JP2002100581A - 熱処理基板用支持具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】支持される部分における応力を減少させて、集
中応力に起因する結晶転位を抑制し、被処理基板を支持
する支持部材上端と被処理基板との滑りを最小限に抑え
て、滑りに起因する傷に基づく結晶転位を抑制する。 【解決手段】熱処理用基板支持具は、支持板２３と支持
板２３上に立設された複数の支持部材２４を有し、被処
理基板２２の下面を複数の支持部材２４の上端縁に載せ
て前処理基板２２を水平に支持するように構成される。
支持部材２４は下端が支持板２３に固定されたコイルス
プリング２４ａとコイルスプリング２４ａの上端に被せ
られたキャップ２４ｂとにより構成され、キャップ２４
ｂの上端縁が被処理基板２２と面接触可能な平面に形成
される。コイルスプリング２４ａ及びキャップ２４ｂが
それぞれ石英により形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、シリコンウエーハ
等の被処理基板を熱処理する際に用いられる熱処理用基
板支持具に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、シリコンウエーハを熱処理する際
にそのシリコンウエーハを支持する熱処理用基板支持具
として図４に示すように、リング状の支持体６の内周縁
部に形成された水平部６ａでウエーハ７を水平に支持す
るものが知られている。しかし、この基板支持具では主
としてウエーハ７の周縁領域下面を支持するようになっ
ているため、ウエーハ７の中央領域が自重で下方に撓み
易く、この撓みによる応力で特に高温熱処理時にウエー
ハ７に転位が発生し易くなり、歩留りの低下を余儀なく
される問題があった。このような問題は、特にウエーハ
７の口径（直径）が例えば１２インチと大きくなるほど
大きな問題になることが指摘されている。この点を解消
するために、図５に示すように、円盤状の支持板１の上
面側に上端が先細に形成されたピン状の支持部材２を３
本立設し、これら複数の支持部材２の上端縁にウエーハ
３を載せ、そのウエーハ３を水平に支持する基板支持具
が知られている。この基板支持具ではウエーハ３を外周
縁より内側で支えることによりウエーハ３の中央領域に
おける撓みを抑制し、撓みに起因する応力を減少させて
転位の発生を抑制するようになっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、３本のピン状
の支持部材２でウエーハ３を水平に支持して熱処理を行
った場合、ウエーハ３の支持部材２で支持される部分に
応力が集中し、その集中応力により転位が発生する問題
点があった。この点を解消するために支持部材２を増や
し、ウエーハ３の支持部材２で支持される部分における
応力を減少させることも考えられるが、支持点が４点以
上になると熱処理時におけるウエーハ３の不均一なうね
りや反りにより偏荷重が生じ、この偏荷重による応力集
中により転位が発生する不具合がある。また、３本のピ
ン状の支持部材２でウエーハ３を水平に支持して熱処理
を行った場合、支持板１とウエーハ３の熱膨張係数の相
違により、支持部材２とウエーハ３の間に滑りが生じ、
その滑りに起因するウエーハ３の接触する部分の表面に
傷が生じ、支持部材２により支持された部分に、その傷
に基づく結晶転位が生じる不具合もあった。本発明の目
的は、支持される部分における応力を減少させて、集中
応力に起因する結晶転位を抑制し得る熱処理用基板支持
具を提供することにある。本発明の別の目的は、被処理
基板を支持する支持部材上端と被処理基板との滑りを最
小限に抑えて、滑りに起因する傷に基づく結晶転位を抑
制し得る熱処理用基板支持具を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
図１に示すように、支持板２３と支持板２３上に立設さ
れた複数の支持部材２４を有し、被処理基板２２の下面
を複数の支持部材２４の上端縁に載せて前処理基板２２
を水平に支持するように構成された熱処理用基板支持具
の改良である。その特徴ある構成は、支持部材２４は下
端が支持板２３に固定されたコイルスプリング２４ａと
コイルスプリング２４ａの上端に被せられたキャップ２
４ｂとにより構成され、キャップ２４ｂの上端縁が被処
理基板２２と面接触可能な平面に形成されたところにあ
る。この請求項１に係る熱処理基板用支持具では、被処
理基板２２の下面を複数の支持部材２４の上端縁に載せ
ると、被処理基板２２が載るキャップ２４ｂの位置がコ
イルスプリング２４ａの弾性変形によって上下に自在に
移動し、被処理基板２２の変形に対応した支持点位置と
なる。従って、３本を越える支持部材２４を設けても、
被処理基板２２の支持部材２４における各支持点部にお
ける応力が均一となって、従来技術のような偏荷重の発
生を回避するとともに、３本を越える支持部材２４を設
ければ被処理基板２２のキャップ２４ｂ上面に接触する
部分の応力は減少し、応力に基づく転位の発生が防止さ
れる。

【０００５】また、熱処理時に支持部材２４に載せた被
処理基板２２に不均一なうねりや反りが生じても、キャ
ップ２４ｂの位置がコイルスプリング２４ａの弾性変形
によってそのうねりや反りに従って上下に自在に移動す
る。この結果、被処理基板２２がキャップ２４ｂの上面
に均一に接触し、被処理基板２２には殆ど内部応力が発
生せず、被処理基板２２内に熱処理時における応力に基
づく転位が発生するのを抑制できる。また、キャップ２
４の上端縁はその被処理基板２２と面接触可能な平面に
形成されているので、被処理基板２２のキャップ２４ｂ
上面に接触する部分の応力はピン状の支持部材を使用す
る従来よりも著しく減少し、被処理基板２２には殆ど内
部応力が発生せず、応力に基づく転位の発生を従来より
も抑制できる。更に、被処理基板２２が加熱されると膨
張し、キャップ２４ｂと接触する部分は僅かに移動す
る。この時、コイルスプリング２４ａは僅かに頃動して
キャップ２４ｂを被処理基板２２と接触させた状態で被
処理基板２２の膨張に合わせて移動させる。この結果、
被処理基板２２のキャップ２４ｂに接触する部分とその
キャップ２４ｂとの間の滑りは最小限に抑えられ、滑り
に起因する傷に基づく結晶転位は従来よりも抑制され
る。

【０００６】請求項２に係る発明は、請求項１に係る発
明であって、コイルスプリング２４ａ及びキャップ２４
ｂがそれぞれ石英により形成された熱処理基板用支持具
である。この請求項２に係る熱処理基板用支持具では、
十分な耐熱性を有する支持部材２４を得ることができ
る。

【０００７】

【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態を図面に
基づいて説明する。図１〜図３に本発明の熱処理用基板
支持具１３を備えた縦型の熱処理炉１０を示す。この縦
型の熱処理炉１０は鉛直方向に延びるＳｉＣ製の反応管
１１と、この反応管１１内に所定の間隔をあけて立設さ
れかつＳｉＣにより形成された棒状の複数の支持具１２
と、複数の支持具１２に長手方向に所定の間隔をあけて
それぞれ形成されかつ熱処理用基板支持具１３の外周縁
を遊挿可能な多数の保持具用凹溝１４とを備える。反応
管１１の外周面は均熱管１６を介して筒状のヒータ１７
により覆われる（図３）。支持具１２はベース１８及び
保温筒１９を介してボートキャップ２１に立設される。
またウェーハ支持具１２はこの実施の形態では４本であ
り、同一半円上に等間隔に設けられる（図２）。この支
持具１２は熱処理時の高熱により支持具１２自体の変形
を防止するため、及びパーティクル等が発生して反応管
１１内を汚染するのを防止するために、ＳｉＣにより形
成される。

【０００８】熱処理用基板支持具１３は切欠きのない円
板状に形成された支持板２３と、支持板２３上に立設さ
れた４本の支持部材２４を有する。支持板２３はＳｉＣ
により形成される。一例として支持板２３と同一形状に
形成されたカーボン基材上にＣＶＤ法にてＳｉＣを堆積
していき、このＳｉＣが所定の厚さになったときに上記
カーボン基材を焼失することにより、支持板２３が所定
の形状に形成される。熱処理用基板支持具１３を構成す
る支持板２３は４本の支持具１２の同一水平面内に位置
する４つの保持具用凹溝１４の下部水平面に載り、熱処
理用基板支持具１３を構成する支持部材２４の上端面に
は被処理基板である８インチのシリコンウェーハ２２が
載るように構成される（図１及び図２）。

【０００９】支持部材２４は下端が支持板２３に固定さ
れたコイルスプリング２４ａと、このコイルスプリング
２４ａの上端に被せられたキャップ２４ｂとにより構成
される。コイルスプリング２４ａ及びキャップ２４ｂは
それぞれ石英ガラスから作られ、キャップ２４ｂの上端
縁はシリコンウエーハ２２と面接触可能な平面に形成さ
れる。この支持部材２４では、各コイルスプリング２４
ａの上端に被せたキャップ２４ｂの上にウエーハ２２を
載置して、そのウエーハ２２をコイルスプリング２４ａ
により弾性支持するように構成される。この実施形態で
は支持部材２４を４本設け、４本の支持部材２４による
支持点が４箇所であるが、被処理基板であるウエーハ２
２を３点以上で支持できる限り、支持部材２４は３本、
５本、６本、７本、８本、９本又は１０本以上設けても
良い。

【００１０】なお、支持板２３はウエーハ２２より十分
肉厚でコイルスプリング２４ａとウエーハ２２が載置さ
れても、支持板２３の周縁が保持具用凹溝１４に係止さ
れた状態でも変形しない程度の剛性を有するのが好まし
い。なお、本実施形態では支持板２３の外周側に縁部２
３ａを設け、保持具用凹溝１４内でのガタの防止を図っ
ている。また、コイルスプリング２４ａを支持板２３に
設ける位置は任意に選定できるがウエーハ２２の変形量
が大きい部位を選定するのが好ましい。

【００１１】このように構成された熱処理用基板支持具
１３に熱処理を行う８インチのシリコンウェーハ２２を
載せると、ウエーハ２２が変形している場合、基板支持
具１３のウエーハ２２が載るキャップ２４ｂの位置がコ
イルスプリング２４ａの弾性変形によって上下に自在に
移動し、ウエーハ２２の変形に対応した支持点位置とな
る。従って、４本の支持部材２４を設けていても、ウエ
ーハ２２の支持部材２４における各支持点部における応
力が均一となって、従来技術のような偏荷重の発生が回
避され、転位の発生が防止される。

【００１２】被処理基板であるシリコンウエーハ２２を
熱処理用基板支持具１３に載せた後、その熱処理用基板
支持具１３をシリコンウェーハ２２とともに熱処理炉１
０まで搬送し、熱処理用基板支持具１３を構成する支持
板２３の外周縁を支持具１２の同一水平面内の４つの保
持具用凹溝１４に挿入してこれらの保持具用凹溝１４の
下部水平面に載せる。これで熱処理用基板支持具１３に
載せたウェーハ２２の熱処理炉１０への収容作業が完了
し、その後熱処理炉１０を稼働すると、熱処理炉１０内
の温度はヒータ１７により１０００℃以上に上昇する。
このとき支持板２３が切欠きのない円板状であるため、
この支持板２３が上記のように熱せされても、支持板２
３に反りが発生することはない。また、熱処理時にウエ
ーハ２２に不均一なうねりや反りが生じても、キャップ
２４ｂの位置がコイルスプリング２４ａの弾性変形によ
ってそのうねりや反りに従って上下に自在に移動する。
この結果、ウエーハ２２がキャップ２４ｂの上面に均一
に接触し、かつキャップ２４の上端縁はそのウエーハ２
２と面接触可能な平面に形成されているので、ウエーハ
２２のキャップ２４ｂ上面に接触する部分の応力は従来
よりも著しく減少し、ウェーハ２２には殆ど内部応力が
発生せず、従ってウェーハ２２内に転位が発生するのを
抑制できる。

【００１３】一方、シリコンウエーハ２２が加熱される
と、シリコンウエーハ２２はその熱により膨張して直径
が僅かに拡大し、キャップ２４ｂと接触する部分は互い
に外側に向かって僅かに移動する。この時、コイルスプ
リング２４ａは僅かに頃動してキャップ２４ｂをシリコ
ンウエーハ２２と接触させた状態でシリコンウエーハ２
２の膨張に合わせて移動させる。この結果、シリコンウ
エーハ２２のキャップ２４ｂに接触する部分とそのキャ
ップ２４ｂとの間の滑りは最小限に抑えられ、滑りに起
因する傷に基づく結晶転位は従来よりも抑制される。

【００１４】熱処理炉１０内でのウェーハ２２の熱処理
が終了すると、熱処理用基板支持具１３をウェーハ２２
とともに熱処理炉１０から取出し、その熱処理用基板支
持具１３から図示しないロボットアームにより熱処理済
みのシリコンウエーハ１３を次の処理工程に移送する。
なお、上記実施の形態では、被処理基板としてシリコン
ウェーハを挙げたが、被処理基板は、ＧａＰウェーハ，
ＧａＡｓウェーハ等でもよく、ウェーハの外径は８イン
チに限らずその他の外径を有するものでもよい。

【００１５】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、支
持部材を、下端が支持板に固定されたコイルスプリング
とそのコイルスプリングの上端に被せられたキャップと
により構成したので、被処理基板の変形がある場合に
は、基板と接触するキャップがコイルスプリングの弾性
変形によって容易に上下に移動することにより、基板の
各支持部における応力が均一となって偏荷重の発生が阻
止される。また、キャップの上端縁をその被処理基板と
面接触可能な平面に形成したので、被処理基板のキャッ
プ上面に接触する部分の応力はピン状の支持部材を使用
する従来よりも著しく減少し、被処理基板には殆ど内部
応力が発生しない。この結果、支持される部分における
応力は減少し、集中応力に起因する結晶転位を有効に抑
制することができる。また、被処理基板の加熱処理時
に、コイルスプリングは僅かに頃動してキャップを被処
理基板と接触させた状態で被処理基板の膨張に合わせて
移動させるため、被処理基板のキャップに接触する部分
とそのキャップとの間の滑りは最小限に抑えられ、滑り
に起因する傷に基づく結晶転位を従来よりも抑制するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施形態の熱処理基板用支持部を含む図
２のＡ−Ａ線断面図。

【図２】図３のＢ−Ｂ線断面図。

【図３】その熱処理基板用支持部を含む熱処理炉の断面
構成図。

【図４】(a)水平部で被処理基板を支持する従来の基板
支持具の平面図。 (b)その従来の基板支持具の縦断面図。

【図５】(a)複数の支持ピンで被処理基板を支持する従
来の基板支持具の平面図。 (b)その従来の基板支持具を示す(a)のＣ−Ｃ線断面図。

【符号の説明】

１３ 熱処理基板用支持具 ２２ 被処理基板 ２３ 支持板 ２４ 支持部材 ２４ａ コイルスプリング ２４ｂ キャップ

フロントページの続き Ｆターム(参考） 5F031 CA02 HA62 HA65 MA28 MA30 5F045 AA20 AD14 AD15 AD16 AD17 AD18 AF03 AF04 BB12 BB13 DP19 DQ05 EM08

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 支持板(23)と前記支持板(23)上に立設さ
   れた複数の支持部材(24)を有し、被処理基板(22)の下面
   を前記複数の支持部材(24)の上端縁に載せて前記被処理
   基板(22)を水平に支持するように構成された熱処理用基
   板支持具において、 前記支持部材(24)は下端が前記支持板(23)に固定された
   コイルスプリング(24a)と前記コイルスプリング(24a)の
   上端に被せられたキャップ(24b)とにより構成され、 前記キャップ(24b)の上端縁が前記被処理基板(22)と面
   接触可能な平面に形成されたことを特徴とする熱処理基
   板用支持具。
2. 【請求項２】 コイルスプリング(24a)及びキャップ(24
   b)がそれぞれ石英により形成された請求項１記載の熱処
   理基板用支持具。