KR100469379B1 - 웨이퍼 유지구, 웨이퍼 지지부재, 웨이퍼 유지 장치 및열처리로 - Google Patents

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Abstract

실리콘 웨이퍼의 고온 열처리에 있어서, 생산성을 손상하지 않고, 또한 슬립 발생을 충분하게 억제할 수 있는 저렴한 웨이퍼 유지구, 웨이퍼 지지부재, 웨이퍼 유지장치 및 열처리로를 제공하는 것으로, 상기 웨이퍼 유지구는, 웨이퍼 지지판과, 상기 웨이퍼 지지판상에 배치된 웨이퍼 지지부를 가지는 3 개 이상의 웨이퍼 지지부재로 이루어지고, 상기 웨이퍼 지지부재 중의 적어도 1개는, 그 상면에 복수의 볼록형상의 웨이퍼 지지부를 가짐과 동시에, 상기 웨이퍼 지지판에 대하여 가동인 구조를 구비하여 이루어진 가동 지지부재이며, 웨이퍼를 4곳 이상의 웨이퍼 지지부로 지지하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 유지구.

Description

웨이퍼 유지구, 웨이퍼 지지부재, 웨이퍼 유지 장치 및 열처리로{WAFER HOLDER, WAFER SUPPORT MEMBER, WAFER HOLDING DEVICE, AND HEAT TREATING FURNACE}
최근에 실리콘 웨이퍼의 대구 경화에 따라, 실리콘 웨이퍼의 열처리 장치로서 종형 열처리로가 사용되게 되었다. 이 종형 열처리로 내에는 종형(縱型) 포트가 설치되고 있고, 이 종형 포트에는 여러 개의 수직으로 연장된 지주가 설치되며, 지주 내측의 측면에 여러 개 설치할 수 있는지지홈에 웨이퍼를 탑재하여, 열처리가 이루어진다. 그런데, 이와 같은 지지 방법에서는, 웨이퍼의 최외주부에 웨이퍼 지지부가 설치됨으로써, 또한 지지부 부근에 웨이퍼의 자체 하중이 집중된다. 이 때문에 SIMOX 웨이퍼나 어닐웨이퍼의 제작 등으로 이루어지는 고온 열처리에 있어서는, 웨이퍼 지지부 부근에 큰 굽힘 응력이 발생하고, 이 응력이 해당 열처리 온도에서의 실리콘 웨이퍼의 항복 응력을 넘으면, 열처리 중에, 웨이퍼 내부에 슬립 전위라고 하는 결함이 발생하는 문제점이 있었다.
이와 같은 문제점를 회피하기 위하여, 종래에는, 도21에 도시된 바와 같이, 포트(1)의 복수의 지주(2)의 지지홈(3)에 웨이퍼 지지판(6)을 얹고, 그 위에 웨이퍼를 얹어 열처리를 함으로써 지지 면적을 증대시키고, 슬립의 발생을 억제하는 방법도 사용되고 있다. 또한, 이 지지판에 오목상으로 절결부(7)를 형성함으로써, 진공 척(chuck)에 의하여 웨이퍼 이면을 흡착, 반송하는 방식의 웨이퍼 반송 장치를 적용할 수 있어, 고속 반입, 반출에 의한 고생산성이 구현된다.
그러나, 이 기술에 의해서도 슬립을 충분히 억제하는데에 이르지 못했다. 상기 기술에서는, 웨이퍼 지지판의 형상은 그 중심에 대하여 대칭이 아니며, 또한 지지판 자신이 지주(2)에 의하여 비대칭으로 지지되어 있기 때문에, 웨이퍼 지지판이 열처리 중에 변형된다. 또한, 웨이퍼 지지판과 실리콘 웨이퍼의 접촉 면적이 증대됨으로써 웨이퍼 지지판과 실리콘 웨이퍼 사이의 마찰력이 증대된다. 이 때문에, 웨이퍼 지지판의 열 변형에 의한 응력이 실리콘 웨이퍼에 전달되기 쉽고, 슬립이 용이하게 발생된다.
이 문제를 회피하기 위하여, 일본 공개 특허공보 특개2000-91406호 공보에는, 도22에 도시된 바와 같이, 절결부가 없는 웨이퍼 지지판(11)에, 웨이퍼의 지지부재가 되는 실리콘구(12)를 3개 싣고, 이 실리콘구에 의하여 실리콘 웨이퍼(10)를 3점 지지하는 유지구가 제안되어 있다. 이 방법에서는, 웨이퍼 지지판에 절결부가 없으므로, 웨이퍼 지지판의 열변형이 비교적 적다. 또한, 실리콘구와 실리콘 웨이퍼가 용착되지 않는 비산화성 분위기 열처리에 있어서는, 점 지지에 의하여 웨이퍼 지지판과 웨이퍼와의 마찰력을 완화할 수 있다. 이 때문에, 웨이퍼 지지판의 열변형에 기인하는 슬립을 억제할 수 있다.
그러나, 이 기술에서도, SIMOX 어닐에서 사용되는 산화성 분위기에서의 열처리에 있어서는, 실리콘구가 실리콘 웨이퍼와 용착되므로, 웨이퍼 지지판의 열변형에 의한 슬립을 충분히 억제하는데는 이르지 않았다. 또한 웨이퍼 지지판에 절결부가 없기 때문에, 웨이퍼 반송 장치가 대형화되고, 반송 동작에 필요한 웨이퍼 지지판이 상하로 펼쳐진다. 또한, 반송 동작도 복잡하게 되므로, 반송 시간이 종래보다 길어진다. 이 때문에, 배치당 열처리로의 생산성이 저하된다. 더욱 큰 문제는, 이 기술에서는, 지지부에 웨이퍼 자체 하중의 1/3의 하중이 집중적으로 가해지므로, 웨이퍼 자체 하중에 의한 응력에 의하여, 웨이퍼 지지부에 슬립이 발생하는 것이다. 이와 같이 웨이퍼의 자체 하중을 3군데뿐인 웨이퍼 지지부에 분배하는 상기 방법에서는, 실리콘 웨이퍼의 대구경화에 따라, 웨이퍼의 자체 하중이 계속 증대되고 있는 가운데, 앞으로 슬립 발생 문제가 더욱 심각해질 것은 분명하다.
한편, 웨이퍼 지지판을 사용하지 않고 슬립 발생을 방지하는 방법도 제안되었다. 예를 들면, 특개평11-40569호 공보에 개시된 바와 같이, 포트에 웨이퍼 1장당 4군데의 웨이퍼 지지부를 두는 방법이 제안되었다. 이 경우, 웨이퍼의 지지부가 4군데 있기 때문에, 3군데의 동일한 형상의 웨이퍼 지지부로 웨이퍼를 지지하는 경우에 비하여, 각 웨이퍼 지지부에서 실리콘 웨이퍼의 자체 하중에 의하여 발생하는 응력이 줄어든다.
그러나, 이 방법은 웨이퍼 지지부의 높이가 4군데 모두 30μm 이내의 고른 정밀도가 요구하므로, 이 치수 정밀도를 갖는 포트를 제조하는 것은 매우 어렵고, 비용이 많이 소요되는 문제점을 갖는다. 또한, 포트에 웨이퍼 1장당 5군데 이상의 웨이퍼 지지부를 설치하면, 이 치수 정밀도를 갖는 포트를 제조하는 것이 또한 곤란해지므로, 웨이퍼 지지부의 갯수를 쉽게 늘릴 수 없다는 문제점을 갖는다. 또한 동일한 문제는, 상기 특개2000-9l406호 공보에 개시된 방법에 있어서, 웨이퍼 지지판에 얹는 실리콘구의 수를 4개 이상으로 한 경우에도 발생하는 것은 두말할 나위가 없다.
실리콘 웨이퍼의 열처리, 특히 SIMOX 웨이퍼나 어닐 웨이퍼의 제작 등의 고온 열처리에 있어서, 생산성을 저해하지 않고, 또한, 염가의 웨이퍼 유지구를 사용하여 슬립의 발생을 충분히 억제하는 것은, 실리콘 웨이퍼의 제조 원료에 대한 제품 비율을 향상시키기 위한 관점에서 해결하여야 할 중요한 과제이다. 또한 이를 구현하는 데 있어서는, 우선 이하에서 언급되는 2개의 요건 중 어느 하나를 만족하는 웨이퍼 유지구가 필요하다.
즉, 상기 유지구는, (1) 웨이퍼 지지판의 열변형에 의한 응력을 완화하기 위하여, 웨이퍼를 점 지지하는 구조이고, 또한 웨이퍼의 자체 하중에 의한 응력의 발생을 억제하기 위하여, 웨이퍼를 4군데 이상의 웨이퍼 지지부에서 지지할 수 있는 구조로 되어 있는 것, 또는, (2) 웨이퍼를 면 지지하는 구조로서, 또한, 웨이퍼 지지판의 열변형이 충분하게 적은 것 중 어느 하나이다.
또한, 상기 웨이퍼 유지구는, 이하의 요건도 만족할 필요가 있다.
즉, (3) 고생산성을 유지하기 위하여, 웨이퍼 유지구는 오목상으로 절결부가 형성되고, 진공 척에 의하여 웨이퍼 이면을 흡착, 반송하는 방식의 웨이퍼 반송 장치를 적용할 수 있는 것, (4) 용착에 의한 슬립 발생을 방지하기 위하여, 유지구가 실리콘 웨이퍼와 열처리 중에 용착되지 않는 재료에 의하여 구성되어 있는 것 등이다.
또한 상기 요건을 만족한 웨이퍼 유지구를 구비한 웨이퍼 유지장치 및 열처리로가 필요하다. 그러나, 이미 설명한 바와 같이, 종래 기술에서는, 상기 과제를 해결하는데는 이르지 못하였다.
본 발명은, 이상에서 말한 과제를 해결하고, 실리콘 웨이퍼의 고온 열처리에 적합한 웨이퍼 지지부재, 웨이퍼 유지구, 웨이퍼 유지 장치 및 열처리로를 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.
[발명의 요약]
본원 발명자들은, 실리콘 웨이퍼의 열처리, 특히 SIMOX 웨이퍼나 어닐 웨이퍼 제작 등의 고온 열처리에 적합한, 상기(1), (3) (4), 또는, (2), (3) 및 (4)의 요건을 만족하는 실리콘 웨이퍼의 유지 방법에 대해서, 지금까지 예의 검토를 거듭해왔다.
우선, 상기 (4)의 요건을 만족하는 웨이퍼 유지구의 재질에 대하여 검토를 거듭하여, 실리콘 웨이퍼와 유지구의 용착을 방지할 수 있는 웨이퍼 유지구 재질을 발견하였다.
이어서, (l) 및 (3)의 요건을 만족하는 웨이퍼 유지구의 구조에 대해서 예의 검토를 거듭하였다. 본 검토에 있어서 가장 큰 문제는, 공업적으로 실현 가능하고도 저렴한 유지구를 제조할 수 있도록, 30μm을 넘는 치수 오차를 허용할 수 있는 유지구 구조로서, 또한, 4군데 이상의 웨이퍼 지지부의 높이를, 모두 30μm 이내의 정밀도로 균일하게 맞출 수 있는 유지구 구조를 실현하는 것이었다.
본 발명자들은, 검토를 거듭한 결과, 절결부를 형성한 판상의 웨이퍼 지지판 상에, 웨이퍼 지지부를 가지는 복수의 웨이퍼 지지부재를 싣고, 또한 지지부재 중 몇 개를, 그 상부에 복수의 볼록부 형상의 웨이퍼 지지부를 가지는 구성으로 하고, 또한 웨이퍼 지지판에 대한 가동성도 갖는 구조로 하면, 상기 (l) 및 (3)의 요건에 적합한 웨이퍼 유지구를 구현할 수 있다는 구상을 얻기에 이르렀다.
본 발명에 의한 웨이퍼 유지구의 가장 큰 특징은 상부에 복수의 볼록부 형상의 웨이퍼 지지부를 갖는 지지부재가, 웨이퍼 지지판에 대하여 가동성을 갖는 가동 지지부재라는 점이다. 지지부재의 가동성에 의하여 복수의 볼록부 형상의 웨이퍼 지지부가, 각각, 웨이퍼 이면에 따라서 위치 변화하기 때문에, 웨이퍼 지지판과 지지부재에 30μm을 넘는 치수 오차가 있고, 지지부의 높이가 일의적으로 고르지 않은 경우에도, 자기 정합적으로, 4군데 이상의 웨이퍼 지지부에서 웨이퍼를 지지하는 것이 가능하게 된다.
또한, 상기 (1) 및 (3)의 요건에 적합한, 상기 이외의 웨이퍼 유지구 구조에 관하여 검토하고, 그 결과, 웨이퍼를 지지하는 지지부재에 자기 정합적인 높이 조정 기능을 부여함으로써 요건을 만족하게 할 수 있는 유지구를 제작할 수 있다는 구상을 얻기에 이르렀다.
본 발명자들은, 상기 2개의 구상에 기초한 웨이퍼 유지구를 실제로 제작하고, 이것을 사용하여 실리콘 웨이퍼의 고온 열처리를 하고, 웨이퍼의 자체 하중에 기인하는 슬립 발생 및 웨이퍼 지지판의 열변형에 기인하는 슬립 발생 양자 모두 억제할 수 있는 것을 밝혀내었다.
또한, (2) 및 (3)의 요건을 만족하는 웨이퍼의 유지구 구조에 관하여도 예의검토를 거듭한 결과, 웨이퍼 유지구의 구조와 열처리중에 발생하는 슬립의 관계를 상세하게 조사하였다. 그 결과, 웨이퍼 유지구와 웨이퍼의 열처리중의 용착은, 양자의 접촉 면적이 클수록 많은 접촉 부분에서 일어나지만, 용착한 경우에도, 유지구의 열처리 중의 변형이 적을수록 슬립 발생이 적어, 유지구의 열처리중의 변형을 억제해 나감으로써 슬립 발생을 방지할 수 있다는 것을 밝혀내었다.
상기 식견에 기초하여, 열처리중의 변형이 충분히 작은 웨이퍼 유지구를 발명하고, 이를 실제로 제작하였다. 또한 제작한 웨이퍼 유지구를 사용하여 실리콘 웨이퍼의 고온 열처리를 하고, 웨이퍼의 자체 하중에 기인하는 슬립의 발생, 및 웨이퍼 지지판의 열변형에 기인하는 슬립의 발생을 억제할 수 있다는 것을 밝혀내었다.
상기와 같은 검토를 조합한 결과, 본 발명자들은, 실리콘 웨이퍼의 고온 열처리에 있어서, 염가 및 고생산성을 유지하면서, 웨이퍼에 슬립이 발생하는 것을 방지할 수 있는 실리콘 웨이퍼의 유지구를 완성하기에 이르렀다. 본 발명은 이러한 식견에 기초하여 이루어진 것으로 이하와 같이 구성된다.
(1) 상면에 웨이퍼를 얹는 유지구이고, 상기 유지구는, 웨이퍼 지지판과, 상기 웨이퍼 지지판의 위에 배치된 웨이퍼 지지부를 가지는 3개 이상의 웨이퍼 지지부재로 이루어지고, 상기 웨이퍼 지지부재 중에 적어도 한 개는 그 상면에 복수의 볼록 형상의 웨이퍼 지지부를 가지는 동시에, 상기 웨이퍼 지지판에 대하여 가동인 구조를 구비하여 이루어진 가동 지지부재이고, 웨이퍼를 적어도 4군데의 웨이퍼 지지부로 지지하여 이루어진 것을 특징으로 하는 웨이퍼 유지구.
(2) 상기 가동 지지부재가 판상 부재와 상기 판상 부재의 하면 거의 중앙부에 설치한 상기 웨이퍼 지지판과 점 접촉 또는 선 접촉하는 지지부와, 상기 판상 부재의 상면에서 또한 상기 웨이퍼 지지판과 접촉하는 지지부의 양측에 설치한 볼록상의 웨이퍼 지지부를 구비한 구조임을 특징으로 하는 (1)에 기재된 웨이퍼 유지구.
(3) 상기 가동 지지부재가, 판상 부재와, 상기 판상 부재의 하면 거의 중앙부에 설치한 상기 웨이퍼 지지판과 점 접촉하는 지지부와, 상기 판상 부재의 상면에 설치한 3개의 볼록상 웨이퍼 지지부를 구비한 구조임을 특징으로 하는 (1)에 기재된 웨이퍼 유지구.
(4) 상면에 웨이퍼를 얹는 유지구로서, 그 유지구는 웨이퍼 지지판과 상기 웨이퍼 지지판의 위에 배치된 적어도 1개는 상면에 평면을 가지는 동시에 하면 거의 중앙부에 설치한 상기 웨이퍼 지지판과 점 접촉 또는 선 접촉하는 지지부를 가지고, 상기 웨이퍼 지지판에 대하여 가동인 지지부재인 3개 이상의 웨이퍼 지지부재와, 또한, 상기 가동인 지지부재 상면의 평면상에 배치한 판상 부재와, 상기 판상 부재의 하면 거의 중앙부에 설치한 상기 가동 지지부재와 점 접촉 또는 선 접촉하는 지지부와, 상기 판상 부재의 상면에 설치한 복수의 볼록 형상의 웨이퍼 지지부를 구비한 1개 이상의 가동 지지부재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 유지구.
(5) 상기 웨이퍼 지지부재의 웨이퍼 지지부가, 웨이퍼를 점 지지하는 구조 인 것을 특징으로 하는 (1) 내지 (4)의 어느 하나에 기재된 웨이퍼 유지구.
(6) 상기 웨이퍼 지지부의 웨이퍼를 점 지지하는 구조가, 곡률반경 100mm이 하의 구면으로 가공된 형상인 것을 특징으로 하는 (5)에 기재된 웨이퍼 유지구.
(7) 상기 웨이퍼의 지지부재의 재질이, SiC, Si3N4. SiO2또는 Si부터 선택한 l종, 또는 이들을 조합한 것임을 특징으로 하는 (1) 내지 (4)의 어느 하나에 기재된 웨이퍼 유지구.
(8) 상기 웨이퍼 지지부재의 웨이퍼 지지부의 재질이, SiC 및/또는, Si3N4임을 특징으로 하는 (1) 내지 (4)중 어느 하나에 기재된 웨이퍼 유지구.(9) 상기 웨이퍼 지지부재의 재질이 SiC, Si3N4, SiO2 또는 Si로부터 선택한 한 종류 또는 이들을 조합한 것이고, 또한 상기 웨이퍼 지지부재의 웨이퍼 지지부의 재질이 SiC 및/또는 Si3N4인 것을 특징으로 하는 (1) 내지 (4) 중 어느 하나에 기재된 웨이퍼 유지구.
(10) 웨이퍼 유지구의 웨이퍼 지지판상에 배치하고, 그 위에 웨이퍼를 얹기 위한 지지부재이고, 그 지지 부재는, 상부, 중간부, 하부의 3개의 구조체로 이루어지고, 또한 적어도 그 중간부 구조체의 재질이, 웨이퍼 열처리 온도에서 연화하는 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 지지부재.
(l1) 상기 지지부재의 상부 및 하부 구조체가 웨이퍼 또는 웨이퍼 유지구와 점 접촉하는 볼록 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 (10)에 기재된 웨이퍼 지지부재.
(12) 상기 지지부재의 상부 및 하부 구조체의 웨이퍼 또는 웨이퍼 유지구와 점 접촉하는 볼록 형상이, 곡률반경 100mm이하의 구면으로 가공된 형상인 것을 특징으로 하는 (11)에 기재된 웨이퍼 지지부재.
(l3) 상기 지지부재의 상부 및 하부 구조체의 재질이, SiC, Si3N4또는, 표면에 SiC 및/또는 Si3N4를 피복한 Si로부터 선택한 한 종 또는, 이들을 조합한 것임을 특징으로 하는 (10)중 어느 하나에 기재된 웨이퍼 지지부재.
(14) 상기 지지부재의 중간 구조체의 재질이, 석영 글래스임을 특징으로 하는(10)에 기재된 웨이퍼 지지부재.
(15) 상면에 웨이퍼를 얹는 유지구로서, 그 유지구는 웨이퍼 지지판과, 상기 웨이퍼 지지판 상에 배치되고, n개 이상의 웨이퍼 지지부재로 이루어지는 동시에, 상기 웨이퍼 지지부재 중에 적어도 (n-2)개는, (10)중 어느 하나에 기재된 웨이퍼 지지부재인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 유지구 (단, n≥4의 정수이다).(16) 상면에 웨이퍼를 얹는 유지구로서, 그 유지구는 웨이퍼 지지판과, 상기 웨이퍼 지지판 상에 배치되고 n개 이상의 웨이퍼 지지부재로 이루어지는 동시에 상기 웨이퍼 지지부재 중에 적어도 (n-2)개는 (11) 내지 (14) 중 어느 하나에 기재된 웨이퍼 지지부재인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 유지구 (단, n≥4의 정수이다).
(17) 상기 유지구의 웨이퍼 지지판은, 절결부를 가지는 원형상 판인 것을 특징으로 하는 (1) 내지 (4) 및 (15)의 어느 하나에 기재된 웨이퍼 유지구.
(18) 웨이퍼를 얹는 유지구로서, 상기 유지구는, 웨이퍼 지지판으로 이루어지고, 상기 웨이퍼 지지판의 표면에는, 그 상면이 평탄한 환상의 볼록상 지지부와, 웨이퍼를 재치한 반송 척의 상하동을 가능하게 하기 위한 지름방향의 오목부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 유지구.
(19) 웨이퍼를 싣는 유지구로서, 상기 유지구는, 웨이퍼 지지판으로 이루어지고, 상기 웨이퍼 지지판의 표면에는, 그 상면이 평탄한 환상의 오목상 지지부와, 상기 웨이퍼 지지판의 지름방향으로 잘라 낸 절결부를 가지는 동시에, 상기 절결부에는 웨이퍼 재치면에 대하여 수직 방향으로 설치된 보강 구조체를 가지는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 유지구.
(20) 상기 유지구의 판상 웨이퍼 지지판에는, 또한, 상기 볼록상 지지부와 동심 모양으로 보강 리브를 가지는 것을 특징으로 하는 (18) 또는 (19)의 어느 하나에 기재된 웨이퍼 유지구.
(21) 상기 유지구의 판상 웨이퍼 지지판의 재질이, SiC, Si3N4, SiO2또는 Si, 또는, 표면에 SiC 및/또는 Si3N4를 피복하고, Si로부터 선택된 1종 또는 이들을 조합한 것을 특징으로 하는 (1) 내지 (4) 및 (l5), (18), (19) 중 어느 하나에 기재된 기재 웨이퍼 유지구.
(22) 복수의 웨이퍼를 유지, 재치하기 위한 웨이퍼 유지 장치로서, 상기 유지 장치는, 적어도 2개의 고정부재와, 이 고정부재의 사이에는 거의 평행하게 배치된 복수의 지주와, 이 지주에 형성된 복수의 유지용 오목 홈과, 이 유지용 오목 홈에 수평으로 삽입 유지된 (1) 내지 (4) 및 (15), (18),(19) 중 어느 하나에 기재된 웨이퍼 유지구로 이루어지는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 유지 장치.
(23) (22)에 기재된 웨이퍼 유지 장치를 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 웨이퍼 열 처리로.
본 발명은, 실리콘 웨이퍼의 열처리, 특히 SIMOX(Separation by IMplanted OXygen) 웨이퍼나 어닐 웨이퍼의 제작 등 고온 열처리에 적합한, 웨이퍼 지지부재, 웨이퍼 유지구, 웨이퍼 유지 장치 및 열처리로에 관한 것이다.
도1은 본 발명의 웨이퍼 유지구의 제1 실시 형태의 사시도이다.
도2는 본 발명의 웨이퍼 유지구의 제2 실시 형태의 사시도이다.
도3은 본 발명의 웨이퍼 유지구의 제3 실시 형태의 사시도이다.
도4는 본 발명의 웨이퍼 유지구의 제4 실시 형태의 사시도이다.
도5(a)는, 본 발명의 웨이퍼 유지구의 제1 및 제2 실시 형태에서의 가동 지지부재의 사시도 및 C-D선 단면도이다.
도5(b)는, 본 발명의 웨이퍼 유지구의 제1 및 제2 실시 형태에서의 가동 지지부재의 사시도 및 E-F선 단면도이다.
도5(c)는, 본 발명의 웨이퍼 유지구의 제1 및 제2 실시 형태에서의 가동 지지부재의 사시도 및 G-H선 단면도이다.
도6(a)는, 본 발명의 웨이퍼 유지구의 제3 실시 형태에서의 가동 지지부재의 사시도 및 측면도이다.
도6(b)는, 본 발명의 웨이퍼 유지구의 제3 실시 형태에서의 가동 지지부재의 사시도 및 측면도이다.
도6(c)는, 본 발명의 웨이퍼 유지구의 제3 실시 형태에서의 가동 지지부재의 사시도 및 측면도이다.
도6(d)는, 본 발명의 웨이퍼 유지구의 제3의 실시 형태에서의 가동 지지부재의 사시도 및 측면도이다.
도7(a)는, 본 발명의 웨이퍼 유지구의 제4 실시 형태에 있어서 가동 지지부재의 사시도 및 측면도이다.
도7(b)는, 본 발명의 웨이퍼 유지구의 제4 실시 형태에서의 가동 지지부재의 사시도 및 측면도이다.
도8은, 본 발명의 웨이퍼 유지구의 제5 실시 형태의 사시도이다.
도9는, 본 발명의 웨이퍼 유지구의 제6 실시 형태의 사시도이다.
도10은, 본 발명의 웨이퍼 지지부재의 일례를 나타내는 단면도이다.
도11은, 본 발명의 웨이퍼 지지부재의 다른 예를 나타내는 단면도이다.
도12는, 본 발명의 웨이퍼 유지구의 제7 실시 형태의 사시도이다.
도13은, 본 발명의 웨이퍼 유지구의 제7 실시 형태의 평면도 및 A-A'선 단면도이다.
도14는, 본 발명의 제7 실시 형태의 웨이퍼 유지구에 웨이퍼를 싣는 순서를 도시된 도이다.
도15(a)는, 본 발명의 제7 실시 형태의 웨이퍼 유지구에 웨이퍼를 싣는 순서를 나타내는 단면도이다.
도15(b)는, 본 발명의 제7 실시 형태의 웨이퍼 유지구에 웨이퍼를 싣는 순서를 나타내는 단면도이다.
도15(c)는, 본 발명의 제7 실시 형태의 웨이퍼 유지구에 웨이퍼를 싣는 순서를 도시된 단면도이다.
도16은, 본 발명의 제7 실시 형태의 웨이퍼 유지구에 웨이퍼를 싣는 순서를 나타내는 도이다.
도17은, 본 발명의 웨이퍼 유지구의 제8 실시 형태의 사시도이다.
도18은, 본 발명의 웨이퍼 유지구의 제8 실시 형태의 평면도 및 A-A'선 단면도이다.
도19는, 종래의 웨이퍼 지지판의 사시도이다.
도20은, 종래의 웨이퍼 유지구의 사시도이다.
도21은, 웨이퍼 유지구가 탑재된 종형 포트의 사시도이다
도22는, 종래의 웨이퍼 유지구의 사시도 및 A-B선 단면도이다.
*** 주요 도면 부호의 설명 ***
1 포트 2 포트 지주
3 지지홈 4, 5 고정부재
6, 11, 21 웨이퍼 지지판 7, 22 절결부
12 실리콘구 10 실리콘 웨이퍼
31, 36, 38, 41, 46, 51, 55, 56, 61 가동 지지부재
32 볼록 형상의 웨이퍼 지지부
33, 43, 57 판상부재
34, 37, 39, 44, 47, 54, 64 웨이퍼 지지판과 점 접속 또는 선 접촉하는 지지부
35 고정 지지부재
53, 63 가동 지지부재 상면의 평면
121 웨이퍼 지지부재의 상부 구조체
122 웨이퍼 지지부재의 중간부 구조체
123 웨이퍼 지지부재의 하부 구조체
131 웨이퍼 지지부재
132 웨이퍼 고정 지지부재
211, 212, 213, 214 웨이퍼 지지판
221 볼록상 지지부
222 보강용 리브
223, 224, 225, 226, 227, 228, 229, 261, 262 웨이퍼 유지구
231 자동 반송용 척의 상하동을 위한 오목부
232, 234, 235 자동 반송용 척의 상하동을 위한 절결부
233 판상 보강부재
241 실리콘 웨이퍼
251 자동 반송용 척
[발명의 구성]
다음으로, 본 발명의 실시 형태를 첨부 도면에 기초하여 설명한다.
본 발명의 제1 웨이퍼 유지구는, 판상의 유지구이고, 예를 들면 도1 내지 도4에 도시된 바와 같이, 원판 형상의 웨이퍼 지지판(21)과, 이 웨이퍼 지지판(21)의 위에, 상면에 웨이퍼 지지부를 가지는 3개 이상의 웨이퍼 지지부재(31, 35, 41, 51)가 배치된 구성이다.
상기에 있어서, 웨이퍼 지지판(21)은, 통상 SiC, SiO2또는 Si에 의하여 형성된다. 또한, 웨이퍼 지지판(21)에는, 진공 척에 의하여 웨이퍼 이면을 흡착, 반송하는 방식의 웨이퍼 반송 장치의 적용이 가능하도록, 진공 척의 삽입 위치에 절결부 (22)가 형성된 것이 바람직하다. 이 웨이퍼 지지판(21)은, 그 상면에 3개 이상의 지지부재를 배치할 수 있는 부위를 가지고, 또한 절결부(22)를 가지고 있으면, 필요에 따라, 원판 형상 이외의 형상으로 하여도 된다. 또한, 웨이퍼 지지판(21) 상의 후술하는 가동 지지부재의 배치 부위에는, 가동 지지부재의 위치 결정 등을 목적으로 하여, 필요에 따라, 가동 지지 부재의 가동성을 손상하지 않는 범위에서 구멍 가공이나 카운터보어 가공을 하여도 된다.
도1 내지 도4에 도시된 바와 같이, 상면에 웨이퍼 지지부를 가지는 3개 이상의 웨이퍼 지지부재(31, 35, 41, 51)의 적어도 1개는, 예를 들면 도5(a) 내지 도5(c), 도6(a) 내지 도6(d)에 도시된 바와 같이, 그 상면에 복수의 볼록 형상의 웨이퍼 지지부(32)를 가지는 동시에, 웨이퍼 지지판에 대하여, 가동성을 가지는 가동 지지부재로 한다. 또는, 상기 3개 이상의 지지부재 중에 적어도 한 개는, 예를 들면 도7(a), 도7(b)에 도시된 바와 같이, 그 상면에 평면을 가지고, 웨이퍼 지지판에 대하여 가동성을 가지는 가동 지지부재(51, 61)인 동시에, 또한 상기 가동 지지 부재 상면의 평면상에, 복수의 볼록 형상의 웨이퍼 지지부를 가지는 동시에, 상기 가동 지지부재의 표면에 대하여 가동성을 가지는 가동 지지부재(31, 41)가 한 개 이상 배치되어 있도록 한다.
본 발명의 제2 웨이퍼 유지구는 예를 들면, 도8 내지 도9에 도시된 바와 같이, 판상의 웨이퍼 지지판(21)으로서, 또한, 웨이퍼 지지판(21)의 위에, 도8 내지 도9에 도시된 바와 같이, 상부에 웨이퍼 지지부를 가지는 4개 이상의 웨이퍼 지지부재(131, 132)가 배치되는 구성이다. 지지부재(131)는 상부 구조체, 중간부 구조체, 하부 구조체 3개가 주요 구조체로 구성된다. 그 중에, 상부 구조체와 하부 구조체는 어닐 처리 중에 Si 웨이퍼로부터의 가중에 견디는 강성을 잃지 않는 부재로 구성된다. 이것에 대하여, 중간부 구조체는 실온에서는 웨이퍼 자체 하중에 견디는 강성을 갖지만, 어닐 중의 고온에서는 연화하는 부재로 구성된다.
본 발명의 제3의 웨이퍼 유지구는, 판상의 웨이퍼 지지판으로 이루어지고, 도12 내지 도l3에 도시된 바와 같이, 거의 원형의 웨이퍼 지지판(211)에, 그 상면이 평탄하고, 환상으로 설치된 볼록상 지지부(221)를 구비하고, 이 웨이퍼 지지판(211)의 지름방향으로, 자동 반송용 척이 상하동 가능한 크기(깊이)를 가지는 오목부(231)를 구비하고 있는 것이다.
본 발명의 제4 웨이퍼 유지구는, 판상의 웨이퍼 지지판으로 이루어지고, 도17 내지 도18에 도시된 바와 같이, 거의 원형의 웨이퍼 지지판(212)이, 상면이 평탄하고, 환상으로 이루어진 볼록상 지지부(221)를 구비하고, 자동 반송용 척이 상하동 가능한 절결부(232)와 열처리중의 변형을 억제하는 판상 보강 구조체(233)를 구비하고 있다. 보강 구조체(233)는, 웨이퍼 재치면에 대하여 수직 방향으로 형성된 판상의 것이다.
이상 설명한, 본 발명에 관한 제1 내지 제4의 웨이퍼 유지구는, 반도체 열처리로에 구비된 복수의 웨이퍼를 지지, 재치하기 위한 웨이퍼 유지 장치에 삽입되어, 수평하게 유지된다.
이 웨이퍼 유지 장치는, 적어도 2개의 고정부재(4, 5)와 이 고정부 사이에 거의 평행하게 배치된 복수의 지주(2)를 가지고 있고, 이 지주(2)에는 웨이퍼 유지구를 지지하기 위한 홈(3)이 만들어져 있으며, 예를 들면 도21에 나타내는 바와 같이, 수직방향으로 연장된 3개 내지 4개의 지주(2)를 가지는 종형 포트(1)이고, 이 경우, 본 발명의 판상의 웨이퍼 유지구는, 지주(2)에 설치된 유지구용 홈(3)에 삽입된다. 종형 포트는, 통상 SiC, SiO2또는 Si에 의하여 형성된다.
웨이퍼 유지구가 웨이퍼 유지장치와 수평하게 유지된 후, 진공 척을 가지는 웨이퍼 반송 장치에 의하여 웨이퍼 유지 장치의 웨이퍼 유지구에 웨이퍼가 반송, 재치된다.
본 발명의 제1, 제2 웨이퍼 유지구의 경우에는, 웨이퍼 반송, 재치는, 이하와 같이 이루어진다. 우선 진공 척을 가지는 웨이퍼 반송 장치에 의하여 웨이퍼(10)가, 그 뒷면이 흡착되고, 절결부(22)의 개구 방향으로부터 웨이퍼 지지판(21)의 상부로 수평하게 반입된다. 웨이퍼(10)가 웨이퍼(10)의 중심과 웨이퍼 지지판(21)의 거의 중심이 연직 방향으로 나란한 위치까지 수평하게 반입되면, 진공 척이 수직 방향으로 하강한다. 이것에 수반하여 웨이퍼(10)도 수직 방향으로 하강하고, 이 때 진공 척에 의한 웨이퍼 흡착이 해제됨으로써 지지부재를 사이에 두고 웨이퍼 유지구의 웨이퍼 지지판(21)상에 웨이퍼(10)가 지지된다. 진공 척은, 그 후 절결부(22)의 개구부로부터 외부로 꺼내어져, 다음 반송 동작으로 이동한다.
본 발명의 제3 웨이퍼 유지구의 경우에는, 웨이퍼 유지 장치의 유지구(223)에의 웨이퍼 반송, 재치는, 다음과 같이 이루어진다.
우선, 도14에 도시된 바와 같이, 자동 반송용 척(251)에 웨이퍼(241)를 진공 흡착 등의 방법으로 고정시키고, 유지구(223)의 바로 위로 이동시킨다. 이 때, 도l5(a)에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(241) 및 자동 반송용 척(251)은, 유지구(211)에 대하여 반송에 필요한 공극을 가지고 있다.
다음으로, 웨이퍼(241)를 흡착한 자동 반송용 척(251)는 강하하여, 도15(b)에 도시된 바와 같이, 웨이퍼(241)의 이면이 유지구(211)의 볼록상 지지부(221) 상면에 접한다.
다음으로, 자동 반송용 척(251)은 웨이퍼(241)의 흡착을 해제하고, 도15(c)에 도시된 바와 같이, 더욱 강하함으로써, 웨이퍼(241)를 유지구(223) 상에 탑재한다.
다음으로, 도16에 도시된 바와 같이, 자동 반송용 척(251)는 유지구(223)로부터 빠져나와 다음 반송 동작으로 옮아간다. 본 발명에 관한 제4 타입의 판상의 웨이퍼 유지구에 있어서 웨이퍼 반송 방향도, 상술한 반송 방법에 준한다.
상술한 자동 반송 동작은, 종래 기술인 포트에 의한 실리콘 웨이퍼의 직접 지지에서도 채용되고 있는 방법이다. 이 방식은, 특개2000-91406호 공보에 기재되어 있는 바와 같이, 승강 핀과 자동 반송용 척와의 조합으로 반송을 하는 방식과 비교하여, 유지구용 구(3)의 간격을 작게 잡는 것이 가능하고, 생산성을 저해하지 않는다. 또한, 반송 기구도 단순하기 때문에, 고속 반송이 가능하고, 반송 장치가 대형화하기 어렵다.
웨이퍼가, 상기 순서에 따라 웨이퍼 유지구상에 지지된 후, 예를 들면 종형 포트(1)인 웨이퍼 유지 장치는, 열처리로 내에 설치된 열처리용 튜브 내에 도입되고, 이어서 소정의 열처리가 이루어진다. 열처리 조건은 처리 목적에 따라 여러 가지가 있지만, 그 중 많은 경우는 종형 포트(1)를 노중에 도입할 때의 대기시 노내온도가 400 내지 1000℃의 범위이고, 거기에 0.1 내지 20℃/min 정도의 승온속도로 노내온도를 올려, 400 내지 1400℃의 범위에서 소정 시간 열처리하고, 또한 0.1 내지 20℃/min 정도의 강온속도로 대기시 노내온도로 되돌아가는 처리가 이루어진다. 이 때, 노 중의 분위기는, 일반적으로, 질소, 아르곤, 수소, 산소, HCl 등 또는 이들의 혼합체이다.
또한, 웨이퍼의 열처리에는, 종형 열처리로에 의한 처리 이외에, 웨이퍼를 노중에 도입한 후, 급속하게 승강온을 행하는 Rapid Thermal Annealing / Oxidation (RTA/RTO)처리가 있고, 본 발명에 기재한 웨이퍼 유지구는 이 RTA/RTO 처리로도 이용 가능한 것은 말할 것도 없다.
열처리를 끝낸 웨이퍼는, 종형 포트(1)와 함께 열처리용 튜브로부터 배출된다. 그 후, 진공 척을 가지는 웨이퍼 반송 장치가, 상기 웨이퍼 반입 순서의 역동작을 함으로써 웨이퍼가 웨이퍼 유지 장치로부터 수평하게 반출된다.
이하, 도l 내지 도20에 도시된 본 발명의 실시 형태를 사용하여, 본 발명에 관한 웨이퍼 유지구에 의한 웨이퍼 지지 동작과 그 효과를 더욱 상세하게 설명한다.
우선, 도l 내지 도7에 도시된 본 발명의 실시 형태를 사용하여, 본 발명에 관한 제1 웨이퍼 유지구에 의한 웨이퍼 지지 동작과 그 효과를 상술한다. 도l에 도시된 본 발명의 실시 형태의 웨이퍼 유지구(226)에서는, 웨이퍼 지지판(21)의 위에, 상면 2군데에 볼록형상의 웨이퍼 지지부(32)가 형성된 가동 지지부재(31)가 l개, 상면의 1군데에 웨이퍼 지지부(32)가 형성된 고정 지지부재(35)가 2개로, 합계 3개의 웨이퍼 지지부재가 배치되어 있다. 도1 및 도5(a) 내지 도5(c)에 도시된 바와 같이, 가동 지지부재의 바람직한 구조 중 하나는, 가동 지지부재(31, 36, 38)가 판상부재(33)와, 판상부재의 하면 거의 중앙부에 설치한 상기 웨이퍼 지지판과 점 접촉 또는 선 접촉하는 지지부(34, 37, 39)와, 상기 판상부재 상면에서, 또한 웨이퍼 지지판과 접촉하는 지지부의 양측을 구비한 볼록상의 웨이퍼 지지부(32)로 이루어지는 구조이다.
가동 지지부재(31)는, 상술한 웨이퍼 반입 동작에 있어서는, 웨이퍼의 자체 하중을 웨이퍼 지지부(32)에 받음으로써 지지부(34)를 지점으로서 저울과 비슷한 동작을 한다. 그 결과, 가동 지지부재(31)상에 형성된 2군데의 웨이퍼 지지부(32)는, 도1에 도시된 4군데의 웨이퍼 지지부(32)가 모두 웨이퍼 이면에 접촉할 수 있는 배치까지 각각 이동하여, 그곳에서 정지한다.
이상의 동작에 의하여 유지구의 웨이퍼 지지판과 지지부재가 30μm을 초과하는 치수 오차를 가지고 있고, 웨이퍼 지지부의 크기가 일의적으로 고르지 않은 경우에도, 도1의 예에서는, 자기 정합적으로, 4군데의 웨이퍼 지지부에서 웨이퍼(10)를 지지하는 것이 가능하다.
또한, 웨이퍼 지지판(21)의 위에 싣는 가동 지지부재의 갯수를 도l의 예보다 늘림으로써 보다 많은 웨이퍼 지지부로 웨이퍼를 지지하는 것이 가능하다. 예를 들면, 도2에 나타내는 본 발명의 실시 형태의 웨이퍼 유지구(227)에서는, 웨이퍼 지지판(21)의 위에는 3개의 가동 지지부재(31)가 실려 있다. 이 경우, 웨이퍼가 반입되면, 3개의 가동 지지부재(31)의 각각이, 도1에 도시된 본 발명의 실시 형태와 같은 저울 모양 동작을 하는 결과, 유지구와 지지부재에 치수 오차가 있는 경우에도, 자기 정합적으로, 6군데의 웨이퍼 지지부에서 웨이퍼(10)를 유지할 수 있다.
이와 같이 본 발명에서는, 치수 오차가 큰 저렴한 웨이퍼 지지판이나 지지부재를 사용한 경우에도, 4군데 이상의 웨이퍼 지지부에 의하여 웨이퍼를 지지하는 것을 용이하게 할 수 있다. 따라서, 웨이퍼의 자체 하중에 의하여 지지부에 발생하는 응력을, 종래 기술에 비교하여 완화할 수 있고, 이 때문에 웨이퍼의 자체 하중에 의한 슬립 발생을 억제할 수 있다.
또한, 웨이퍼 지지판에는, 4개 이상의 지지부재를 실어도 된다. 이 경우에는, 웨이퍼 지지판상에 배치되는 4개 이상의 지지부재 중에, 고정 지지부재의 수를 2개 이하로 하고, 나머지 지지부재를, 상면에 복수의 볼록상의 웨이퍼 지지부(32)를 가지는 가동 지지부재로 한다.
이렇게 하면, 지지부재의 치수 오차에 의하여 4개 이상의 지지부재 중에서, 적어도 3개의 지지부재가 선택되어 웨이퍼 지지에 사용된다.
이 때, 웨이퍼 지지판에 얹는 고정 지지부재의 수를 2개 이하로 하면, 상기 웨이퍼 지지에 사용되는 적어도 3개의 지지부재 중에, 가동 지지부재가 반드시 1개 이상 포함되므로, 도1이나 도2에 도시된 본 발명의 실시형태와 같이, 4군데 이상의 웨이퍼 지지부에 의하여 웨이퍼를 지지할 수 있다.
도3에는, 가동 지지부재의 바람직한 다른 구조를 사용한, 본 발명의 다른 실시 형태를 나타낸다. 도3의 웨이퍼 유지구(228)에 도시된 바와 같이, 가동지지 부재의 바람직한 다른 구조는, 가동 지지부재가 판상부재이고, 그 하면거의 중앙부에 설치된 상기 웨이퍼 지지판과 점접촉을 하는 지지부와, 상기 판상 부재의 상면에 구비한 3개의 볼록상의 웨이퍼 지지부를 구비한 구조이다.
가동 지지부재(41)는, 상기 웨이퍼 반입 동작에 있어서는, 웨이퍼의 자체 하중을 웨이퍼 지지부(32)에 받음으로써 웨이퍼 지지판과 점 접촉한 지지부(44)를 지점으로서, 웨이퍼 지지판(21)에 대하여 약간 기운다. 그 결과, 도3에 나타내는 본 발명의 실시 형태의 웨이퍼 유지구에서는, 웨이퍼 지지부(32)는, 도3에 나타내는 9군데의 웨이퍼 지지부(32)가 모두 웨이퍼 이면에 접촉 가능한 배치까지 각각 이동하고, 그곳에서 정지한다. 이상의 동작에 의하여 도3의 예에서는, 웨이퍼 지지판(21)이나 가동 지지부재(41)에 치수 오차가 있는 경우에도, 자기 정합적으로, 9군데의 지지부에서 웨이퍼(10)를 지지하는 것이 가능하다. 이 때문에, 웨이퍼의 자체 하중에 의하여 지지부에 발생하는 응력을, 도l 및 도2에 나타내는 실시 형태에 비하여, 더욱 완화할 수 있게 된다.
도1 또는 도2에 있어서는, 가동 지지부재 대신에, 도5(b), 도5(c)에 도시된 가동 지지부재(36) 및 (38)과 같이, 판상부재(33)의 하면 거의 중앙부에 원추 상, 구면상 또는 타원면상의 카운터보어 가공을 하고, 상기 카운터보어를 추형상, 구상 또는 타원체 형상의 지지부(37) 또는 (39)로 지지하는 방식의 가동 지지부재를 사용하여도 된다. 또한 도3에 있어서는, 가동 지지부재(41) 대신에, 도6(b)에 도시된 가동 지지부재(46)와 같이, 판상부재(43)의 하면 중앙부에 설치한 지지부(47)의 곡률이, 가동 지지부재(41)보다 작은 가동 지지부재를 사용하여도 된다.
또한 가동지지부재(41) 대신에, 도6(c)에 나타내는 가동 지지부재(55)와 같이, 판상부재(43)의 하면 중앙부에 원추 모양으로 카운터보어 가공을 하고, 상기 카운터보어를 추형상의 지지부(37)로 지지하는 방식의 지지부재를 사용하여도 무방하다. 또한, 도5(b)에 도시된 가동 지지부재(36) 또는 도6(c)에 도시된 가동 지지부재(55)에 있어서는, 추형상의 지지부(37)가 웨이퍼 지지판(21) 상에 일체로 형성되어 있어도 된다. 이와 같이 가동 지지부재의 지지부는, 지지부재의 가동성을 손상하지 않으면, 그 형상이나 구성에 특별한 제약은 없다.
또한, 도3에 있어서, 가동 지지부재(41) 대신에, 도6(d)에 나타내는 가동 지지부재(56)와 같이, 판상부재(57)가 지지부(47)와 웨이퍼 지지부(32)를 연결하는 복수의 암(arm)으로 이루어지는 외주 형상을 가지는 지지부재(56)를 사용하여도 된다. 이와 같이 가동 지지부재의 판상 부재도, 지지부재의 가동성을 저해하지 않으면 그 형상에 특별한 제약은 없다.
또한, 웨이퍼 지지판(21)에 실린 가동 지지부재(31, 36, 38, 4l, 46, 55, 56)의 상부에 존재하는 웨이퍼 지지부(32)의 갯수는, 가동 지지부재 1개당 4개 이상이어도 된다. 이 경우에는, 치수 오차에 의하여 4개 이상의 웨이퍼 지지부(32) 중에서, 2개 내지 3개의 웨이퍼 지지부(32)가 선택되어 웨이퍼 지지에 사용된다. 따라서, 도l이나 도2에 도시된, 본 발명의 실시 형태와 같이, 4개 이상의 웨이퍼 지지부에 의하여 웨이퍼를 지지할 수 있다.
도4에는, 가동 지지부재의 바람직한 또 다른 구조를 사용한, 본 발명의 다른 실시 형태를 나타낸다.
도4에 도시된 본 발명의 실시 형태의 웨이퍼 유지구(229)에서는, 웨이퍼 지지판(2l)의 위에는 3개의 가동 지지부재(51)가 실려 있다. 이는, 상면에 평면을 가지고, 하면 거의 중앙부에 상기 유지구와 점 접촉 또는 선 접촉을 하는 지지부를 가지는 가동 지지부재의 형상이면 좋고, 또한 상기 가동 지지부재의 상면의 평면상에, 예를 들면 도5(a) 내지 도5(c), 도6(a) 내지 도6(d)에 도시된 바와 같은, 복수의 웨이퍼 지지부를 가지는 가동 지지부재가, 1개 이상 배치된 구성이다. 이와 같은 구조의 다른 일례로서는, 도7(a)에 나타내는 가동 지지부재(6l)와 같은 구조를 들 수 있다.
도4의 경우, 가동 지지부재(51)의 위에는 3개의 가동 지지부재(41)가 실려 있다. 이 가동 지지부재(41)는, 상술한 웨이퍼 반입 동작에 있어서, 웨이퍼의 자체 하중을 웨이퍼 지지부(32)에 받음으로써 지지부(44)를 지점으로 하여, 가동 지지부재(51)의 상면의 평면(53)에 대하여 약간 기운다. 또한, 가동 지지부재(51) 그 자체도, 지지부(54)를 지점으로 하여 웨이퍼 지지판(21)에 대하여 약간 기운다. 그 결과, 도4에 나타내는 본 발명의 실시 형태에서는, 각각의 웨이퍼 지지부(32)는, 도4에 도시된 27군데의 웨이퍼 지지부(32)가 모두 웨이퍼 이면에 접촉할 수 있는 배치까지 자기 정합적으로 이동하여, 그 지점에서 정지한다.
이상의 동작에 의하여 도4에 나타내는 본 발명의 실시 형태에서는, 웨이퍼 지지판(21)이나 가동 지지부재(51)에 치수 오차가 있는 경우에도, 자기 정합 적으로 27군데의 웨이퍼 지지부에서 웨이퍼(10)를 지지할 수 있다. 이 때문에, 웨이퍼의 자체 하중에 의하여 지지부에 발생하는 응력을, 도l 내지 도3에 나타내는 본 발명의 실시 형태에 비하여, 더욱 완화할 수 있다.
가동 지지부재(51) 상에는, 가동 지지부재(41)가 아니라, 예를 들면 도5(a) 내지 도5(c), 도6(a) 내지 도6(d)에 나타내는 각종 가동 지지부재를 실어도 되고, 또한 이들을 혼합하여 실어도 된다. 또 가동 지지부재(51) 상에는, 예를 들면 도5(a) 내지 도5(c), 도6(a) 내지 도6(d)에 나타내는 각종의 가동 지지부재 1개 이상과, 도1에 나타내는 고정 지지부재(35)를 혼합하여 실어도 된다.
또한, 도1 내지 도7(a), 도7(b)에 도시된 각종의 가동 지지부재를, 웨이퍼 지지판(2l)상에 혼재하여도 되는 것은 말할 것도 없다. 단, 이 때에는 혼재하는 각종 가동 지지부재에 있어서 웨이퍼 지지부의 높이의 설계치를, 모두 동일하게 두는 것이 바람직하다.
웨이퍼 지지판(21)에 실리고, 또한, 웨이퍼(10)의 지지에 사용되는 3개의 지지부재의 배치는, 웨이퍼(10)의 중심에서 연장되는 수직선이, 상기 3개의 지지부재의 중심 위치를 이어 구성되는 삼각형의 내부를 통과하는 듯한 3점의 위치에 배치되는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 상기 3개의 지지부재가 상기 배치이고 또한, 웨이퍼 지지판(21)의 중심에서 웨이퍼(10)의 반경 70% 정도 떨어진 위치에 배치하면 된다.
지지부재의 상면에 형성된 복수의 웨이퍼 지지부(32) 끼리의 간격의 상한치에 대하여는 특별한 규정은 없으며, 지지부재 3개를 웨이퍼 지지부(21) 상에 중복되지 않게 배치할 수 있는 간격 이하이면 되나, 지지부재의 가공을 용이하게 하기 위하여, 5mm 이상 떨어지게 하면 좋다.
지지부재의 상면에 형성된 복수의 웨이퍼 지지부(32)는, 웨이퍼를 점 지지하는 구조인 것이 바람직하다. 만일, 웨이퍼 지지부(32) 선단의 곡률반경이 매우 큰 경우, 웨이퍼와 웨이퍼 지지부와의 사이에 생기는 마찰력이 증대하고, 실리콘 웨이퍼를 웨이퍼 유지구에 실어 열처리로에서 가열하면, 웨이퍼 유지구의 열변형에 의하여 발생하는 응력을, 웨이퍼의 지지부에 있어서 완화하는 것이 곤란하게 된다. 그 결과, 웨이퍼 내에 슬립이 발생할 우려가 있다. 그러나, 웨이퍼를 점지지하는 구조로 하면, 상기 응력은 완화되어, 슬립 발생에는 이르지 않는다.
더욱 바람직하게는, 지지부재의 상면에 형성되는 복수의 웨이퍼 지지부(32)는 그 선단이 곡률반경 100mm 이하의 구면 가공으로 되어 있는 것이 바람직하다.
지지부재는 실리콘 웨이퍼에 직접 접촉하므로, 이하의 조건을 충족시키는 재료로 구성되어 있는 것이 바람직하다. 즉, (a) 재료의 융점이 Si융점(1410℃)이상이고, (b)1410℃ 이하의 온도에서 실리콘 웨이퍼를 실리콘 웨이퍼를 지지하는데 충분한 기계적 강도를 가지고, (c) 실리콘 웨이퍼가 오염되는 것을방지하기 위하여, 오염 레벨이 낮은 고체 재료일 것, 등을 만족하는 재료로 구성되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같은 요건을 만족하는 재질로서는, 예를 들면, SiC, Si3N4, SiO2, Si를 들 수 있다. 이와 같이 지지부재에 사용되는 재료는, SiC, Si3N4, SiO2, Si로부터 선택되는 1종, 또는 이들의 조합으로 이루어진 것이 바람직하다.
가동 지지부재의 상면에 형성된 복수의 웨이퍼 지지부(32)에 사용되는 재료는, 전술한 조건을 만족할 뿐만 아니라, 지지부재와 실리콘 웨이퍼의 용착을 막기 위하여, 고온에서의 산화 분위기 중에 놓여도 산화물 형성 등의 변질이 적은 재료로 구성되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같은 요건을 만족하는 재질로서, 예를 들면 SiC, Si3N4를 들 수 있다. 이와 같이 가동 지지부재의 상면에 형성된 여러 웨이퍼 지지부(32)에 사용되는 재료는, SiC 및/또는 Si3N4인 것이 바람직하다.
이어서, 도8 내지 도11에 도시된 본 발명의 실시 형태를 사용하여, 본 발명의 제2 웨이퍼 유지구에 의한 웨이퍼 지지 동작과 그 효과를 상술한다. 본 발명의 제2 웨이퍼 유지구(261, 262)는, 상면에 웨이퍼를 싣는 유지구로서, 상기유지구는, 웨이퍼 지지판(21)과 이 위에 배치되는 웨이퍼 지지부재(131), 또는 (131 및 132)로 이루어지고, 예를 들면 도8에 도시된 바와 같이, 웨이퍼 지지판상에 웨이퍼 지지부재가 4개 이상 배치되는 구성이다. 즉, 웨이퍼의 자체 하중에 의한 슬립의 발생을 막기 위하여, 웨이퍼의 지지점을 4점 이상 가지는 것이다. 또한, 상기 웨이퍼 지지부재는, 상부 구조체, 중간부 구조체, 하부 구조체, 이 3개가 주요한 구조체로 구성된다. 그 중, 상부 구조체와 하부 구조체는 어닐 중에 Si웨이퍼로부터의 가중에 견디는 강성을 잃지 않는 재질로 이루어지는 부재로 구성된다. 이에 대하여, 중간부 구조체는, 실온에서는 웨이퍼 자체 하중에 견디는 강성을 가지나, 어닐 중의 고온에서는 연화하는 부재로 구성되고, 통상, 4개 이상의 지지점에서 웨이퍼를 지지하는 경우에는, 모든 지지점의 높이를 30μm 이내의 정밀도로 고르게 할 필요가 있다. 그러나, 본 발명의 제2 웨이퍼 유지구에 있어서는, 웨이퍼 지지판 상에 실을 수 있던 지지부재가, 그 구조체 내에, 고온으로 변형하는 재질로 구성되는 중간부 구조체를 가지므로, 어닐이 진행되면, 중간부 구조체가 연화하여, 웨이퍼의 자체 하중에 의하여 지지점의 높이가 자기 정합적으로 고르게 되고, 웨이퍼 자체 하중이 지지점에 균등하게 분산된다. 또한 웨이퍼 유지구가 열응력에 의하여 변형된 경우에도, 같은 기구에 의하여 각 지지점에서의 균등 가중은 실현할 수 있다. 나아가, 웨이퍼 지지부재의 수를 더욱 늘려 5개 이상으로 하여도 같은 기구에 의하여 각 지지점에서의 균등 가중을 실현할 수 있다. 본 발명의 지지구를 사용하면, 향후의 웨이퍼의 대구경화, 즉, 웨이퍼의 중량비에도 용이하게 대응할 수 있다.
상기 3개의 구조체로 구성되는 웨이퍼 지지부재에 있어서, 상부 및 하부 구조체는, 어닐처리중에 Si 웨이퍼로부터의 가중을 감당하는 강성을 잃지 않는 재질인 동시에, Si 웨이퍼 및 웨이퍼 지지판과 용착되지 않는 재질로 구성되는 것이 바람직하다. 구체적으로는, SiC, Si3N4, 또는, SiC 및/또는 Si3N4로 표면을 피복한 Si로부터 선택되는 1종, 또는 이들을 조합하여 구성되는 것이 바람직하다. 이에 대하여, 중간부 구조체는, 실온에서는 웨이퍼 자체 하중에 견디는 강성을 가지고, 어닐 중의 고온에서는 연화하지만, 용융에는 이르지 않는 재질로 구성할 필요가 있다. 구체적으로는, 석영 글래스로 구성되는 것이 바람직하다. 또한, 상부 및 하부 구조체는, 웨이퍼 및 웨이퍼 지지판과 점접촉하도록 볼록부를 가지는 것이 바람직하다. 점접촉으로 지지함으로써 웨이퍼 및 웨이퍼 지지판과의 용착 가능성을 감소할 수 있다. 구체적으로는, 곡률 반경이 100mm이하의 구면으로 가공한 형상인 것이 바람직하다. 또한, 중간부 구조체가 변형시에 불균일한 변형을 일으키지 않도록 할 필요가 있다. 지지구 제작의 용이성으로부터, 상부 구조체의 하면 및 하부 구조체의 상면, 나아가, 중간부 구조체의 상면 및 하면은 평행한 평면인 것이 바람직하다. 그러나, 중간부 구조체가 불균일한 변형을 하지 않는 한, 형상은 한정되는 것이 아니다. 또한 중간부 구조체의 변형을 피하기 위하여, 높이보다 폭방향을 크게 하는 것이 바람직하다. 가장 간단한 구조의 경우, 도10에 도시된 바와 같이, 상부 및 하부 구조체는 반구상, 중간부 구조체는 원주 형상이 된다. 상부 구조체와 하부 구조체는 통상 동일한 형상의 것을 사용하지만, 본 발명의 조건을 만족하는 것이면 도11에 도시된 바와 같이 형상이나 크기가 달라도 문제되지 않는다.
본 발명의 제2 웨이퍼 유지구에 있어서는, 지지부재 중, l개 또는 2개이면, 본 발명의 지지부재 대신에 중간 구조체를 가지지 않는 종래의 지지부재, 예를 들면, 구체나 핀 형상 등의 지지부재를 사용하여도 된다. 일례를 도9에 나타낸다. 이러한 지지부재 이외에는 본 발명의 지지부재를 사용하여 지지하는 경우, 본 발명의 지지부재가 높이를 조정하여 균등 가중을 실현할 수 있으므로, 전 지지부재에 본 발명의 지지부재를 사용하는 경우와 거의 동등한 효과를 얻을 수 있다. 종래의 지지부재 대신에 웨이퍼 유지구의 지지판과 일체화한 고정 지지부재를 사용하여도 된다. 고정 지지부재를 사용하는 경우는, 고정 지지부재는, SiC, SiN3, 또는, 표면에, SiC 및/또는 SiN3를 피복한 Si로 제작하는 것이 바람직하다.
이어서, 도12 내지 도18에 도시된 본 발명의 실시 형태를 사용하여, 본 발명의 제3 및 제4 웨이퍼 유지구의 효과를 상술한다.
본 발명의 제3의 웨이퍼 유지구(223)는, 이미 설명한 바와 같이 거의 원형의 웨이퍼 지지판(211)에, 그 상면이 평탄하고, 환상으로 설치된 볼록상 지지부(22l)를 구비하고, 이 웨이퍼 지지판(211)의 지름방향으로, 자동반송용 척이 상하동 가능한 크기(깊이)를 가지는 오목부(231)를 구비하고 있는 것이다. 그 일례를 도12 내지 도13에 도시된다. 또한, 볼록상 지지부는, 웨이퍼의 중심에 대하여 일정 거리를 가지고 지지하는 환상인 것이 바람직하다.
웨이퍼 유지구(223)의 웨이퍼 지지판(211)에는, 열처리중의 변형을 억제하기 위한 보강용 리브(222)가 설치되어 있다. 이 보강용 리브(222)는, 본 실시 형태에서는 볼록상 지지부(221)와 동심상으로 2개 설치되어 있다. 또한, 볼록상 지지부(22l)는 본실시 형태에서는 1개이지만, 이것에 대하여도 2개, 혹은 3개 등 복수 개 환상으로, 바람직하게는 동심상으로 설치하여도 된다.
도19 내지 도20에 종래의 웨이퍼 지지판(213) 및 웨이퍼 유지구(225)를 도시된다. 이들 종래의 웨이퍼 지지판 (213) 및 웨이퍼 유지구(225)와, 본 발명에 의한 웨이퍼 유지구(223)를 비교하면, 웨이퍼 유지구 (223)는 종래의 웨이퍼 지지판(213) 및 웨이퍼 유지구(225)의 웨이퍼 지지판(214)에 설치된 절결부(234) 또는 절결부(235) 대신에 상술한 바와 같은 자동 반송이 가능한 오목부(231)에 의하여 지지되는 구조로 되어 있다.
종래의 지지판(213)이나 웨이퍼 유지구(225)의 웨이퍼 지지판(214)에는, 절결부(234) 또는 절결부(235)가 만들어지고, 이들 절결부(234) 또는 절결부(235)가 있으므로, 열처리중의 변형량이 크고, 웨이퍼와 지지판(213)이나 웨이퍼 유지구(225)의 웨이퍼 지지판(214)이 용착되고, 그것에 의하여 웨이퍼에 가해지는 응력이 커진다.
한편, 본 발명에 의한 웨이퍼 유지구(223)의 경우는, 절결부(234) 또는 절결부(235)에 상당하는 부분이, 자동 반송 가능한 오목부에 의하여 지지된 구조로 되어 있는 오목부(231)이기 때문에, 열처리 중의 웨이퍼 유지구(223)의 변형량이 작고, 웨이퍼 유지구(223)와 웨이퍼와의 사이에 용착이 발생하여도, 발생하는 응력을 작게 억제할 수 있으며, 따라서, 슬립의 발생도 방지할 수 있다.
상기 변형량 억제는, 링상의 웨이퍼 유지구와, 승강 핀과 자동 반송용 척 와의 조합으로 반송을 실시하는 방식과의 조합이어도 가능하나, 승강 핀과 자동 반송용 척의 조합으로 반송을 실시하는 방식에 필요한 상하 공극이 큰 경우에는 차선의 방법이다.
본 발명의 제4 웨이퍼 유지구(224)는, 이미 설명한 바와 같이, 거의 원형의 웨이퍼 지지판(212)이 상면이 평탄하고 환상으로 설치된 볼록상 지지부(221)를 구비하고, 자동 반송용 척 상하동 가능한 절결부(232)와 열처리중의 변형을 억제하는 판상 보강 구조체(233)를 구비하고 있다. 보강 구조체(233)는 웨이퍼 재치면에 대하여 수직 방향으로 형성된 판상의 것이다. 그 일례는 도17 내지 도18에 도시된다.
볼록상 지지부(221)는 본실시 형태에서는, 1개이지만 2개 혹은 3개 등 복수개의 환상으로, 바람직하게는 동심상으로 하여도 된다. 이 유지구(212)에는, 또한 열처리중의 변형을 억제하기 위한 보강용 리브(222)가 설치되어 있다. 본 실시 형태에서도, 도12 내지 도13과 같이, 이 보강용 리브(222)는 볼록상 지지부(221)와 동심상으로 2개 설치되어 있다.
본 실시 형태에서의 웨이퍼 유지구(224)의 웨이퍼 지지판(212)의 경우, 판상보강 구조체(233)에 의하여 열처리중의 변형이 억제되기 때문에, 전술한 제1 실시 형태와 같이, 슬립의 발생을 방지할 수 있다. 열처리중에서의 웨이퍼 유지구(224)의 변형량이 작고, 웨이퍼 유지구(224)와 웨이퍼와의 사이에 용착이 발생하였더라도, 발생하는 응력을 작게 억제할 수 있고, 슬립의 발생을 방지할 수 있다.
[실시예]
이하, 본 발명의 실시예를 설명한다.
(실시예 1, 비교예 1 )본 발명의 제1 웨이퍼 유지구, 웨이퍼 유지장치 및 열처리로가, 소망하는 효과를 가지는 지 실험에 의하여 확인하였다. 실험에는, 도1 내지 도7에 기재된, 가동 지지부재(31, 36, 38, 41, 46, 51, 55, 56, 61) 및 고정 지지부재(35)를 사용하였다.
상기 각종 가동 지지부재를 제작할 때는, 그 상면에 형성된 복수의 웨이퍼 지지부(32) 끼리의 간격을 5 내지 40mm의 범위 내로 하였다. 상기 각종 가동 지지부재를 웨이퍼 지지판(21)에 탑재할 때에는, 가동 지지부재를, 웨이퍼 지지판(21)의 중심에서 웨이퍼(10)의 반경의 약70% 떨어진 위치에 배치하였다. 또한, 이 때 가동 지지부재의 중심 위치를 연결하여 형을 만드는 다각형이 정다각형이 되도록 배치하였다. 단, 정다각형의 정점이 웨이퍼 지지판(21)에 형성된 절결부(22)와 겹치는 경우에는, 해당 지지부재의 위치를 절결부(22)를벗어나도록 어긋나게 하였다. 웨이퍼 지지판(21)상에 가동 지지부재를 배치한 후, 웨이퍼 지지판(21)을 종형 포트에 탑재하고, 또한 그 종형 포트를 종형 열처리로에 탑재하였다.
또한 실험에는, 8인치 실리콘 웨이퍼(직경200mm), 12인치 실리콘 웨이퍼(직경300mm)를 사용하였다. 상기 각종 실리콘 웨이퍼에 대하여, 종형 열처리로에 1200℃로 12시간 Ar l00% 분위기중에서 처리한 경우, 및 1390℃에서 2시간 드라이 산화 처리한 경우의 슬립 발생 상황을 조사하였다.
또한, 본 발명의 비교예로서, 도22에 도시된 특개2000-91406호 공보에 기재된 유지구를 사용하고, 상기와 같은 열처리를 하고, 그 슬립 발생 상황을, 본 발명의 실시예와 비교하였다. 이 때에, 실리콘구(12)의 직경은 3mm, 또는 웨이퍼 지지판(11)에 실은 실리콘구(12)의 수는 3 내지 5개로 하였다. 또한, 실리콘구를, 웨이퍼 지지판(11)의 중심에서 웨이퍼(10)의 반경 약 70% 떨어진 위치이고, 또한 실리콘구 중심의 위치를 이어 구성되는 다각형이 정다각형이 되는 위치에 배치하고, 열처리를 하였다.
슬립의 발생 상황은, X선 토포그래피에 의하여 확인하였다. 기타 실험 상세 조건에 대하여는 표1에 나타내었다. 또한, 표1중에서, ○은 슬립의 발생이 없는 것, △는 경미한 정도의 슬립 발생이 있는 것, ×는 심하게 슬립 발생이 있는 것을 나타낸다.
표1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예(B1 내지 B24)는, l200℃ Ar 분위기중에서는, 전수준에서 ○을 나타내고 있는 것에 대하여, 비교예(A1 내지 A6)는 ×나 △였다. 또한, 본 발명의 실시예 중에서, 웨이퍼 지지부의 곡률반경이 100mm이하, 또한, 웨이퍼 지지부의 재질이 SiC, Si3N4의 수준 (B1 내지 B5, B8, B9, Bl1 내지 B24)는, 1390℃의 산화 분위기에서도, 대부분 수준이 ○에, 극히 일부에서 △를 나타내고 있는 것에 비하여, 비교예에서는, 전 수준에서 ×이었다. 따라서, 특개2000-91406호 공보에 기재된 종래 기술에 비하여, 본 발명의 웨이퍼 유지구, 웨이퍼 유지 장치 및 열처리로는, 슬립 발생에 대하여 명백한 개선 효과가 인정되었다.
(실시예2, 비교예2)
본 발명의 제2 웨이퍼 유지구, 웨이퍼 유지 장치 및 열처리로가, 소망하는 효과를 나타내는 지 실험에 의하여 확인하였다. 제작한 지지부재는, 도10에 도시된 타입의 것이고, 구체적으로는, 상부 구조체와 하부 구조체가 재질이 SiC, 형상은, 직경 10mm, 높이 5mm, 곡률반경 5mm의 반구상, 중간부 구조체는, 재질이 석영 글래스이고, 형상이, 직경 10mm, 높이가 5mm인 원주이다. 이들을 포개어 일체로 하였다. 또 이 일체화된 지지부재와 거의 동일한 크기의 SiC제의 지지부재를 제작하여 사용하였다. 웨이퍼 유지구는, 도8에 도시된 원반을 사용하였다. 재질은 SiC를 사용하였다. 또한 도9에 도시된 바와 같은 고정 지지부재가 부착된 웨이퍼 유지구도 사용하였다. 웨이퍼 유지구의 크기는, 8인치용이 직경220mm, l2인치용이 320mm이다. 지지부재는, 유지구의 중심에서 웨이퍼 반경의 70% 떨어진 위치, 또한, 지지점을 이어 구성되는 다각형이 정다각형이 되는 위치에 배치하였다.
실험에 사용한 웨이퍼 8인치 실리콘 웨이퍼 (직경200mm) 및 12 인치 웨이퍼(직경300mm)이다. 열처리 패턴은 1390℃에서 12시간의 드라이 산화 처리를 하고, 그 때의 슬립 발생 상황을 X선 토포그래피를 사용하여 조사하였다. 그 결과를 표2에 나타낸다. 표중에서, ○은 슬립의 발생이 없는 것, △는 경미한 정도의 슬립이 있는 것, ×는 심한 슬립이 있는 것을 나타낸다. 표2에 도시된 바와 같이 비교예 C1 내지 C6에서는 △나 ×가 많은 것에 비하여, 본 발명례 D1 내지 D8에서는, 전부 ○이고, 본 발명이 슬립 방지에 매우 유효한 것을 나타내고 있다.
(실시예3, 비교예3)본 발명의 제3 웨이퍼 유지구(223) 및 제4 웨이퍼 유지구(224)와, 종래의 웨이퍼 지지판(213) 및 웨이퍼 유지구(225)를 사용하여, 본 발명의 효과를 확인하는 실험을 하였다.
웨이퍼 유지구(223) 및 (224)의 웨이퍼 지지판(211) 및 (212)와, 웨이퍼 지지판(213) 및 웨이퍼 유지구(225)의 웨이퍼 지지판(214)은 외경이 전부 9인치(225.4mm), 판 두께가 전부 1mm로 된 SiC제로 한다.
웨이퍼 유지구(223)의 웨이퍼 지지판(211)에 있어서 자동 반송용 척이 상하동 가능한 오목부(231)의 폭 및 웨이퍼 유지구(224)의 웨이퍼 지지판(212)에서의 절결부(232)의 폭 50mm로 하였다. 또한, 웨이퍼 지지판(213) 및 웨이퍼 유지구(225)의 웨이퍼 지지판(214)의 절결부(234) 및 (235)의 절결부의 폭도 50mm으로 하였다.
또한 웨이퍼 유지구(223, 224)의 웨이퍼 지지판(211, 212)의 볼록상 지지부(221)는 8인치(200mm) 웨이퍼 반경의 70 내지 75%이고, 내측의 보강용 리브(222)는 동 반경의 50 내지 53%이고, 외측의 보강용 리브(222)는 동 반경의 99 내지 101%에, 각각 설치하였다. 볼록상 지지부(221)는 폭5mm, 높이 4mm의 상면이 평탄한 볼록형상이고, 보강용 리브는 폭5mm, 깊이3mm의 오목부로 하였다.
실험은, 상기 웨이퍼 유지구(223), (224), 웨이퍼 지지판(213), 및 웨이퍼 유지구(225)에, 8인치(200mm) 실리콘 웨이퍼를 재치하고, 1350℃, 산소100%에서 24시간 열처리를 하였다. X선 토포그래피에 의하여 슬립의 발생을 조사하고, 결과를 표3에 도시된다.
표3에 도시된 바와 같이, 실험 결과, 본 발명에 의한 웨이퍼 유지구(223) 및 (224(E1 내지 E2))에서는, 슬립의 발생이 인정되지 않았던 것에 비하여, 종래 구조에 의한 웨이퍼 지지판(213)과 웨이퍼 유지구(225)(F1 내지 F2)에서는 슬립이 발생하였다. 이러한 결과로부터, 본 발명의 웨이퍼 유지구는, 고온 열처리에 있어서, 웨이퍼의 슬립 발생을 방지할 수 있는 것을 알 수 있다.
슬립 발생 유무 비고
E1 웨이퍼 유지구 223 없음 실시예
E2 웨이퍼 유지구 224 없음 실시예
F1 웨이퍼 지지판 213 있음(경미) 비교예
F2 웨이퍼 유지구 225 있음(심함) 비교예
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 실리콘 웨이퍼의 열처리, 특히 SIMOX 웨이퍼나 어닐 웨이퍼의 제작 등의 고온 열처리에 적합한, 공업적으로 실현 가능하고, 또한 저렴한 웨이퍼 유지구이고, 또한 실리콘 웨이퍼의 슬립 발생을 방지할 수 있는 웨이퍼 유지구를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명으로 의하면, 상기 웨이퍼 유지구를 탑재함으로써 고생산성을 유지한 채로, 실리콘 웨이퍼의 슬립 발생을 방지할 수 있는 웨이퍼유지 장치 및 열처리로를 제공할 수 있다.

Claims (23)

  1. 상면에 웨이퍼를 싣는 유지구로서, 상기 유지구는, 웨이퍼 지지판과, 상기 웨이퍼 지지판의 위에 배치된 웨이퍼 지지부를 가지는 3개 이상의 웨이퍼 지지부재로 이루어지고, 상기 웨이퍼 지지부재 중에 적어도 한 개는 그 상면에 복수의 볼록 형상의 웨이퍼 지지부를 가지는 동시에, 상기 웨이퍼 지지판에 대하여 가동인 구조를 구비하여 이루어진 가동 지지부재이며, 웨이퍼를 적어도 4군데의 웨이퍼 지지부로 지지하여 이루어진 것을 특징으로 하는 웨이퍼 유지구.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 가동 지지부재가 판상 부재와 상기 판상 부재의 하면 거의 중앙부에 설치한 상기 웨이퍼 지지판과 점 접촉 또는 선 접촉하는 지지부와, 상기 판상 부재의 상면에서 또한 상기 웨이퍼 지지판과 접촉하는 지지부의 양측에 설치한 볼록상의 웨이퍼 지지부를 구비한 구조임을 특징으로 하는 웨이퍼 유지구.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 가동 지지부재가, 판상 부재와, 상기 판상 부재의 하면 거의 중앙부에 설치한 상기 웨이퍼 지지판과 점 접촉하는 지지부와, 상기 판상 부재의 상면에 설치한 3개의 볼록상 웨이퍼 지지부를 구비한 구조임을 특징으로 하는 웨이퍼 유지구.
  4. 상면에 웨이퍼를 싣는 유지구로서, 그 유지구는 웨이퍼 지지판과 상기 웨이퍼 지지판의 위에 배치된 적어도 1개는 상면에 평면을 가지는 동시에 하면 거의 중앙부에 설치한 상기 웨이퍼 지지판과 점 접촉 또는 선 접촉하는 지지부를 가지고, 상기 웨이퍼 지지판에 대하여 가동인 지지부재인 3개 이상의 웨이퍼 지지부재와, 또한, 상기 가동 지지부재 상면의 평면상에 배치한 판상 부재와, 상기 판상 부재의 하면 거의 중앙부에 설치한 상기 가동 지지부재와 점 접촉 또는 선 접촉하는 지지부와, 상기 판상 부재의 상면에 설치한 복수의 볼록 형상의 웨이퍼 지지부를 구비한 1개 이상의 가동지지부재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 유지구.
  5. 상기 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 웨이퍼 지지부재의 웨이퍼 지지부가, 웨이퍼를 점 지지하는 구조인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 유지구.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 웨이퍼 지지부의 웨이퍼를 점 지지하는 구조가, 곡률반경 100mm이하의 구면으로 가공된 형상임을 특징으로 하는 웨이퍼 유지구.
  7. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 웨이퍼의 지지부재의 재질이, SiC, Si3N4. SiO2또는 Si로부터 선택한 l종, 또는 이들을 조합한 것임을 특징으로 하는 웨이퍼 유지구.
  8. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 웨이퍼의 지지부재의 웨이퍼 지지부의 재질이, SiC 및/또는, Si3N4임을 특징으로 하는 웨이퍼 유지구.
  9. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 웨이퍼 지지부재의 재질이 SiC, Si3N4, SiO2또는 Si로부터 선택한 한 종류 또는 이들을 조합한 것이고, 또한 상기 웨이퍼 지지부재의 웨이퍼 지지부의 재질이 SiC 및/또는 Si3N4인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 유지구.
  10. 웨이퍼 유지구의 웨이퍼 지지판 상에 배치하고, 그 위에 웨이퍼를 싣기 위한 지지부재로서, 그 지지 부재는 상부, 중간부, 하부의 3개의 구조체로 이루어지고, 또한 적어도 그 중간부 구조체의 재질이 웨이퍼 열처리 온도에서 연화하는 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 지지부재.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 지지부재의 상부 및 하부 구조체가, 웨이퍼 또는 웨이퍼 유지구와 점 접촉하는 볼록 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 지지부재.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 지지부재의 상부 및 하부 구조체의 웨이퍼 또는 웨이퍼 유지구와 점 접촉하는 볼록 형상이, 곡률반경 100mm이하의 구면으로 가공된 형상인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 지지부재.
  13. 제 10항에 있어서,
    상기 지지부재의 상부 및 하부 구조체의 재질이 SiC, Si3N4또는, 표면에 SiC 및/또는 Si3N4를 피복한 Si로부터 선택한 한 종 또는, 이들을 조합한 것임을 특징으로 하는 웨이퍼 지지부재.
  14. 제 10항에 있어서,
    상기 지지부재의 중간 구조체의 재질이, 석영 글래스임을 특징으로 하는 웨이퍼 지지부재.
  15. 상면에 웨이퍼를 얹는 유지구로서, 그 유지구는 웨이퍼 지지판과, 상기 웨이퍼 지지판 상에 배치되고, n개 이상의 웨이퍼 지지부재로 이루어지는 동시에, 상기 웨이퍼 지지부재 중에 적어도 (n-2)개는, 제 10항에 기재된 웨이퍼 지지부재인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 유지구 (단, n≥4의 정수이다).
  16. 상면에 웨이퍼를 얹는 유지구로서, 그 유지구는 웨이퍼 지지판과, 상기 웨이퍼 지지판 상에 배치되고 n개 이상의 웨이퍼 지지부재로 이루어지는 동시에 상기 웨이퍼 지지부재 중에 적어도 (n-2)개는 제 11항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 웨이퍼 지지부재인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 유지구 (단, n≥4의 정수이다).
  17. 제 1항 내지 제 4항 또는 제 15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유지구의 웨이퍼 지지판은 절결부를 가지는 원형상 판인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 유지구.
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 삭제
  21. 제 1항 내지 제 4항 또는 제 15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유지구의 판상 웨이퍼 지지판의 재질이, SiC, Si3N4, SiO2또는 Si, 또는, 표면에 SiC 및/또는 Si3N4를 피복하고, Si로부터 선택된 1종 또는 이들을 조합한 것을 특징으로 하는 웨이퍼 유지구.
  22. 복수의 웨이퍼를 유지, 재치하기 위한 웨이퍼 유지 장치로서, 상기 유지 장치는 적어도 2개의 고정부재와, 이 고정부재의 사이에는 거의 평행하게 배치된 복수의 지주와, 이 지주에 형성된 복수의 유지용 오목 홈과, 이 유지용 오목 홈에 수평으로 삽입 유지된 제 1항 내지 제 4항 또는 제 15항 중 어느 한 항에 따른 웨이퍼 유지구로 이루어지는 것을 특징으로 하는 웨이퍼유지 장치.
  23. 제 22항에 기재된 웨이퍼 유지 장치를 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 웨이퍼 열 처리로.
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