
一般的にはスリップ)が生じるのを回避することができ
ない。且つ、各支持ピン12a…により支持された部分
の温度が低く、ウエハーAの外周縁部に対して熱が均一
に伝導されず、その部分の温度も低くなるため、熱処理
時の温度が不均一となる。また、炉の中心部に近いと温
度が高く、遠いと温度が低く、温度勾配が生じる。
【0004】例えば、8インチのシリコンウエハーを、
窒素雰囲気中に於いて25℃/secのレートで昇温し、
約1200℃に1分間保持して熱処理した試験品をX線
トポグラフで転移状況を観察した結果、図8に示すよう
に、各支持ピン12a…により支持された部分に結晶転
移が生じ、外周縁部にも結晶転移が多数生じることが確
認できるが、摩擦や歪みの生じた部分に結晶転移が起き
やすいため、ウエハーA全体を均一に熱処理することが
できない。不良箇所が多数発生するため、1枚のウエハ
ーから得られる半導体の個数が少なく、歩留まりが悪い
という問題点を有している。
【0005】また、支持体13でウエハーAを支持した
場合、支持体13の水平部13aによりウエハーAの外
周縁部を平面的に支持するため、上述した支持体12よ
りも接触面積が大きく、その接触部分の熱処理温度が低
くなるため、ウエハーA全体を均一に熱処理することが
困難である。且つ、ウエハーAの外周縁部全体に結晶転
移が生じるだけでなく、熱処理を繰り返す度に結晶転移
が内側に成長し、結晶転移の生じる部分が大きくなるた
め、歩留まりが悪くなるという問題点を有している。
【0006】この発明は上記問題に鑑み、ウエハーの外
周端部を支持体の傾斜面により水平に支持して熱処理す
るので、結晶転移の生じる部分が少なくなり、ウエハー
全体を均一に熱処理することができるウエハー熱処理装
置の提供を目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
上記支持体を、上記ウエハーの外周端部と対応する形状
であって、該外周端部が水平に支持される大きさに形成
し、上記支持体の上面側に、上記ウエハーの外周端部を
支持する傾斜面を形成すると共に、該傾斜面を外周側か
ら内周側に向けて低くなる角度に斜設したウエハー熱処
理装置であることを特徴とする。
【0008】請求項2記載の発明は、上記請求項1記載
の構成と併せて、上記ウエハーの外周端部と対向して、
複数の傾斜面を円周方向に対して等間隔に隔てて形成し
たウエハー熱処理装置であることを特徴とする。
【0009】請求項3記載の発明は、上記請求項1又は
2記載の構成と併せて、上記傾斜面の外周部に、上記ウ
エハーの上面側よりも上方に突出され、該ウエハーの外
周端部に対して熱伝導される間隔に近接して壁部を形成
したウエハー熱処理装置であることを特徴とする。
【0010】請求項4記載の発明は、上記請求項1又は
2記載の構成と併せて、上記支持体の傾斜面を、約10
度〜約30度となる角度に斜設したウエハー熱処理装置
であることを特徴とする。
【0011】請求項5記載の発明は、上記請求項1記載
の構成と併せて、上記支持体又は傾斜面を炭化ケイ素で
構成したウエハー熱処理装置であることを特徴とする。
【0012】
【作用】請求項1記載のウエハー熱処理装置は、支持体
に形成した傾斜面によりウエハーの外周端部を水平に支
持して、支持体の傾斜面とウエハーの外周端部とを線接
触させるので、相互の線接触によりウエハーの外周端部
が均等に支持され、反りや熱膨張による摩擦が部分的に
生じたり、自重による応力が部分的に付加されるのを防
止できると共に、結晶転移が生じるのを抑制でき、ウエ
ハー全体を均一に熱処理することができる。且つ、ウエ
ハーの外周端部のみを支持体により支持するので、ウエ
ハーの外周端部よりも内側に結晶転移が生じるのを防止
でき、歩留まりが良くなる。
【0013】請求項2記載のウエハー熱処理装置は、上
記請求項1記載の作用と併せて、支持体に形成した複数
の傾斜面によりウエハーの外周端部を水平に支持して熱
処理するので、支持体とウエハーとの接触箇所及び接触
面積が少なくなり、結晶転移の生じる部分が減少するた
め、品質の向上及び安定を図ることができる。
【0014】請求項3記載のウエハー熱処理装置は、上
記請求項1又は2記載の作用と併せて、支持体によりウ
エハーを水平に支持して、ウエハーの外周端部に壁部を
近接した状態のまま熱処理するので、熱処理時に於い
て、支持体自体に伝導された熱が傾斜面及び壁部から同
時に放熱され、壁部から放熱される熱が、ウエハーの外
周端部に対して効率よく熱伝導されるため、ウエハーの
外周端部を他の部分と同等温度に熱処理することができ
る。
【0015】請求項4記載のウエハー熱処理装置は、上
記請求項1又は2記載の作用と併せて、支持体の傾斜面
を、約10度〜約30度となる角度に斜設しているの
で、ウエハーの載置位置及び載置姿勢が安定すると共
に、傾斜面と線接触するウエハーの外周端部に対して、
支持体自体に伝導された熱が効率よく熱伝導されるた
め、ウエハーの外周端部を均一に熱処理することができ
る。
【0016】請求項5記載のウエハー熱処理装置は、上
記請求項1記載の作用と併せて、支持体又は傾斜面を熱
伝導性の良い炭化ケイ素により構成した場合、熱処理時
に於いて、支持体自体の熱がウエハーに直接伝導される
ため、熱損失が少なく、ウエハーの熱処理が効率よく行
える。
【0017】
【発明の効果】この発明によれば、支持体の傾斜面によ
りウエハーの外周端部を水平に支持するので、相互の線
接触によりウエハー全体が均等に支持され、反りや熱膨
張による摩擦が部分的に生じたり、自重による応力が部
分的に付加されるのを防止できると共に、ウエハー全体
を均等に支持した状態で熱処理するため、結晶転移が生
じるのを抑制でき、ウエハー全体を均一に熱処理するこ
とができる。しかも、ウエハーの外周端部のみを支持体
により支持するので、ウエハーの外周端部よりも内側に
結晶転移が生じるのを防止でき、従来例のような支持体
12,13よりも結晶転移の生じる部分が少なく、歩留
まりが良くなるため、一枚のウエハーから得られる半導
体の個数が増加し、製造コストの低減を図ることができ
る。
【0018】さらに、ウエハーの外周端部を複数の傾斜
面により部分的に支持して、相互の接触箇所及び接触面
積を少なくすることで、結晶転移の生じる要因及び部分
が削減し、ウエハー全体を均一に熱処理することがで
き、品質の向上及び安定を図ることができる。且つ、約
10度〜約30度となる角度に支持体の傾斜面を斜設す
ることで、ウエハーの載置位置及び載置姿勢が安定する
と共に、傾斜面と線接触するウエハーの外周端部に対し
て、支持体自体に伝導された熱が効率よく熱伝導される
ため、ウエハーの外周端部を均一に熱処理することがで
きる。
【0019】さらにまた、支持体又は傾斜面を炭化ケイ
素により構成した場合、炭化ケイ素は熱伝導性が良く、
支持体自体の熱がウエハーに直接伝導されるため、熱損
失が少なく、ウエハーの熱処理が効率よく行える。
【0020】
【実施例】図面は第1実施例の支持体を備えた急速加熱
型のウエハー熱処理装置を示し、図1に於いて、このウ
エハー熱処理装置1は、加熱炉2の一側部に搬入口2a
を形成し、他側部に搬出口2bを形成して、搬入側及び
搬出側に配設したロボットアームBにより未熱処理のウ
エハーAを炉内部に搬入し、熱処理済みのウエハーAを
炉外部に搬出する。
【0021】加熱炉2の内部は、例えば、石英(SiO
2 )、炭化ケイ素(SiC)等の耐熱性の高い壁部材3
で囲繞されると共に、その壁部材3の外側にはヒータ素
線4aを有する加熱ヒータ4が配設され、その加熱ヒー
タ4の外側は断熱材5で囲繞されている。加熱炉2の下
部には、同炉下部に配設した基台6の上面側中央部に凹
状収納部6aを形成し、その凹状収納部6aの底面中央
部にウエハーAを載置するための支持台7を固定し、そ
の上段にウエハーAを上下方向に昇降するための支持体
8を配設している。
【0022】上述した支持台7は、上述した凹状収納部
6aの底面中央部に、円盤形状に形成した台本体7aの
下面中央部を固定して、凹状収納部6aの底面中央部に
形成した摺動孔6bと、台本体7aの下面中央部に形成
した摺動孔7bとを上下方向に連通すると共に、各孔6
b,7bを、後述する昇降体10の上下摺動が許容され
る孔径に形成している。台本体7aの上面側には、上述
した摺動孔7bを中心として、ウエハーAが水平に支持
される長さ及び間隔に隔てて先細形状に形成した複数本
(例えば、3本)の各支持突起7c…を立設すると共
に、これら各支持突起7c…を、後述する支持体8の内
周部よりも内側に配列している。
【0023】前述した支持体8は、図2、図3に示すよ
うに、熱伝導性が良く、耐熱性の高い炭化ケイ素(Si
C)により形成され、或いは、その表面をコーティング
処理(SiC−CVDコート)して構成されると共に、
所定サイズにカットされたウエハーAの外周端部Aaと
対向するリング形状であって、その外周端部Aaが水平
に支持される大きさ及び形状に部材本体8aを形成して
いる。部材本体8aの内周部は、ウエハーAの外周端部
Aaよりも若干小径に形成され、その外周部は、ウエハ
ーAの外周端部Aaよりも若干大径に形成されている。
【0024】且つ、部材本体8aの上面側内周部には、
ウエハーAの外周端部Aaを支持する傾斜面8bを円周
方向に連続して形成すると共に、その傾斜面8bを、外
周側から内周側に向けて低くなる角度(例えば、約10
度〜約30度)に斜設している。部材本体8aの下面側
外周部には、後述する昇降台9の各支持軸9b…と対向
して各孔部8c…を形成している。
【0025】上述した昇降台9は、円盤形状に形成した
台本体9aの上面側周縁部に、上述した支持体8の各孔
部8c…と対向して複数本(例えば、3本)の各支持軸
9b…を立設すると共に、各支持軸9b…を、支持体8
が水平に支持される長さ及び間隔に隔てて立設して、こ
れら各支持軸9b…を支持体8の各孔部8c…に対して
下方から差込み固定することで、支持体8を水平状態に
固定されている。且つ、台本体9aの上面側には、上述
した支持台7の各支持突起7c…と対向して各孔部9c
…が形成され、各孔部9c…は、各支持突起7c…の出
没動作が許容される孔径に形成している。
【0026】且つ、台本体9aの下面中央部に、筒状に
形成した昇降体10の上端部を固定して、台本体9aの
下面中央部に形成した孔部9dに昇降体10を連通固定
している。一方、昇降体10の下端側を、基台6及び支
持台7に形成した各孔6b,7bに対して上下摺動可能
に挿入して、例えば、サーボモータ、エアシリンダ等の
昇降手段(図示省略)により昇降体10を鉛直方向に上
下摺動させ、支持台7の各支持突起7c…が支持体8よ
りも上方に突出される降下位置と、支持体8により水平
に支持されたウエハーAが加熱炉2の中心部により持上
げられる上昇位置とに昇降体10を上下摺動する。な
お、昇降体10は、例えば、窒素ガス(N2 )等のプロ
セスガスをパージするためのガス供給装置(図示省略)
に接続されている。加熱炉2の搬出側又は搬入側に、降
下位置に昇降停止されたウエハーAに向けて冷却ガスを
吐出するための噴射ノズル11を配設している。
【0027】図示実施例は上記の如く構成するものにし
て、以下、ウエハー熱処理装置1によりウエハーAを熱
処理するときの動作を説明する。先ず、未熱処理のウエ
ハーAをロボットアームBにより保持した後、加熱炉2
内部にロボットアームBを挿入して、加熱室3に設置さ
れた支持台7の各支持突起7c…上にウエハーAを水平
に載置する。加熱炉2外部にロボットアームBを引出し
た後、支持体8を垂直上昇させて、支持台7の各支持突
起7c…により支持されたウエハーAの外周端部Aaを
支持体8の傾斜面8bにより水平に支持して所定高さに
持上げる。同時に、筒状の昇降体10から吐出されるプ
ロセスガスを加熱炉2内部にパージして、熱処理に応じ
たガス環境を形成した後、ウエハーAの外周端部Aaを
支持体8の傾斜面8bで水平に支持した状態のまま加熱
ヒータ4により均一に熱処理する。
【0028】熱処理後に於いて、支持体8を垂直降下さ
せて、支持体8により支持したウエハーAを支持台7の
各支持突起7c…に再び載置する。支持台7の各支持突
起7c…よりも下方に支持体8を降下させた後、熱処理
済みのウエハーAに向けて噴射ノズル11から吐出され
る冷却ガスを吹き付けて冷却処理した後、加熱炉2内部
にロボットアームBを挿入して、支持台7の各支持突起
7c…により支持された熱処理済みのウエハーAをロボ
ットアームBにより保持する。加熱炉2外部にロボット
アームBを引出して熱処理済みのウエハーAを搬出し、
次の処理工程に移送する。
【0029】上述のように、支持体8の傾斜面8bによ
りウエハーAの外周端部Aaを水平に支持して、支持体
8の傾斜面8bとウエハーAの外周端部Aaとを線接触
させるので、相互の線接触によりウエハーA全体が均等
に支持され、反りや熱膨張による摩擦が部分的に生じた
り、自重による応力が部分的に付加されるのを防止でき
ると共に、ウエハーA全体を均等に支持した状態で熱処
理するため、結晶転移が生じるのを抑制でき、ウエハー
A全体を均一に熱処理することができる。
【0030】しかも、ウエハーAの外周端部Aaのみを
支持体8により支持するので、従来例と同一条件で熱処
理済みのウエハーAを試験して、転移状況を観察した結
果、ウエハーAの外周端部Aa(例えば、約5mm)より
も内側に結晶転移が生じることがなく、従来例のような
支持体12,13よりも結晶転移の生じる部分が少なく
なり、歩留まりが良くなるため、1枚のウエハーAから
得られる半導体の個数が増加し、製造コストの低減を図
ることができる。
【0031】さらに、支持体8の傾斜面8bを、例え
ば、約10度〜約30度となる角度に斜設することで、
ウエハーAの載置位置及び載置姿勢が安定すると共に、
傾斜面8bと線接触するウエハーAの外周端部Aaに対
して、支持体8自体に伝導された熱が効率よく熱伝導さ
れるため、ウエハーAの外周端部Aaを均一に熱処理す
ることができる。また、支持体8又は傾斜面8bを炭化
ケイ素により構成した場合、炭化ケイ素は熱伝導性が良
いため、熱処理時に於いて、支持体8自体の熱がウエハ
ーAに直接伝導され、熱損失が少なく、ウエハーAの熱
処理が効率よく行える。
【0032】図4はウエハーAの外周端部Aaに対し
て、上面側外周部に形成した壁部8dを近接して支持す
る第2実施例の支持体8を示し、傾斜面8bの外周部に
沿って壁部8dを円周方向に連続して形成すると共に、
その壁部8dを、傾斜面8bで支持されるウエハーAの
上面側よりも若干上方に突出される高さであって、ウエ
ハーAの外周端部Aaに対して熱伝導される間隔(例え
ば、約3mm以下)に近接して形成している。つまり、支
持体8に形成した傾斜面8bによりウエハーAを水平に
支持して、ウエハーAの外周端部Aaに壁部8dを近接
した状態のまま熱処理するので、熱処理時に於いて、支
持体8自体に伝導された熱が傾斜面8b及び壁部8dか
ら同時に放熱され、壁部8dから放熱される熱が、ウエ
ハーAの外周端部Aaに対して壁部8dの効率よく熱伝
導されるため、ウエハーAの外周端部Aaを他の部分と
同等温度に熱処理することができると共に、ウエハーA
の中央部と外周部とに温度勾配が生じるのを確実に防止
でき、ウエハーA全体を均一に熱処理することができ
る。
【0033】図5はウエハーAの外周端部Aaを、上面
側内周部に形成した複数の各傾斜面8b…で水平に支持
する第3実施例の支持体8を示し、支持体8の上面側内
周部に対して複数の各傾斜面8b…を部分的に形成する
と共に、各傾斜面8b…を、円周方向に対して所定等間
隔に隔てて複数箇所(例えば、3箇所)形成している。
つまり、支持体8に形成した複数の各傾斜面8b…によ
りウエハーAの外周端部Aaを水平に支持して熱処理す
るので、第1実施例のようにウエハーAの外周全体を支
持するよりも、支持体8とウエハーAとの接触箇所及び
接触面積が少なくなり、結晶転移の生じる要因及び部分
が削減されるため、結晶転移の生じる部分が減少し、ウ
エハーA全体を均一に熱処理することができ、品質の向
上及び安定を図ることができる。
【0034】この発明は、上述の実施例の構成のみに限
定されるものではない。
【0035】上述した第1実施例では、支持体8の上面
側内周部に沿って傾斜面8bを連続して形成している
が、例えば、支持体8の上面側内周縁部に対して各傾斜
面8b…を相対向して2箇所形成するもよく、左右の各
傾斜面8b…によりウエハーAの両側端部Aaを水平に
支持するので、安定性が損なわれず、均一に熱処理でき
る。また、支持体8を複数に分割して、その複数に分割
された各傾斜面8b…でウエハーAを支持してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】 第1実施例の支持体を備えたウエハー熱処理
装置を示す断面図。
【図2】 支持体によるウエハーの支持状態を示す平面
図。
【図3】 支持体によるウエハーの支持部分を示す要部
断面図。
【図4】 第2実施例の支持体に壁部を形成した例を示
す要部断面図。
【図5】 第3実施例の支持体に傾斜面を部分形成した
他の例を示す平面図。
【図6】 第1従来例の支持体によるウエハーの支持状
態を示す縦断側面図。
【図7】 第2従来例の支持体によるウエハーの支持状
態を示す縦断側面図。
【符号の説明】
A…ウエハー Aa…外周端部 1…ウエハー熱処理装置 2…加熱炉 7…支持台 7c…支持突起 8…支持体 8b…傾斜面 8d…壁部 9…昇降台 10…昇降体
【手続補正書】
【提出日】平成8年11月15日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【図面の簡単な説明】
【図1】 第1実施例の支持体を備えたウエハー熱処理
装置を示す断面図。
【図2】 支持体によるウエハーの支持状態を示す平面
図。
【図3】 支持体によるウエハーの支持部分を示す要部
断面図。
【図4】 第2実施例の支持体に壁部を形成した例を示
す要部断面図。
【図5】 第3実施例の支持体に傾斜面を部分形成した
他の例を示す平面図。
【図6】 第1従来例の支持体によるウエハーの支持状
態を示す縦断側面図。
【図7】 第2従来例の支持体によるウエハーの支持状
態を示す縦断側面図。
【図8】 X線トポグラフで転移状況を観察した試験品
シリコンウエハーの説明図。
【符号の説明】 A…ウエハー Aa…外周端部 1…ウエハー熱処理装置 2…加熱炉 7…支持台 7c…支持突起 8…支持体 8b…傾斜面 8d…壁部 9…昇降台 10…昇降体

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】支持体により支持されたウエハーを加熱炉
    内に搬入して均一に熱処理するウエハー熱処理装置であ
    って、上記支持体を、上記ウエハーの外周端部と対応す
    る形状であって、該外周端部が水平に支持される大きさ
    に形成し、上記支持体の上面側に、上記ウエハーの外周
    端部を支持する傾斜面を形成すると共に、該傾斜面を外
    周側から内周側に向けて低くなる角度に斜設したウエハ
    ー熱処理装置。
  2. 【請求項2】上記ウエハーの外周端部と対向して、複数
    の傾斜面を円周方向に対して等間隔に隔てて形成した請
    求項1記載のウエハー熱処理装置。
  3. 【請求項3】上記傾斜面の外周部に、上記ウエハーの上
    面側よりも上方に突出され、該ウエハーの外周端部に対
    して熱伝導される間隔に近接して壁部を形成した請求項
    1又は2記載のウエハー熱処理装置。
  4. 【請求項4】上記傾斜面を、約10度〜約30度となる
    角度に斜設した請求項1又は2記載のウエハー熱処理装
    置。
  5. 【請求項5】上記支持体又は傾斜面を炭化ケイ素で構成
    した請求項1記載のウエハー熱処理装置。
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Cited By (5)

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