JPH01150793A - ウエハ支持装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、半導体装置の製造における熱処理装置、特に
縦型の熱処理装置に収容されるボート等のウェハ支持装
置に関する。

〈従来技術およびその問題点〉 半導体装置の製造に用いられる熱処理炉では、複数のウ
ェハを同時に熱処理し、生産性を上げるようにしたボー
ト（ウェハ支持具）が用いられている。

従来、第９図および第１０図に示すように、このボート
１０′は、複数本の支持部材（支柱）２の両端に円盤状
部材１．１が１枚ずつ固着されて、それぞれ天板１２と
台板１３を形成して成るもので、支柱２の上下端間の所
定箇所には、第８図に示すようにウェハ４を保持するた
めの溝５が所定数形成されている。

そして、熱処理時には、支柱２を略垂直に立て、第５図
に示すように、前記溝５内にウェハ４の端部を前方から
挿入保持し、その状態を保ったまま、ボー１−１０　’
を熱処理炉に収容して熱処理を施す。

この熱処理に際して、ウェハ４の基板上には成膜処理や
ドーピング処理がなされる。　すなわち、熱処理炉内に
例えば５ｉ０２ガスを送り込み、支柱２に保持されたウ
ェハ４の基板上にＳ　ｉ　０２膜やポリシリコン膜等の
被膜を形成したり、ｐ　ｏ　ｃ　１３とＮ２ガスとの混
合ガス等を送り込んで不純物ドーピングを行なったりす
る。

この場合、これら反応ガスは、通常熱処理炉の上部から
下部へ、もしくは下部から上部へと送り込まれるので、
反応ガスの流れの方向は、上方から下方へ、もしくは下
方から上方へのいずれかである。

従って、この従来型のボート１０′では、支柱２に保持
されたウェハ４の上下面は、反応ガスの流れの方向に対
して垂直に位置することになり、しかも隣り合うウェハ
４の間隔りの長さ（第８図参照）は数ｍ＋ｎシかないた
め、このウェハ４間に反応ガスが速やかに、かつ十分に
流入して均一に行渡ることができず、成膜処理の場合に
はウェハ４上に被膜の膜厚のむらが生じ、またドーピン
グ処理の場合にはドーパント濃度のむらが生じる。

このため、第１１図に示すように通常、このボート１０
′を回転機１５のボート支持台１４上に載置し、ボート
１０′を１　ｒｐｍの速度で回転させることによって、
反応ガスの流れを攪拌し、ウェハ４間に流入するように
している。

しかし、この方法によっても、反応ガスの流れは十分に
攪拌されず、前述した問題点は完全には解消されず、被
膜の膜厚むらやドーパント濃度のむらが生じている。　
　これらのむらは、品質等においてその後の製造工程に
非常に悪影響を及ぼすので、その解消が強く望まれてい
る。

〈発明の目的〉 本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、上述の従来
技術の問題点を解消し、ウェハの品質向上を図ることが
できるウェハ支持装置を提供することを目的とする。

〈発明の構成〉 本発明者らは、ボートにガス取込用の板状部材を付加し
、これをボートと共に回転させることによって、ウェハ
間に反応ガスを積極的に取込み、速やかにかつ均一に行
渡らせることができることを見出し、本発明に至った。

すなわち、本発明の第１の態様によれは、所定箇所にウ
ェハ保持用の溝を設けた複数本の支持部材と、これらの
支持部材の上下両端にそれぞれ固着された円盤状部材か
ら成る天板および台板とを有するボートと、前記各支持
部材上に前記円盤状部材の外周接線方向に対して所定の
角度をなすように設けられた板状部材と、当該板状部材
を設けたボートを回転せしめる回転手段とを備えること
を特徴とするウェハ支持装置が提供される。

また、本発明の第２の態様によれば、所定箇所にウェハ
保持用の溝を設けた複数本の支持部材と、これらの支持
部材の上下両端にそれぞれ固着された円盤状部材から成
る天板および台板とを有するボートと、複数本の板状部
材の各上下端を中空円盤状部材にて該板状部材が該中空
円盤状部材の外周接線方向に対して所定の角度をなすよ
う設けられ、前記ボートの外方略全周にわたって囲繞す
るように配設されたかご状部材と、前記ボートおよびこ
れを囲繞した前記かご状部材を回転せしめる回転手段と
を備えることを特徴とするウェハ支持装置が提供される
。

また、本発明の第３の態様によれば、所定箇所にウェハ
保持用の溝を設けた複数本の支持部材と、これらの支持
部材の上下両端にそれぞれ固着された円盤状部材から成
る天板および台板とを有するボートと、前記各支持部材
上に前記円盤状部材の外周接線方向に対して所定の角度
をなすように設けられた板状部材と、複数本の板状部材
の各上下端を中空円盤状部材にて該板状部材が該中空円
盤状部材の外周接線方向に対して所定の角度をなすよう
設けられ、前記板状部材を設けたボートの外方略全周に
わたって囲繞するように配設されたかご状部材と、前記
板状部材を設けたボートおよびこれを囲繞した前記かご
状部材を回転せしめる回転手段とを備えることを特徴と
するウェハ支持装置が提供される。

以下に本発明の好適実施例について、添付図面に基づい
て詳細に説明する。

第１図および第２図は、それぞれ本発明の第１の態様に
適用されるウェハ支持装置１１の正面図および平面図を
示し、同図中、第９〜第１１図と同一部分には同一符号
を付してその説明を省略する。

本発明の第１の態様は、支柱２の所定箇所に、円盤状部
材１（天板１２および台板１３）の外周接線方向に対し
て、図示するような所定の角度θ１を有して板状部材３
を形成してボート１０とし、このボート１０を、ボート
支持台１４上にｉ置固定し、これを回転機１５にて回転
せしめるようにしたことにその特徴がある。

ボート１０の板状部材３は、例えば石英、ＳｉＣ等で構
成され、反応ガス攪拌の効率上、支柱２の略全長にわた
って形成されていることが好ましく、また、構造物とし
ての強度をもたすために板厚は２ｍｍ以上にするのが好
ましい。

板幅は、反応ガスを十分にウェハ４間に取込むためには
１０ｍｍ以上とするのが好ましい。

上記所定の角度θ１は、反応ガスをウェハ４間に最も効
率的に送り込むためには１０〜８０°にするのが好まし
い。　これらの角度の範囲外では反応ガスの取込み効率
が不良で、ウェハ４間に均一かつ十分に反応ガスを送り
込むことができないからである。　そして各板状部材の
傾斜角θ１は等しくするのが好ましいが、場合によって
は等しくなくてもよい。

なお、板状部材３は、支柱２に別途取付けてもよく、ま
た一体形成してもよい。

このようにして形成されたボート１０の台板１３を回転
機１５のボート支持台１４上に載置固定して本発明の第
１の態様に係るウェハ支持装置１１が提供される。

ここで、回転機１５の回転数は、特に限定しないが、反
応ガスを十分にウェハ４間に取込むためには０．５ｒｐ
ｍ以上が好ましい。

かかるウェハ支持装置１１に、前述したように支柱２の
所定箇所に設けられた溝５内にウェハ４の端部を挿入す
ることにより支柱２にてウェハ４を保持後、熱処理炉に
収容して成膜処理やドーピング処理および熱処理等を行
なう。

この成膜処理やドーピング処理時に、回転機１５を、好
ましくは０．５ｒｐｍ以上にて回転させ、ボート１０を
一体的に回転させる。　この際、支柱２に板状部材３を
円盤状部材１の外周接線方向に対して所定の角度を有し
て形成したことにより、ボート１０の回転時にこの板状
部材３によって反応ガスが円盤状部材１の内方へ積極的
に取込まれる。　従って、支柱２によって保持されるウ
ェハ４間に反応ガスが十分かつ均一に取込まれるため、
従来ウェハ４に生じていた被膜の膜厚むらやドーパント
の濃度むらの発生が解消される。

第３図および第４図は、本発明の第２の態様に適用され
るかご状部材６の側面図および平面図を示し、第５図お
よび第６図は該かご状部材６を適用して成る本発明の第
２の態様に係るウェハ支持装置２１の正面図および平面
図を示し、第１図および第２図と同一部分には同一符号
を付してその説明を省略する。

かご状部材６は、第３図および第４図に示すように、中
空円盤状（リング状）の天板７と台板８の外周縁部近傍
の所定箇所に複数本の板状部材（板状支柱）９の両端を
固着して成るものである。

この板状支柱９は、前述の第１の態様における板状部材
３の配設角度と同様に、リング状天板７もしくは台板８
の外周接線方向に対して図示するような所定の角度θ２
を有するような位置に配設されている。

この所定の角度θ２は、反応ガスを内方に最も効率的に
送り込むためには１０〜８０＠にするのが好ましい。　
これらの角度の範囲外では反応ガスの取込み効率が不良
て、ウェハ４間に均一かつ十分に反応ガスを送り込むこ
とがてきないからである。　なお所定の角度θ１　と０
２は１０°〜８０°の間であれは、それぞれ任意の角度
でよい。

板状支柱９の板厚は、構造物としての強度をもたすため
に２ｍｍ以上にするのが好ましい。

板幅は、反応ガスを十分にかご状部材６の内方に取込む
ためには１０ｍｍ以上とするのが好ましい。

二のかご状部材６のリング状天板７および台板８の各中
空部７ａ、８ａは、従来用いられていたボート１０′の
天板１２および台板１３の外径と略同径になされている
。

そしてこのように形成されたかご状部材６を、第５図お
よび第６図に示すように、前記中空部７ａ、８ａ内に従
来用いられていたボート１０’の天板１２および台板１
３を外嵌せしめてボート１０′の外方全周にわたって囲
繞し、このかご状部材６により囲繞されたボート１０′
の台板１３およびかご状部材６のリング状台板８を回転
機１５のボート支持台１４上に載置固定して本発明の第
２の態様に係るウェハ支持装置２１が提供される。

ここで、回転機１５の回転数は、特に限定しないが、反
応ガスを十分にウェハ４間に取込むためには０．５ｒｐ
ｍ以上が好ましい。

かかるウェハ支持装置２１に、本発明の第１の態様の場
合と同様に支柱２の所定箇所に設けられた溝５内にウェ
ハ４の端部を挿入するととにより支柱２にてウェハ４を
保持後、熱処理炉に収容して成膜処理やドーピング処理
および熱処理等を行なう。

この成膜処理やドーピング処理時に、回転機１５を、好
ましくは０．　５．ｒｐｍ以上にて回転させ、ボート１
０′とかご状部材６とを一体的に回転させる。　この際
、ボート１０′の外方全周にわたってかご状部材６が囲
繞しているため、このかご状部材６に上述した板状支柱
９がリング状天板７の外周接線方向に対して所定の角度
を有して配設されたことにより、ボート１０′およびか
ご状部材６の回転時にこの板状支柱９によって反応ガス
がボート１０の内方へ積極的に取込まれる。　従って、
支柱２によって保持されるウェハ４間に反応ガスが十分
にかつ均一に取込まれるため、従来ウェハ４に生じてい
た被膜の膜厚むらやドーパントの濃度むらの発生が解消
される。

また、従来用いられているボート１０′にかご状部材６
を囲繞して回転させるだけで、反応ガスの取込みを容易
に行なうことができる。

さらに、この本発明の第２の態様におけるボート１０′
の代わりに、本発明の第１の態様におけるボート１０を
適用せしめることによフて、本発明の第３の態様に係る
ウェハ支持装置が提供される。

すなわち、第７図にその平面図を示すように、前記かと
状部材６を、その中空部７ａ、８ａ内にボート１０の天
板１２および台板１３を外嵌せしめてボート１０の外方
全周にわたって囲繞し、このかご状部材６により囲繞さ
れたボート１０の台板およびかご状部材６のリング状台
板８を回転機１５のボート支持台１４上に載置固定して
ウェハ支持装置３１が提供されてなるものである。

このようにすることにより、ボート１０における板状部
材３とかご状部材６における板状支柱９との相乗効果に
よって、回転時にウェハ４間に反応ガスをより効率よく
取込むことができる。

〈実施例〉 以下に、本発明を実施例に基づきさらに詳細に説明する
。

〈実施例１〉 直径１８０　ｍｍ、板厚６ｍｍの円盤状部材をボートの
天板、台板とし、これを長さ５４ｃｍの４木の円柱状の
支柱の両端にて固定すると共に、この各支柱にそれぞれ
高さ５３　ｃｍ、板厚２　ｍｍ、板幅１０ｍｍの板状部
材を一体的に形成し、これを回転機の支持台に載置固定
して、第１．２図に示すウェハ支持装置を作製した。　
なお、前述した所定の角度θ１は２０°　とした。

このウェハ支持装置を用いて、回転機の回転速度を１　
ｒｐｍとして、以下に示すりんドープ試験および被膜（
酸化膜）形成試験を行なった。

結果を表１に示す。

［試験およびその評価］ ■　りんドープ試験 ウェハ（６インチウェハ）基板上にポリシリコン膜をＭ
厚５，０００人被覆し、これにｐｏｃｆ１３をＮ２ガス
でバブリングした混合ガスを温度９５０℃で３０分間ド
ープ処理を行ない、Ｐをポリシリコン膜内へ拡散せしめ
た。

このウェハの面内シート抵抗値を、基板中心部位置およ
び端部（外縁部から７ｍｍ内方位置）との差で表わした
。

■　被１１ｉ　（酸化膜）形成試験 ウェハ（６インチウェハ）基板に、Ｓ　ｉ　０２ガスを
温度１０００℃、酸素流量１０λ／ｍｉｎで３時間行な
った。

このウェハのポリシリコン膜の膜厚を、基板中心部位置
および端部（外縁部から７ｍｍ内方位置）との膜厚差で
表わした。

［評　価］ Ｏ：面内シート抵抗値の差が１Ω／口以下で、かつ膜厚
差が１０Å以下。

△：面面内シート抵抗値差が５Ω／口以下で、かつ膜厚
差が１００Å以下。

Ｘ：面内シート抵抗値の差が７Ω／ロ以下で、かつ膜厚
差が２００Å以上。

〈実施例２〉 直径１８０ｍｍ、板厚６ｍｍの円盤状部材を天板、台板
とし、これを長さ５４ｃｍの４木の支柱の両端にて固定
してボートを作製した。

一方、中空部径２００　ｃｍ、外径２１０ｃｍのリング
状部材を長さ５５ｃｍ、、板厚２　ｍｍ、板幅１０ｍｍ
の板状支柱１２木の両端にて固定して第３．４図に示す
かご状部材を作製した。　なお、前述した所定の角度θ
２は２０°とした。

このかご状部材を第７図に示すようボートに外嵌囲繞し
、これらを回転機のボート支持台に載置固定してウェハ
支持装置を作製した。

このウェハ支持装置を用いて、回転機の回転速度を１　
ｒｐｍとして実施例１と同様の要領でりんドープ試験お
よび被膜（酸化膜）形成試験を行なった。　結果を表１
に示す。

〈実施例３〉 実施例２で用いたかご状部材を、実施例１のボートの外
側全周にわたって囲繞し、これらを回転機のボート支持
台に載置固定してウェハ支持装置とした。

このウェハ支持装置を用いて、回転機の回転速度を１　
ｒｐｍとして、実施例１と同様の要領でりんドープ試験
および被膜（酸化膜）形成試験を行なった。　結果を表
１に示す。

〈従来例〉 直径１８０ｍｍ、板厚６ｍｍの円盤状部材を天板、台板
とし、これを長さ５４ｃｍの４本の円柱状の支柱の両端
にて固定して第９．１０図に示すボートを作製した。

このボートを第１１図に示すように回転機のボート支持
台に載置固定してウェハ支持装置とした。

このウェハ支持装置を用いて、回転機の回転速度を１　
ｒｐｍとして、実施例１と同様の要領でりんドープ試験
および被膜（酸化膜）形成試験を行なった。　結果を表
１に示す。

表　　　　　１ 〈発明の効果〉 以上詳述したように本発明により、従来用いられていた
ボートに対して構造上の工夫を行なうのみで、ウニ八基
板上への被膜形成および不純物ドーピング時における膜
厚むらやドーパント濃度のむらを解消することができる
ので、高品質なウェハが容易に製造できるという効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１の態様に係るウェハ支持装置の
正面図である。 第２図は、第１図の一部省略平面図である。 第３図は、本発明の第２の態様に適用されるかご状部材
の側面図である。 第４図は、第３図の平面図である。 第５図は、本発明の第２の態様に係るウェハ支持装置の
縦断面図である。 第６図は、第５図の平面図である。 第７図は、本発明の第３の態様に係るウェハ支持装置の
平面図である。 第８図は、本発明および従来例におけるボートにおける
ウェハと支持部材との保持関係を示す要部正面図である
。 第９図は、従来例におけるボートの正面図である。 第１０図は、第９図の平面図である。 第１１図は、従来例におけるウェハ支持装置の正面図で
ある。 符号の説明 １・・・円盤状部材、２・・・支持部材（支柱）、３・
・・板状部材、　　４・・・ウェハ、５・・・溝、　　
　　　６・・・かご状部材、７・・・リング状天板（中
空円盤状部材）、８・・・リング状台板（中空円盤状部
材）、９・・・板状部材（板状支柱）、 １０．１０′・・・ボート、 １１．２１．３１・・・ウェハ支持装置、１２・・・天
板、　　１３・・・台板、１４・・・ボート支持台、 １５・・・回転機 特許出願人　　川崎製鉄株式会社 代理人　弁理士　　渡　辺　望　稔 同　　　弁理士　　　石　　井　　陽　　−ＦＩＧ、Ｉ ＦＩＧ、２ ＦＩＧ、４ Ｆ　Ｉ　Ｇ、　５ ＦＩＧ、６ ＦＩＧ、７ １２ノ ＦＩＧ、９ Ｆ　Ｉ　Ｇ、１０ ＦＩＧ、８

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）所定箇所にウェハ保持用の溝を設けた複数本の支
   持部材と、これらの支持部材の上下両端にそれぞれ固着
   された円盤状部材から成る天板および台板とを有するボ
   ートと、前記各支持部材上に前記円盤状部材の外周接線
   方向に対して所定の角度をなすように設けられた板状部
   材と、当該板状部材を設けたボートを回転せしめる回転
   手段とを備えることを特徴とするウェハ支持装置。
2. （２）所定箇所にウェハ保持用の溝を設けた複数本の支
   持部材と、これらの支持部材の上下両端にそれぞれ固着
   された円盤状部材から成る天板および台板とを有するボ
   ートと、複数本の板状部材の各上下端を中空円盤状部材
   にて該板状部材が該中空円盤状部材の外周接線方向に対
   して所定の角度をなすよう設けられ、前記ボートの外方
   略全周にわたって囲繞するように配設されたかご状部材
   と、前記ボートおよびこれを囲繞した前記かご状部材を
   回転せしめる回転手段とを備えることを特徴とするウェ
   ハ支持装 置。
3. （３）所定箇所にウェハ保持用の溝を設けた複数本の支
   持部材と、これらの支持部材の上下両端にそれぞれ固着
   された円盤状部材から成る天板および台板とを有するボ
   ートと、前記各支持部材上に前記円盤状部材の外周接線
   方向に対して所定の角度をなすように設けられた板状部
   材と、複数本の板状部材の各上下端を中空円盤状部材に
   て該板状部材が該中空円盤状部材の外周接線方向に対し
   て所定の角度をなすよう設けられ、前記板状部材を設け
   たボートの外方略全周にわたって囲繞するように配設さ
   れたかご状部材と、前記板状部材を設けたボートおよび
   これを囲繞した前記かご状部材を回転せしめる回転手段
   とを備えることを特徴とするウェハ支持装置。