WO2005008764A1

WO2005008764A1 - 熱処理用縦型ボート及びその製造方法

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Publication number: WO2005008764A1
Application number: PCT/JP2004/009960
Authority: WO
Inventors: Takeshi Kobayashi
Original assignee: Shin-Etsu Handotai Co., Ltd.
Priority date: 2003-07-16
Filing date: 2004-07-13
Publication date: 2005-01-27
Also published as: CN1823407A; TW200509191A; US20060199133A1; KR101083825B1; KR20060039903A; JP4506125B2; US7484958B2; TWI348725B; CN1823407B; JP2005051187A

Abstract

　天板１と、底板２と、該天板と底板の間に固定された支柱部材とを有し、該支柱部材に複数の溝８が形成され、各溝間にウエーハ状の被処理体を水平に支持するための支持部が形成されている熱処理用縦型ボートであって、前記支柱部材として、円弧状の横断面を有し、前記溝が形成されることで内側に円弧状の支持部６が一体的に形成されている支柱部材３，４が２本以上円筒状に配置されており、前記ウエーハ状の被処理体が、前記支柱部材の溝から挿入されて円弧状の各支持部により下面周縁部に沿って支持されるものであることを特徴とする熱処理用縦型ボート１０。これにより、熱処理中のウエーハ等にスリップが発生するのを効果的に防ぐことができ、かつ、材料コストが低く、かつ比較的容易に製造することができる熱処理用縦型ボートが提供される。

Description

明細書

熱処理用縦型ボート及びその製造方法

技術分野

[0001] 本発明は、半導体ゥエーハ等の熱処理用縦型ボートに関し、特にシリコンゥエーハを熱処理する際に好適な熱処理用縦型ボ一ト及びその製造方法に関する。背景技術

[0002] シリコン単結晶等の半導体インゴットから切り出したゥエーハを用いてデバイスを作製する場合、ゥエーハの加工プロセスから素子の形成プロセスまで多数の工程が介在する。それらの工程の一つに熱処理工程がある。この熱処理工程は、ゥエーハの表層における無欠陥層の形成、ゲッタリング、結晶化、酸化膜形成、不純物拡散等を目的として行われる非常に重要なプロセスである。

[0003] このようなゥエーハの熱処理工程、例えば、酸化や不純物拡散に用いられる拡散炉（酸化 ·拡散装置）としては、ゥエーハの大口径化に伴い、図 8に示すような多数のゥエーハ Wを所定の間隔をあけて水平に支持した状態で熱処理を行う縦型の熱処理炉 20が主に用いられている。熱処理炉 20内のゥエーハ Wは、反応室 22の周囲に設けられたヒータ 24によって加熱することができる。熱処理中は、反応室 22にはガス導入管 26を介してガスが導入され、上方から下方に向かって流れてガス排気管 28 から外部に排出される。なお、使用するガスは熱処理の目的によって異なるが、主として H 、 N 、 O 、 Ar等が用いられる。不純物拡散の場合には、これらのガスを不純

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物化合物ガスのキャリアガスとしても使用する。

[0004] このような縦型熱処理炉 20を用いてゥエーハ Wを熱処理する際には、多数のゥェーハ Wを水平にセットするための熱処理用縦型ボート 11 (以下、「熱処理用ボート」、「縦型ボート」、或いは単に「ボート」という場合がある。）が用いられる。

図 9 (a)は一般的な熱処理用ボート 11の概略を示している。 4本の棒状（円柱状）の支柱（ロッド） 14の両端部に一対の板材 (天板 16a、底板 16b)が連結されている。各支柱 14には多数のスリット（溝） 15が形成され、各スリット 15間の凸部がゥエーハ W の支持部 12として作用する。なお、このように円柱状の支柱 14に多数の溝 15を形成した熱処理用ボートは、一般的にショートフィンガータイプと呼ばれている。

[0005] このようなタイプの熱処理用縦型ボート 11を用いてゥエーハ Wを熱処理する際には、図 9 (b)に示されるように、各支柱 14の同じ高さに形成されている支持部 12によりゥエーハ Wの外周部が 4ケ所支持されてゥエーハ Wが水平に支持されることになる。上記のようにゥエーハ Wの周縁部を支持した場合、ゥエーハ Wの自重が支持部に集中するため、これにより生ずる応力が常に作用している。そして、この応力が臨界剪断応力を越えると、ゥエーハ内に転位が発生する。この転位は応力の作用により巨視的な大きさにまで広がり、スリップとなる。スリップの発生はゥエーハの品質を大きく低下させるため、これを防ぐことが重要である。

[0006] しかし、一般に高温雰囲気下ではゥエーハにスリップが、著しく発生し易くなる。特に、半導体デバイスの高集積化に伴いゥエーハー枚当たりのデバイス収率を上げるために、ゥエーハの大直径化が進んでいる。その結果、ゥエーハの自重が大きくなり、それに伴いゥエーハに作用する応力が増大する傾向にあり、ゥエーハ中にスリップ力り発生し易くなつてきている。

また、ゥエーハのサイズが大きくなることに起因して、特に昇温時におけるゥエーハ中心部と周縁部との温度差が大きくなる傾向にあり、この温度差により生じる熱応力も上記スリップ発生の原因の一つとなっている。

[0007] このような熱処理時のスリップの発生を防止する手段として、リング状又は円弧状の補助治具を用いることが提案されている（特開平 6— 260438号公報参照)。具体的には、各支柱の支持部上に載せたリング状又は円弧状の補助治具を介してゥエーハの下面周縁部を数 mmから数十 mmの幅で、全周または一部で支持する。また、ゥェーハを裏面全面で支持する方法等も提案されている。これらの方法を用いれば、ゥエーハを支持する面（支持面）が大きくなり、荷重等が分散されるため、スリップの発生を抑制する効果が得られる。

[0008] しかし、最近は、半導体デバイスの高集積化に伴レ、、スリップのほか、ゥエーハの裏面に発生するキズも重要視されている。これは、ピンチャック方式のステッパーを用いる場合、ピンチャックのピンの上にゥエー八の裏面キズが乗ったときに、デフォーカスが起こることが懸念されているためである。そのため、ゥエーハを裏面全面で支持するタイプよりも、周縁部で支持するタイプの熱処理用ボートや補助治具が注目されている。

[0009] ゥエーハを周縁部で支持して熱処理を行う場合、下面の全周に沿って支持するのが理想的である。しかし、一般の熱処理炉では、ゥエーハは図 10 (a)に示されるようなゥエーハの裏面をすくい上げる方式の治具 31や図 10 (b)に示されるようなゥエーハの裏面を吸着する方式の治具 32を用いて搬送するため、ゥエーハをリング状等の補助治具に移載するとき、これらの搬送治具力 Sリングと干渉しないよう、図 11 (a)のようなリングの一部に切り欠きを設けた円弧状補助治具 37や、図 11 (b)のような段差 3 9を設けたリング状補助治具 38が用いられる。

[0010] 上記のような円弧状補助治具 37は、比較的薄ぐボートの溝ピッチをそれほど広げる必要がないため、バッチ熱処理枚数を増やせるというメリットがある。しかし、面精度を保つのが難しぐ切り欠き部の両端の高さが異なると、スリップが発生してしまうおそれがある。

また、段差のある補助治具 38の場合は、比較的高い面精度で作製でき、スリップ低減には有利である力段差 39がある分、治具 38が厚くなるため、ボートの溝ピッチも広がってしまい、バッチ熱処理枚数が減少してしまう。

[0011] さらに、これらの補助治具 37， 38は、円形板状の部材をくり貫いて作製するため手間がかかり、非常に高価であり、バッチ式熱処理用に補助治具数十枚と縦型ボートを一式準備すると、図 9に示したようなゥエーハを直接支持する通常の縦型ボートと比ベ、コストが非常に高くなつてしまう。

[0012] 一方、ボート本体となる 1本の円筒に円弧状の支持部を一体的に形成した熱処理用ボートも提案されている（特開平 5—129214号公報参照）。この熱処理用ボートは、 SiCなどからなる円筒に対し、垂直方向（軸方向）に搬送治具通過用と雰囲気ガス通気用の開口部（切り欠き部）を形成した後、水平方向に、ゥエーハを揷入し、下面周縁部を支持するための横溝を円筒の内側まで形成したものである。このようなボートであれば、前記したような円弧状補助治具等を用いずにゥエーハを下面周縁部に沿って支持することができる。ところ力上記のように 1本の円筒に縦横の溝を形成したボートでは、円筒に最初に搬送治具通過用と雰囲気ガス通気用の幅の広い切り欠き部を複数形成する必要があり、円筒にこれらの切り欠き部を形成するのは面倒であり、また、 1ケ所でも欠けや割れが生じた場合には円筒全体が無駄になるなど作製歩留りが低ぐ結果的に製造コストが高くなるという問題がある。

また、切り欠き部を多数設けると、ゥエーハにスリップが発生し易いという問題もある

発明の開示

[0014] このような問題に鑑み、本発明は、熱処理中のゥエーハ等にスリップが発生するのを効果的に防ぐことができ、かつ、材料コストが低ぐかつ比較的容易に製造することができる熱処理用縦型ボートを提供することを目的とする。

[0015] 上記目的を達成するため、本発明によれば、天板と、底板と、該天板と底板の間に固定された支柱部材とを有し、該支柱部材に複数の溝が形成され、各溝間にゥエーハ状の被処理体を水平に支持するための支持部が形成されている熱処理用縦型ボートであって、前記支柱部材として、円弧状の横断面を有し、前記溝が形成されることで内側に円弧状の支持部が一体的に形成されている支柱部材が 2本以上円筒状に配置されており、前記ゥエーハ状の被処理体が、前記支柱部材の溝から揷入されて円弧状の各支持部により下面周縁部に沿つて支持されるものであることを特徴とする熱処理用縦型ボートが提供される。

[0016] このように溝が形成されることで内側に円弧状の支持部が一体的に形成されている支柱部材を 2本以上円筒状に配置された熱処理用縦型ボートとすれば、補助治具を別途用いることなぐゥエーハ状の被処理体の下面周縁部に沿って支持することができる。従って、この熱処理用ボートを用いて半導体ゥエーハ等の熱処理を行えば、スリップの発生を効果的に防止することができる。

さらに、各支柱部材となる材料は円筒のものに比べ少なくて済み、各支柱部材間に所定の間隔を設けておけば搬送治具通過用の切り欠き部をわざわざ形成する必要もないので、作製歩留りも高ぐ製造コストが低くなつて、安価なものとなる。 [0017] 前記支柱部材として、中心角が 60° 以上 170° 以下の円弧状の支持部が形成されている 2本の支柱部材が対向配置されているものとすることができる。

このように支持部の中心角が比較的大きい 2本の支柱部材を対向配置したものとすれば、支柱部材間には、搬送治具の通過と雰囲気ガスの通気のための開口部（切り欠き部）が確保され、ゥエーハ等の被処理体の搬送が容易となり、また、均一な熱処理を行うことができる。さらに、例えば 2本の対称的な支柱部材を使用したり、全く同じ形のものを対向配置することもできるため、製造コストもより低く抑えられ、一層安価なものとなる。

[0018] 前記支柱部材として、中心角が 20° 以上 100° 以下の円弧状の支持部が形成されている 3本以上の支柱部材が配置されているものとすることができる。

このように支持部の中心角が比較的小さレ、支柱部材を 3本以上配置したものとすれば、例えば各支柱部材間に雰囲気ガス通気のための切り欠き部を必要に応じて任意に確保でき、均一な熱処理を行うことができるものとなるし、各支柱部材も同形のものとしてより一層製造コストの低減をはかることも可能である。

[0019] 前記支柱部材に、前記各溝と同じ高さにそれぞれ通気口が設けられているものとしてもよい。

各支柱部材との間とは別に支柱部材自体に通気口、特に各溝に対応した通気口が確保されていれば、雰囲気ガスがボート内外により通過し易くなり、被処理体を均一に熱処理することができるものとなる。また、各溝と同じ高さに通気口が形成されているものの、各支柱部材の支持部は断絶していないため、切り欠き部は少なぐスリツプの発生をより効果的に抑制することができる。

[0020] 前記熱処理用縦型ボートは、シリコンゥエー八の熱処理用のものとすることができるシリコンゥエーハの熱処理には縦型ボートが多く使用されており、スリップの発生防止に本発明による構成のボートが特に有効であり、また、ボート自体安価であるため、ゥエーハの製造コストの低下にもつなげることができる。

[0021] 前記支持部の支持面の縁部が、面取りされていることが好ましい。

このようにゥエーハ等の被処理体と接する支持面の縁部を面取りしておけば、スリツプゃキズの発生をより確実に防ぐことができる。

[0022] また、前記支持部の支持面が、内側に向けて下方に傾斜しているものとしても良いこのように支持面が傾斜していれば、ゥエーハ等の外周端付近を支持することになり、裏面のキズ等の発生をより効果的に防ぐことができる。

[0023] さらに本発明によれば、天板と、底板と、該天板と底板の間に固定された支柱部材とを有し、ゥエーハ状の被処理体を水平に支持するための熱処理用縦型ボートを製造する方法において、円弧状の横断面を有し、前記被処理体の半径よりも外周半径が大きぐかつ内周半径が小さい支柱部材を作製する工程と、該支柱部材を 2本以上用いて前記天板と底板の間に円筒状に配置して固定する工程と、各支柱部材に対し溝を形成するとともに内側に前記被処理体を下面周縁部に沿って支持するための円弧状の支持部を形成する工程とを含むことを特徴とする熱処理用縦型ボートの製造方法も提供される。

このような方法によれば、本発明に係る熱処理用縦型ボートを効率的に製造することができ、製造コストを低く抑えることができる。

[0024] より具体的には、前記した本発明に係る熱処理用縦型ボートを製造する方法であつて、前記円弧状の横断面を有する支柱部材を 2本以上用いて前記天板と底板の間に円筒状に配置して固定する工程と、前記支柱部材に対し、前記被処理体を挿入すべき方向から切削して前記溝を形成するとともに内側に前記円弧状の支持部を形成する工程と、前記支柱部材に対し、他の方向力らも同じ高さから切削して貫通させる工程とを含むことを特徴とする熱処理用縦型ボートの製造方法が提供される。このような方法によれば、 2本の支柱部材が対向配置され、各支柱部材に円弧状の支持部が一体的に形成された熱処理用縦型ボートを効率的に製造することができ、製造コストをより低く抑えることができる。

[0025] また、他の方法として、前記円弧状の横断面を有し、外側には梁が形成されている支柱部材を作製する工程と、該支柱部材を 2本以上用いて前記天板と底板の間に円筒状に配置して固定する工程と、各支柱部材に対し、半径が前記支柱部材の内周半径よりも大きぐかつ前記梁となる部分の外周半径よりも小さい円周刃を用レ、、前記被処理体を挿入すべき方向から切削して溝を形成するとともに内側に前記円弧状の支持部を形成し、さらに前記梁以外の部分を貫通させる工程とを含むことを特徴とする熱処理用縦型ボートの製造方法が提供される。

[0026] このような方法によれば、円周刃により、ゥエーハを揷入するための溝、ゥエーハの周辺部を支持するための支持部、さらに雰囲気ガスの通気等を確保するための貫通孔等を 1度に形成することができ、製造コストを一層低く抑えることができる。

[0027] 本発明の熱処理用縦型ボートは、円弧状の横断面を有し、内側に円弧状の支持部がー体的に形成されている支柱部材を円筒状に 2本以上配置して構成されている。このような熱処理用ボートであれば、円弧状またはリング状補助治具を別途用意する必要がなぐゥエーハ周縁部に沿って広い領域で支持することができ、その上、少ない材料で比較的容易に製造することができるので、安価なものとなる。

[0028] また、溝の間隔、支持部の厚さは、一般的なショートフィンガータイプの熱処理用縦型ボートと同じ程度にすることができ、支持部は高い面精度と高い強度を保つことができる。従って、例えばシリコンゥエーハを熱処理する際、本発明の熱処理用ボートを用いれば、高い生産性を保ったまま、スリップ転位や裏面キズがほとんどないァニールゥエーハを低コストで量産することができる。

図面の簡単な説明

[0029] [図 1]本発明に係る熱処理用縦型ボートの一例を示す斜視図である。

[図 2]図 1の熱処理用ボートの溝形成カ卩ェ前の断面図である。

[図 3]図 1の熱処理用ボートの溝形成カ卩ェ後の断面図である。

[図 4]熱処理用ボートの溝形成加工を説明する斜視図である。

[図 5]図 1の熱処理用ボートの貫通孔形成後の断面図である。

[図 6]図 5の Cで囲まれた支持部の端部を拡大した斜視図である。

[図 7]本発明に係る熱処理用縦型ボートの他の例を示す断面図である。（a)溝形成加工前（b)溝形成加工後

[図 8]縦型熱処理炉の一例を示す概略図である。

[図 9]従来の熱処理用縦型ボートの一例を示す概略図である。（a)正面図（b)横方向断面図（ゥエーハを支持した状態）

[図 10]搬送治具の例を示す概略図である。 ωすくい上げ方式（b)吸着方式

[図 11]ゥエーハ周辺部支持用補助治具の例を示す斜視図である。（a)円弧状の補助治具（b)段差を付けたリング状の補助治具

[図 12]比較実験 2で使用した一体型熱処理用縦型ボートの概略断面図である。発明を実施するための最良の形態

[0030] 以下、好適な態様として、シリコンゥエーハの熱処理の際に使用する本発明に係る熱処理用縦型ボートについて添付の図面に基づいて具体的に説明する。

図 1は、本発明に係る熱処理用縦型ボートの一例の概略を示している。この熱処理用ボート 10は、中空円盤状の天板 1と、この天板 1と対畤するように平行に配設された円盤状の底板 2との間に、中心角が 120° 程度の円弧状の横断面を有する 2本の支柱部材 3, 4 (本発明では、円弧状支柱部材あるいは単に支柱部材と称する場合力 Sある）が円筒状となるように対向配置され、固定されている。この円弧状支柱部材の大きさ（中心角の大きさ）や配置については、搬送治具通過用の空間や雰囲気ガスの通過用の空間の幅を考慮して設定する。

[0031] 各支柱部材 3, 4には複数の溝 8が形成されることで内側に支柱部材 3, 4と同じ中心角を有する円弧状の支持部 6がー体的に形成されている。各溝 8は支柱部材 3， 4 に対して直角に等間隔で形成されている。なお、図 1ではボート 10の中間部分における支持部 6の記載は省略されている。

[0032] この熱処理用ボート 10では、対向する各支柱部材 3, 4の間には、垂直方向に適度な開口部（切り欠き部） 9が形成されており、ゥエーハを揷入する側はゥエーハと接触しないように、熱処理するゥエーハの直径よりも広い幅となるように溝 8が形成されている。これにより、ゥエーハを移載する際、搬送治具が 2つの支柱部材間を干渉せずに通過することができる。

[0033] 一方、各支柱部材 3, 4の円弧の略中央と、ゥエーハを挿入する側の反対側には、支柱となる部分（支柱部 3a, 3b, 4a, 4b)が垂直方向に形成されており、各支柱 3a, 3bの間には貫通孔 5が形成されている。貫通孔 5は通気口として機能し、熱処理中、雰囲気ガスの流通や熱の移動が速やかに行われることになり、ゥエーハ全面の均一な処理を確実に行うことを可能とする。また、貫通孔（通気口） 5は各支柱部材 3, 4の各溝 8と同じ高さにそれぞれ形成されているため、各支持部 6には支柱部材 3， 4間以外に切り欠き部は無い。従って、ゥエーハは下面周縁部に沿って 2つの円弧状の支持部により支持されることになり、スリップの発生を効果的に防ぐことができる。

[0034] また、支持部 6のゥエーハを支持する面 6aの縁部は面取りされていることが好ましレ、。

本発明に係るボート 10の円弧状の支持部 6でゥエーハの下面周縁部を支持しても、昇温速度や降温速度が非常に速くなるような厳しい熱処理を行った場合に、支持面 6aに残留した微小な凸部で点接触が起こったり、熱処理時にゥエーハが橈んだ際、特に支持部 6の端部や内周の角部で点接触が発生したりして、スリップが発生することも考えられる。

したがって、厳しい熱処理条件でもスリップの発生を確実に防止するため、支持面を研磨して滑らかにしたり、支持面の縁部を面取りし、特に図 6に示されるように支持部 6の端部 6bや内周の角部 6cを丸めて点接触が起こらないようにすることが好ましレ、。

[0035] また、支持部 6の支持面 6aは、内側に向けて下方に傾斜するように形成しておいてもよレ、。本発明のボート 10でゥエーハを下面周縁部に沿って支持する場合でも、支持部 6と接する外周から数 mm幅の領域に多少の裏面キズが発生する力支持面 6a を水平面ではなぐ皿の縁のようにボート 10の内側に下方に傾斜したテーパを付けて形成しておき、ゥエーハをエッジ部のみ、あるいはエッジ部近傍で支持するようにすることで、裏面キズをより低減することができる。

[0036] このような本発明に係る熱処理用ボート 10であれば、支柱部材 3， 4に円弧状の支持部 6がー体的に形成されているため、円弧状補助治具等を別途使用しなくてもゥエーハの下面周縁部に沿って広く支持することができる。また、各支柱部 3a, 3b, 4a , 4bと支持部 6とが一体となって固定しているため、支持部 6は高い面精度と高い強度を保つことができる。また、溝ピッチは一般的なショートフィンガータイプの熱処理用ボートと同程度にすることができ、ノノチ熱処理枚数が減少することもない。

また、補助治具が不要である上、円弧状の支柱部材 3， 4を組み合わせたものであるため、 1つの円筒部材に縦横の溝を形成して製造する場合に比べて材料費等、製造コストが低くなり、安価なものとなる。

[0037] なお、上記のように対向配置する支柱部材 3, 4としては、より狭いあるいはより広い中心角を有するものでも良ぐ例えば 60° 以上 170° 以下の円弧状の支持部 6が形成されているものが好適である。ただし、円弧状の支持部はできるだけ大きい方がゥエーハの荷重が分散されてスリップの発生を抑制することができる。また、すくい上げ方式のゥエーハ搬送治具 31を用いる場合には、対向する切り欠き部が 2箇所必要であるが、上記のように 2本の支柱部材を対向配置させることで、ゥエーハの移送を容易に行うことができるという利点もある。なお、吸着方式の搬送治具も使用できることは言うまでも無い。

[0038] このような熱処理用ボート 10の製造方法は特に限定されるものではなレ、が、例えば以下のような方法により比較的容易に製造することができる。

図 2—図 5は、熱処理用ボート 10の製造方法の一例を示している。

まず、天板 1と底板 2のほか、支柱部材 3, 4として、図 2に示されるような円弧状の横断面を有し、その外周半径が、天板 1、底板 2の半径と略同じで、熱処理するゥエーハの半径よりも大きぐ一方、その内周半径はゥエーハの半径よりも小さい支柱部材 3 , 4を作製する。円弧の中心角 Θは、ゥエーハ搬送治具の形状等を考慮して決めれば良ぐ例えば、ゥエーハの下面を治具ですくい上げて搬送する場合には、中心角 Θ力 120° 程度の円弧状の横断面を有する支柱部材 3， 4とすれば良い。

[0039] これらの天板 1、底板 2、及び円弧状支柱部材 3, 4自体の作製方法は特に限定されないが、シリコンゥエーハの熱処理用ボート 10の場合には、素材として、例えば石英ガラス、単結晶シリコン、多結晶シリコン等を用いることでゥエーハの汚染を防ぐことができ、特に炭化珪素（SiC)等のセラミックス材料をベースとしたものであれば、汚染の防止のほか、耐熱性にも極めて優れるため好ましい。

なお、支柱部材に関しては、上記のような中心角が 120° 程度のものであれば、例えば成形した 2つの円筒をそれぞれ垂直に 3等分することで 3組 (熱処理用ボート 3つ分）の支柱部材 3， 4を得ることができ、材料コストを低く抑えることができる。

[0040] 次に、作製した 2つの円弧状支柱部材 3， 4を、天板 1と底板 2との間に、図 2のように横断面の円弧が互いに向き合って円筒状となるように対向配置し、それぞれ天板 1 と底板 2に固定する。固定手段は特に限定されず、例えばバインダーによる接着、嵌め込み、ネジ止め等いずれの方法でも良い。

[0041] 天板 1と底板 2との間に円弧状支柱部材 3， 4を固定した後、支柱部材 3， 4に対し、ゥエーハを揷入すべき方向力切削して溝 8を形成するとともに内側に円弧状の支持部 6を形成する。このような溝力卩ェには、支柱部材 3, 4の外周半径より小さぐ熱処理するゥエー八の半径よりも大きい円盤状の円周刃（ダイヤモンドカッター） 30を装着した溝切り加工機を好適に用いることができる。溝 8を形成する際は、 2つの支柱部材間の切り欠き部からボート 10の中心軸 Gに向けて切削し、ボート 10と円周刃 30の中心軸が一致するまで溝 8を切り込む。これにより、図 3の横断面図及び図 4の斜視図に示されるように、各支柱部材 3， 4に溝 8が形成され、円周刃 30を揷入した側にはゥエーハの直径よりも横幅が広い溝 8が形成されるとともに、各支柱部材 3, 4の内側にはゥエーハの直径よりも内径は小さぐ外径は大きい円弧状の支持部 6が形成される

[0042] 各支柱部材 3, 4に対し、上記のようにして所定の高さに溝 8を形成した後、他の方向力らも同じ高さから切削して貫通させる。例えば、図 5に示されるように、小さめの半径を有する円周刃で各支柱部材 3， 4の外周側から切削して貫通孔 5を形成し、支柱となる部分 (支柱部） 3a, 3b, 4a, 4bをそれぞれ残すようにする。このように各溝 8と同じ高さに貫通孔 5を形成しておけば、前述したように、熱処理中、雰囲気ガスの流通を促す通気口として作用し、熱の移動も促されるため、ゥエーハに対し、均一な熱処理を施すことができる。また、上記のように貫通孔 5を個々に形成すれば、各支持部 6を断絶することなく各溝 8と同じ高さに通気口 5を形成することができる。

[0043] このような貫通孔 (通気口）の形状は特に限定されず、溝 8と同じ高さに円形状、方形状のものとしても良いが、上記のようにゥエーハを揷入する方向から形成した溝 8と同じ高さ位置に、別の方向力も溝切りを行って貫通させることで、幅の広い貫通孔 5 を簡便に形成することができる。

[0044] なお、上記のように溝 8や貫通孔 5を形成する手法としては、ダイヤモンドカッターの円周刃 30を用いた溝切り加工機に限らず、同様の精度で同様に加工できるのであれば、レーザー加工機、高圧ジェット流、旋盤などの手法を用いても良い。

[0045] また、支持部 6の端部からのスリップ発生を効果的に抑えるため、熱処理時にゥェーハが橈んだ際に点接触が起こらないよう、図 6に示したように支持部 6の支持面側の端部 6bや内側の角部 6c等に面取り加工を施して丸めることが有効である。このような面取り加工を施すことで、スリップの発生をより効果的に防ぐことができる。

[0046] さらに、図 7 (a) (b)は本発明に係る熱処理用ボートの別の製造方法を示す図である。

まず、図 7 (a)の横断面図に示されるように、円弧状の横断面を有し、外側 (外周面 )には梁が形成されている支柱部材 43， 44を作製する。各支柱部材 43， 44は、それぞれ円弧の略中央と一端において部材の長手方向に 2つの梁 49a, 49bが形成されており、梁 49a, 49bとなる出っ張りの外周半径は天板 1、底板 2の半径と略同じとなるようにし、梁以外の部分の外周半径は、天板 1等の半径よりも小さぐかつゥェーハの半径よりも大きくする。

[0047] このような形状の支柱部材 43, 44を天板 1と底板 2の間に対向配置して円筒状に固定する。次いで、各支柱部材 43, 44に対し、半径が支柱部材 43, 44の内周半径よりも大きく、かつ梁 49a, 49bとなる部分の外周半径よりも小さい円周刃を用レ、、図 7 (b)のように、ゥエーハを挿入すべき方向力切削して溝を形成する。特に、円周刃の大きさは支柱部材 43, 44の梁 49a, 49bを除いた外周半径と同じかそれよりやや大きく（梁 49a, 49bとの境界部分まで切削できる大きさに)設定することが好ましい。このようにして、各支柱部材 43, 44の内側には円弧状の支持部が形成され、梁以外の部分を貫通させる。

[0048] このような 1回の溝切り加工を行うことで、同じ素材から支柱部 43a， 43b, 44a, 44 bと一体化されている円弧状の支持部 46と、貫通孔 45とを同時に形成することができる。すなわち、肖 I」られな力た梁 49a, 49bの部分がボート全体を支える支柱の役割を果たし、支柱部材 43, 44に溝を形成して残った内側部分が特に支持領域の広い円弧状のゥエーハ支持部 46となる。また、各支柱部 43a， 43b, 44a, 44bの間に形成された貫通孔 45は通気口として機能する。

そして、この場合も貫通孔（通気口） 45は各溝と同じ高さにそれぞれ形成され、各支柱部材 43, 44の支持部 46が断絶されることはないため、ゥエーハを下面周縁部に沿って 2つの円弧状の支持部により支持することができる。

[0049] 以上、本発明に係る熱処理用ボートとその製造方法の例を説明したが、本発明はこれらの形態に限定されるものではない。

例えば、中心角が 20° 以上 100° 以下の支柱部材を 3本以上用い、これらを天板 1と底板 2の間に円筒状に配置し、上記と同様の方法で各支柱部材の内側にそれぞれ円弧状の支持部を形成しても良い。このような中心角が比較的小さい円弧状支柱部材を所定の間隔を設けて 3つ以上配置すれば、支柱部材間の切り欠きも増えるため通気性が向上し、また、中心角が比較的小さい支柱部材は作製し易いという利点力 Sある。

[0050] 以下、本発明の実施例及び比較例について説明する。

(実施例 1)

熱処理用縦型ボートの製造

支柱となる部材として、横断面の形状が、外側半径 165mm、内側半径 147mm、中心角 120° の円弧状であり、長さが 930mmの炭化珪素（SiC)部材を 2本作製した。そして、長手方向の端面の内周側の角部（図 6の 6cに相当する）は R25にて面取りを行った。

天板となる部材としては、外径（直径） 330mm、内径（直径） 270mm、厚さ 4mmの中空円盤を、また、底板となる部材としては、（直径） 330mm、厚さ 5mmの円盤を、それぞれ SiCにて作製した。

[0051] このような天板と底板との間に、上記円弧状の 2本の支柱部材を、炭素系のバインダ一で接着することにより固定した。このとき、図 2のように各支柱部材の外周と天板 /底板の外周とを一致させ、各支柱部材の向き合う一端とボートの中心軸 Gとが成す角度 Aが 60° になるように配置した。

続いて、一体化させた各部材を構成する SiCの粒界に Siを含浸させるため、溶融 S iに浸漬させた。

[0052] 溝の形成には、直径 303mmのダイヤモンドカッターの円周刃を装着した溝切りカロェ機を用いた。

まず、溝切り加工機に、上記一体化した支柱部材を、図 3に示されるように円周刃の進入方向と、ボートの中心軸 Gと、支柱部材の一端部 aとが成す角 A/2が 30° になるようにセットした。そして、溝の鉛直方向の幅を 6. 6mm、溝間に形成される支持部の厚さを 3. 0mm、溝数を 95個に設定し、円周刃の中心がボートの中心軸 Gと一致するまで円周刃を揷入することにより、各支柱部材に対し溝を形成するとともに内側に円弧状の支持部を形成した。このような作業により、図 4のように各溝を順次形成した。

[0053] 引き続き、図 5のように、円周刃進入方向と、ボート中心軸 Gと、支柱部材の一端 aとのなす角 Bが 85° になるように上記一体化した部材を溝切り加工機に固定した。なお、ここでは直径 200mmの円周刃を用レ、、支柱部材に対し、ゥエーハを揷入すべき方向から先に形成した溝と同じ高さから切削して貫通させた。このようにして 2本の支柱部材に対し、横幅が 70mmの貫通孔（通気口）をそれぞれ 95個形成した。

[0054] 上記のように溝を形成した後、各支持部の支持面の縁部に面取り加工を施し、特に支持部における支持面と端面とが交差する角部（図 6の 6b)は、 R15の面取りを行つた。

[0055] 上記のような一連の加工によりボート形状としたものに酸洗浄を行った後、約 ΙΟΟ μ mの SiC_CVDコート膜を形成した。この SiC_CVDコート膜の表面は Raが Ι μ ΐη程度あり、微小な凸面で起こる点接触によりスリップが発生するおそれがあるため、支持面については Raが約 0. 03 /i mになるまで研磨により平滑化を行った。

[0056] (実施例 2)

熱処理用縦型ボートの製造

支柱部材として、断面形状が外側半径 154mm、内側半径 147mm、中心角 120 。の円弧状であり、長さが 930mmの炭化珪素（SiC)部材を 2本作製した。なお、各部材の外側（外周面）には、図 7 (a)のように外側半径が 165mmの梁となる凸部が、 2ケ所（円弧の一端と略中央)で長手方向に形成されており、外周面の一端に位置した梁は中心角が 15° の幅、中央付近の梁は中心角が 20° の幅をそれぞれ持っている。

[0057] このように作製した 2本の支柱部材を、外径 330mm、内径 270mm、厚さ 4mmの S iC製中空円盤である天板と、直径 330mm、厚さ 5mmの SiC製円盤である底板との間に円筒状に対向配置し、バインダーを用いて固定した。このとき、図 7 (a)のように各支柱部材の梁の部分の外周と天板 Z底板の外周とを一致させ、各支柱部材の向き合う一端をそれぞれボートの中心軸 Gと結んだときにできる角度 Aが 60° になるように位置を合わせた。続いて、一体化させた部材を溶融 Siに浸漬させ、 SiCの粒界に Siを含浸させた。

[0058] 溝の形成には、直径 310mmのダイヤモンドカッターの円周刃を装着した溝切りカロェ機を用いた。上記のように一体化した部材を、円周刃進入方向と、ボート中心軸 G と、支柱部材の一端 aとの成す角度 A/2が 30° になるように溝切り加工機にセットし、溝の鉛直方向の幅を 6. 6mm、溝間に形成される支持部の厚さを 3. Omm、溝数を 95に設定した。そして、円周刃の中心がボート中心軸 Gと一致するまで円周刃を挿入し、図 7 (b)のように溝を形成するとともに、内側にはゥエーハ支持部を、さらに各部材の梁の間に貫通孔（通気口）を形成した。

また、支持部における支持面と端面とが交差する角部は R15の面取りを行った。

[0059] 上記一連の加工によりボート形状とした後、酸洗浄を行い、約 100 μ mの SiC— CV Dコート膜を形成し、支持面を Raが約 0. 03 μ ΐηになるまで研磨により平滑化した。

[0060] (実験）

シリコンゥエーハの熱処理

熱処理するゥエーハとして、直径 300mm、厚さ 779 μ mの鏡面研磨されたシリコンゥエーハを用意した。

熱処理用ボートには、実施例 1で製造した図 1に示されるような円弧状の支持部を有する熱処理用縦型ボート 10を用いた。

[0061] このボートに、ゥエーハの下面周縁部が円弧状の支持面に均等に接触するように 9 5枚のゥエーハを載置し、図 8に示すような熱処理炉内に搬入した。そして、炉内で、アルゴン雰囲気中、 1200°C、 1時間の熱処理を行った。熱処理後、熱処理炉からボートを搬出し、上から 10枚と下から 10枚のゥエーハを除く 75枚のゥエーハに対し、目視及び X線 Lang法にてスリップ転位の発生状況を確、し/こ。

その結果、目視及び X線 Lang法のどちらでもスリップ転位は全く観察されなかった

[0063] (比較実験 1)

図 9に示したような一般的な熱処理用縦型ボート（ショートフィンガータイプ）を用いて、上記実験と同様にしてシリコンゥエーハの熱処理を行った。

熱処理後、目視及び X線 Lang法にてスリップ転位の発生状況を観察したところ、目視によってもスリップ転位の発生をはっきり認識できるゥエーハが多く存在し、 X線 La ng法で評価したスリップ転位発生率は 90%以上となり、ほとんどのゥエーハでスリツプ転位が確認された。

[0064] (比較実験 2)

図 12の概略断面図に示されるように、ボート本体となる 1本の円筒に対し、垂直方向（軸方向）に縦溝 34， 35を形成することにより、上下方向に沿って一定幅の搬送治具通過用と雰囲気ガス通気用の開口部（切り欠き部） 34， 35をそれぞれ設けた一体型の熱処理用縦型ボート 33を用い、上記実験と同様にしてシリコンゥエーハ Wの熱処理を行った。

熱処理後、目視及び X線 Lang法にてスリップ転位の発生状況を観察したところ、目視によってもスリップ転位の発生が確認できるものがあり、また、 X線 Lang法で評価した場合、スリップ転位発生率はほぼ 30%であった。スリップ転位発生率は比較実験 1 の場合より低かったものの、搬送治具通過用の縦溝 34のほかに上下方向に沿って形成したガス通気用の縦溝 35によりゥエーハ支持部 36に複数箇所の断絶部分が存在するためにスリップの発生が促進されたものと考えられる。

[0065] なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は単なる例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、レ、かなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。

例えば、円弧状支柱部材の数や中心角の大きさは上記のものに限定されず、ゥェーハ搬送治具の形状等を考慮して適宜決めれば良い。また、円弧状支柱部材はそれぞれ中心角が異なるものを組み合わせても良いし、支柱部材間の間隔はそれぞれ異なっていても良い。

Claims

請求の範囲

[1] 天板と、底板と、該天板と底板の間に固定された支柱部材とを有し、該支柱部材に複数の溝が形成され、各溝間にゥエーハ状の被処理体を水平に支持するための支持部が形成されている熱処理用縦型ボートであって、前記支柱部材として、円弧状の横断面を有し、前記溝が形成されることで内側に円弧状の支持部が一体的に形成されている支柱部材が 2本以上円筒状に配置されており、前記ゥエーハ状の被処理体が、前記支柱部材の溝力挿入されて円弧状の各支持部により下面周縁部に沿つて支持されるものであることを特徴とする熱処理用縦型ボート。

[2] 前記支柱部材として、中心角が 60° 以上 170° 以下の円弧状の支持部が形成されている 2本の支柱部材が対向配置されているものであることを特徴とする請求項 1 に記載の熱処理用縦型ボート。

[3] 前記支柱部材として、中心角が 20° 以上 100° 以下の円弧状の支持部が形成されている 3本以上の支柱部材が配置されているものであることを特徴とする請求項 1 に記載の熱処理用縦型ボート。

[4] 前記支柱部材に、前記各溝と同じ高さにそれぞれ通気口が設けられていることを特徴とする請求項 1ないし請求項 3のいずれ力 4項に記載の熱処理用縦型ボート。

[5] 前記熱処理用縦型ボートが、シリコンゥエー八の熱処理用のものであることを特徴とする請求項 1なレ、し請求項 4のレ、ずれか 1項に記載の熱処理用縦型ボート。

[6] 前記支持部の支持面の縁部が、面取りされていることを特徴とする請求項 1ないし請求項 5のいずれ力 1項に記載の熱処理用縦型ボート。前記支持部の支持面が、内側に向けて下方に傾斜していることを特徴とする請求項 1ないし請求項 6のいずれか 1項に記載の熱処理用縦型ボート。 [8] 天板と、底板と、該天板と底板の間に固定された支柱部材とを有し、ゥエーハ状の被処理体を水平に支持するための熱処理用縦型ボートを製造する方法において、円弧状の横断面を有し、前記被処理体の半径よりも外周半径が大きぐかつ内周半径が小さい支柱部材を作製する工程と、該支柱部材を 2本以上用いて前記天板と底板の間に円筒状に配置して固定する工程と、各支柱部材に対し溝を形成するとともに内側に前記被処理体を下面周縁部に沿って支持するための円弧状の支持部を形成する工程とを含むことを特徴とする熱処理用縦型ボートの製造方法。

[9] 前記請求項 1ないし請求項 7のいずれか 1項に記載の熱処理用縦型ボートを製造する方法であって、前記円弧状の横断面を有する支柱部材を 2本以上用いて前記天板と底板の間に円筒状に配置して固定する工程と、前記支柱部材に対し、前記被処理体を挿入すべき方向から切削して前記溝を形成するとともに内側に前記円弧状の支持部を形成する工程と、前記支柱部材に対し、他の方向からも同じ高さから切肖 IJして貫通させる工程とを含むことを特徴とする熱処理用縦型ボートの製造方法。

[10] 前記請求項 1ないし請求項 7のいずれ力 1項に記載の熱処理用縦型ボートを製造する方法であって、前記円弧状の横断面を有し、外側には梁が形成されている支柱部材を作製する工程と、該支柱部材を 2本以上用いて前記天板と底板の間に円筒状に配置して固定する工程と、各支柱部材に対し、半径が前記支柱部材の内周半径よりも大きぐかつ前記梁となる部分の外周半径よりも小さい円周刃を用い、前記被処理体を揷入すべき方向から切削して溝を形成するとともに内側に前記円弧状の支持部を形成し、さらに前記梁以外の部分を貫通させる工程とを含むことを特徴とする熱処理用縦型ボートの製造方法。