特許 6469046 縦型ウエハボート

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6469046

(24)【登録日】2019年1月25日

(45)【発行日】2019年2月13日

(54)【発明の名称】縦型ウエハボート

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/31 20060101AFI20190204BHJP

   H01L 21/22 20060101ALI20190204BHJP

   H01L 21/324 20060101ALI20190204BHJP

   C23C 16/458 20060101ALI20190204BHJP

   H01L 21/683 20060101ALI20190204BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/31 F

   H01L21/22 511G

   H01L21/324 Q

   C23C16/458

   H01L21/68 N

【請求項の数】5

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2016-140126(P2016-140126)

(22)【出願日】2016年7月15日

(65)【公開番号】特開2018-11011(P2018-11011A)

(43)【公開日】2018年1月18日

【審査請求日】2018年6月11日

(73)【特許権者】

【識別番号】507182807

【氏名又は名称】クアーズテック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100101878

【弁理士】

【氏名又は名称】木下 茂

(74)【代理人】

【識別番号】100187506

【弁理士】

【氏名又は名称】澤田 優子

(72)【発明者】

【氏名】荻津 健

【審査官】 宇多川 勉

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００８−２５１９１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−０２２２２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０１−１６８０３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−１４４１２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−２３４９４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−２２４１４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−１０２４８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−１３０１９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−１２９５６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−０８２６４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−１３９３５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−１８６２２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−２５１９６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−０４１２３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−２３２１５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−００５３７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１７９６００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−３１１２９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２０１４１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１０８９２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００７／１３１５４７（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／２０５

Ｈ０１Ｌ ２１／３１

Ｈ０１Ｌ ２１／６８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

シリコンウエハを搭載するための棚板部が形成された複数本の支柱と、前記支柱の上下端部を固定する天板及び底板とを備えた縦型ウエハボートであって、
前記棚板部の上面側と下面側とがボート中心側に向かって下方に傾斜すると共に、その先端部に、上方に突起して前記シリコンウエハの縁部と当接するウエハ支持部が形成されていることを特徴とする縦型ウエハボート。

【請求項2】

前記棚板部の傾斜角度は、１°以上２°以下の範囲内であることを特徴とする請求項１に記載された縦型ウエハボート。

【請求項3】

前記ウエハ支持部の上面は、水平面状に形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載された縦型ウエハボート。

【請求項4】

前記棚板部の径方向の長さ寸法は、４０ｍｍ以上８０ｍｍ以下の範囲内であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載された縦型ウエハボート。

【請求項5】

前記ウエハ支持部の径方向の長さ寸法は、５ｍｍ以上１０ｍｍ以下の範囲内であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載された縦型ウエハボート。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、縦型ウエハボートに関し、例えば半導体デバイスの製造工程で使用される縦型減圧ＣＶＤ装置において、シリコンウエハを保持する縦型ウエハボートに関する。

【背景技術】

【0002】

処理対象であるシリコンウエハの表面に成膜する場合、化学的気相成長による成膜を行うＣＶＤ装置が用いられる。図３に従来の縦型減圧ＣＶＤ装置３０を示す。このＣＶＤ装置３０は、炉本体３１と、炉本体３１内に収容され、複数のシリコンウエハＷが収容されるプロセスチューブ３２と、炉本体３１とプロセスチューブ３２との間に配置されるヒータ（図示せず）とを備えている。プロセスチューブ３２は、高純度石英や炭化珪素（ＳｉＣ）によって形成され、その内部が加熱されることによって高温の状態が維持されるようになっている。また、プロセスチューブ３２は、真空ポンプ（図示せず）に接続され、プロセスチューブ３２の内部を所定気圧（例えば１．３ｋＰａ）以下に減圧可能となされている。

【0003】

前記プロセスチューブ３２によって覆われるベース３３の中央部には、ボート受け３４が設けられ、このボート受け３４の上に、縦型ラック状のウエハボート１が配置される。このウエハボート１には、複数のシリコンウエハＷが上下方向に所定の間隔を空けて保持されている。また、ウエハボート１の側部には、反応ガスを炉内に導入するためのガス導入管３５が配設され、また、炉内の温度を測定する熱電対を内蔵した熱電対保護管３６が設けられている。

【0004】

このような縦型減圧ＣＶＤ装置３０においては、ウエハボート１に複数のシリコンウエハＷが保持され、炉本体３１内に収容される。
次いで、炉内を所定圧（例えば１．３ｋＰａ以下）に減圧するとともに、例えば６００〜９００℃の高温に加熱し、ガス導入管３５を介してキャリアガス（Ｈ_２など）とともにＳｉＨ_４などの反応性ガス（原料ガス）を炉内に導入することで、シリコンウエハＷの表面に多結晶シリコン膜や窒化珪素膜（Ｓｉ_３Ｎ_４）等の形成が行われる。

【0005】

従来のウエハボート１は、例えば特許文献１に開示されている。特許文献１に開示されるウエハボート１は、図４に示すように、収納するシリコンウエハＷよりも大きい外径を有する上下一対の天板３及び底板４と、それらを連結する複数（図では３本）の支柱２とにより構成されている。尚、天板３及び底板４は、シリコンウエハＷと同様に円板状に形成されている。

【0006】

また、図５に一部拡大して示すように、前記支柱２には、シリコンウエハＷを支持するための複数の支持溝２ａが設けられ、これにより支柱側面から突出した複数の棚板部２ｂが多段に形成され、その上面にウエハ支持部２ｂ１が形成されている。このウエハ支持部２ｂ１によりシリコンウエハＷの周縁部が支持される。

【0007】

しかしながら、前記棚板部２ｂの上面であるウエハ支持部２ｂ１によりシリコンウエハＷを支持すると、ウエハ支持部２ｂとウエハ周縁部下面とが面接触するため、ウエハ搬入出の際の摺接によってシリコンウエハＷの裏面に多数のパーティクルが発生し付着することがあった。
また、シリコンウエハＷの表面にも、その上側のシリコンウエハＷの裏面で発生したパーティクルが落下し、付着するという課題があった。
また、熱処理の際にシリコンウエハＷが加熱されると、図５に示すようにウエハ周縁部に多少の反りが生じ、上方の棚板部２ｂとの間隔（クリアランスＣＬ）が小さくなり、ウエハ端部が棚板部２ｂ下面に接触することがあった。

【0008】

前記課題に対し、特許文献２においては、図６に示すように支柱２に形成された棚板部２ｂのウエハ支持部２ｂ１を水平面に対し傾斜した傾斜面とした縦型ボートが開示されている。
このようにウエハ支持部２ｂ１が傾斜することにより、略水平状態で支持されるシリコンウエハＷに対しては、線接触により支持することになる。そのため、パーティクルの発生が抑制される。
また、図示するように棚板部２ｂ全体が傾斜することにより、熱処理の際にシリコンウエハＷの端部に多少の反りが生じても、ウエハ端部と上方の棚板部２ｂとの間隔（クリアランスＣＬ）が大きく確保されるため、ウエハ端部と棚板部２ｂ下面との接触を防止することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【特許文献1】特開２００８−２７７７８１号公報

【特許文献2】特開平９−８２６４８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

しかしながら、近年にあっては、シリコンウエハＷの大口径化が進み、シリコンウエハＷを略水平な状態に保持することが困難となってきている。
即ち、シリコンウエハＷの中央部が自重により下方に撓み、熱処理とは関係なくウエハ周縁部が上方に跳ね上がる状態となる。このようにウエハ周縁部が上方に跳ねると、傾斜したウエハ支持部２ｂ１とウエハ周縁部とが平行となる部分が生じ、線接触ではなく面接触となる。
そのため、摺接によるパーティクルが発生したり、シリコンウエハＷ全体に対する応力が大きくなり、スリップが発生しやすいという課題があった。

【0011】

本発明は、前記したような事情の下になされたものであり、処理対象のシリコンウエハを多段に設けた棚板部により支持する縦型ウエハボートにおいて、大口径のシリコンウエハであっても、シリコンウエハの撓みを抑制しつつ、ウエハ外周部の反りに対して棚板部との接触のリスクを低減することのできる縦型ウエハボートを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0012】

前記課題を解決するためになされた、本発明に係る縦型ウエハボートは、シリコンウエハを搭載するための棚板部が形成された複数本の支柱と、前記支柱の上下端部を固定する天板及び底板とを備えた縦型ウエハボートであって、前記棚板部の上面側と下面側とがボート中心側に向かって下方に傾斜すると共に、その先端部に、上方に突起して前記シリコンウエハの縁部と当接するウエハ支持部が形成されていることに特徴を有する。
尚、前記棚板部の傾斜角度は、１°以上２°以下の範囲内であることが望ましい。
また、前記ウエハ支持部の上面は、水平面状に形成されていることが望ましい。
また、前記棚板部の径方向の長さ寸法は、４０ｍｍ以上８０ｍｍ以下の範囲内であって、前記ウエハ支持部の径方向の長さ寸法は、５ｍｍ以上１０ｍｍ以下の範囲内であることが望ましい。

【0013】

このような構成によれば、棚板部がボート中心側に向かって下方に傾斜しているため、シリコンウエハを保持して熱処理する際に、ウエハ周縁部が上方に反った状態になっても、上方の棚板部との間隔（クリアランスＣＬ）を充分に確保することができ、ウエハ周縁部と棚板部下面との接触を防止することができる。
また、棚板部の先端に、シリコンウエハと当接するウエハ支持部が設けられているため、シリコンウエハの支持位置がウエハ周縁端部よりも径方向内側となり、大径のシリコンウエハの中央が自重によって下方に撓んだとしても、その撓み量を小さく抑制することができる。
また、ウエハ支持部は水平面状とされ、それに対し撓みによって傾斜したシリコンウエハの下面が当接するため、当接部は線接触となり、シリコンウエハへの応力が小さく抑えられることによってスリップの発生を防止することができる。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、処理対象のシリコンウエハを多段に設けた棚板部により支持する縦型ウエハボートにおいて、大口径のシリコンウエハであっても、シリコンウエハの撓みを抑制しつつ、ウエハ外周部の反りに対して棚板部との接触のリスクを低減することのできる縦型ウエハボートを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】図１は、本発明の縦型ウエハボートが備える複数の支柱のうち、１本を一部拡大して示す側面図である。

【図2】図２は、図１の支柱に形成された一棚板部が有するウエハ支持部の平面図である。

【図3】図３は、図３に従来の縦型減圧ＣＶＤ装置の斜視図である。

【図4】図４は、従来のウエハボートの斜視図である。

【図5】図５は、従来のウエハボートの支柱を一部拡大した側面図である。

【図6】図５は、従来の他のウエハボートの支柱を一部拡大した側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明に係る縦型ウエハボートの実施形態について図面に基づき説明する。尚、本発明に係る縦型ウエハボートにあっては、既に図３、図４を用いて説明した従来のウエハボートとは、シリコンウエハを支持する棚板部の構成のみが異なるため、その他の構成部分については詳細な説明を省略する。

【0017】

図１は、本発明の縦型ウエハボート（ウエハボート１）が備える複数の支柱のうち、１本を一部拡大して示す側面図である。
図１に示すように、支柱２の内側には、その長手方向に沿って複数の支持溝２ａが所定の間隔を空けて形成されている。また、複数の支持溝２ａが形成されることによって板状の棚板部２ｂが形成されている。棚板部２ｂの先端には上方に所定の高さｈ（好ましくはｈ＝０．３ｍｍ以上１．０ｍｍ以下）で突起するウエハ支持部２ｂ１が形成され、ウエハ支持部２ｂ１は図２に平面図で示すように所定面積を有する水平面状となされている。
シリコンウエハＷは、その周縁部下面が、複数の支柱２にそれぞれ形成された前記棚板部２ｂのウエハ支持部２ｂ１に当接して支持され、ウエハボートに保持される。

【0018】

前記棚板部２ｂは、その上面側と下面側とが平行な状態で径方向に延設され、ウエハボート中心に向かって下方に傾斜している。この傾斜角度θは、好ましくは１°以上２°以下とされる。これは、傾斜角度θが２°を超えると、シリコンウエハＷの搬送、載置時にウエハ支持部２ｂ１上面とシリコンウエハＷの周縁下面が接触する虞があるためである。一方、傾斜角度θが１°未満の場合には、シリコンウエハＷの変形時（反り発生時）に、その周縁部上面がウエハ支持部２ｂ１下面に接触する虞があるためである。

【0019】

また、前記棚板部２ｂの径方向の長さ寸法ｄ１は、４０ｍｍ以上８０ｍｍ以下に形成されている。この径方向の長さ寸法ｄ１は、支持するシリコンウエハＷの径によって最適値が異なる。例えば、シリコンウエハＷの径が３００ｍｍの場合には、前記寸法ｄ１は８０ｍｍとするのが好ましい。このように棚板部２ｂの径方向の長さを調整し、ウエハ支持部２ｂ１による支持位置を設定することによって、ウエハ支持部２ｂ１の位置がウエハ周縁端部からウエハ径方向内側に寄るため、シリコンウエハＷの自重による撓みの変形量を小さくすることができる。

【0020】

また、前記棚板部２ｂのウエハ支持部２ｂ１は、図２に示すように先端の左右角部が面取りされている。好ましくは面取り幅ｄ３が０．５ｍｍ以上２ｍｍ以下とされ、２ｍｍ以上８ｍｍ以下のＲ面取りがなされている。
また、ウエハ支持部２ｂ１の径方向の長さ寸法ｄ２は、５ｍｍ以上１０ｍｍ以下に形成されている。周方向の幅寸法ｄ４は、支柱２の形状によった所望の長さに形成してよい。
ウエハ支持部２ｂ１の表面は、好ましくは粗面化された状態（表面粗さＲａが０．２μｍ以上０．８μｍ以下）とされる。この粗面化処理によって、ウエハ裏面へのスクラッチやスリップが抑制され、また、ウエハ支持部２ｂ１のシリコンウエハＷへの貼り付きが抑制されるようになっている。

【0021】

このように構成されたウエハボート１によれば、棚板部２ｂがボート中心に向かって下方に傾斜しているため、シリコンウエハＷを保持して熱処理する際に、シリコンウエハＷ周縁部が上方に反った状態になっても、上方の棚板部２ｂとの間隔（クリアランスＣＬ）を充分に確保することができ、シリコンウエハＷ周縁部と棚板部２ｂ下面との接触を防止することができる。
また、棚板部２ｂの先端に、シリコンウエハＷと当接するウエハ支持部２ｂ１が設けられているため、シリコンウエハＷの支持位置がウエハ周縁端部よりも径方向内側となり、大径のシリコンウエハＷの中央が自重によって下方に撓んだとしても、その撓み量を小さく抑制することができる。
また、ウエハ支持部２ｂ１は水平面状とされ、それに対し撓みによって傾斜したシリコンウエハＷの下面が当接するため、当接部は線接触となり、シリコンウエハＷへの応力が小さく抑えられることによってスリップの発生を防止することができる。

【実施例】

【0022】

本発明に係る縦型ウエハボートについて、実施例に基づきさらに説明する。本実施例では、前記実施の形態に示した縦型ウエハボートを製造し、得られたウエハボートの性能を検証した。

【0023】

具体的には、支柱を形成するため、ＳｉＣ質基材に、シリコンウエハを載置するための複数の支持溝を回転切削具により形成した。
次いで、前記支持溝により形成された棚板部の上面（係止面）をサンドブラスト処理により粗面化した（Ｒａ０．５μｍ）。
また、得られた支柱を酸洗浄した後、純水による洗浄を行い、乾燥することにより支柱の完成形を得た。また、必要本数の支柱を同様に形成後、これらに天板、底板を組み付け、組み立て式縦型ウエハボートを製造した。
さらに、製造した縦型ウエハボートにより口径３００ｍｍのシリコンウエハ５０枚を支持し、炉内において７５０℃で１時間の熱処理を行った。

【0024】

実施例１〜８においては、棚板部の好ましい径方向長さ、及びウエハ支持部の径方向長さについて、熱処理後にシリコンウエハ表面に付着したパーティクルの個数（φ３００ｍｍシリコンウエハ表面に付着した０．２μｍ以上のパーティクル個数）並びにシリコンウエハ裏面のスリップの発生状態を見ることにより検証を行った。
表１に実施例１〜８の条件とその検証結果を示す。表１に示す検証結果において、“パーティクル付着個数”の○は、φ３００ｍｍシリコンウエハ表面に０．２μｍ以上のパーティクル付着が認められない状態を示し、△は、微量（φ３００ｍｍシリコンウエハ表面に０．２μｍ以上のパーティクル２０個以下）のパーティクル付着が認められた状態を示し、×は、多量（φ３００ｍｍシリコンウエハ表面に０．２μｍ以上のパーティクル２０個超５０個以下）のパーティクル付着が認められた結果を示す。また、“スリップ発生状態”の○は、スリップが発生しなかった状態を示し、×は、スリップが発生した状態を示す。

【0025】

【表1】

【0026】

表１に示すように実施例１〜４の結果、特に棚板部の径方向の長さ寸法は、４０ｍｍ以上８０ｍｍ以下の場合（ウエハ支持部の径方向長さは７ｍｍに固定）において、パーティクルが付着せず、良好な結果が得られた。
また、実施例５〜８の結果、特にウエハ支持部の径方向の長さ寸法は、５ｍｍ以上１０ｍｍ以下の場合（棚板部の径方向長さは６０ｍｍに固定）において、パーティクルが付着せず、良好な結果が得られた。

【0027】

実施例９〜１２においては、棚板部の好ましい傾斜角度について、熱処理後にシリコンウエハ表面に付着したパーティクルの個数並びにスリップの発生状態を見ることにより検証を行った。
表２に棚板部の傾斜角度の条件及び検証結果を示す。表２に示す検証結果において、“パーティクル付着個数”の○は、φ３００ｍｍシリコンウエハ表面に０．２μｍ以上のパーティクル付着が認められない状態を示し、△は、微量（φ３００ｍｍシリコンウエハ表面に０．２μｍ以上のパーティクル２０個以下）のパーティクル付着が認められた状態を示し、×は、多量（φ３００ｍｍシリコンウエハ表面に０．２μｍ以上のパーティクル２０個超５０個以下）のパーティクル付着が認められた結果を示す。また、“スリップ発生状態”の○は、スリップが発生しなかった状態を示し、×は、スリップが発生した状態を示す。

【0028】

尚、表２に、本実施例に続けて行った比較例の結果を示す。比較例１は、棚板部は傾斜しているが、上方に突起したウエハ支持部を持たない構成である。比較例２は、棚板部は傾斜せず水平であって、先端に上方に突起したウエハ支持部を持つ構成である。比較例３は、棚板部は傾斜せず水平であって、先端に上方に突起したウエハ支持部を持たない構成である。

【0029】

【表2】

【0030】

表２に示すように実施例９〜１２の結果、特に棚板部の傾斜角は、１．０°以上２．０°以下の場合において、パーティクルが付着せず、良好な結果が得られた。
また、比較例１（棚板部が傾斜、支持部は突起せず）では、シリコンウエハの口径が大きいために撓みが大きくなり、棚板部と面接触になり、多量のパーティクル付着とスリップが発生した。比較例２（棚板部は水平、突起した支持部あり）では、スリップは発生しなかったが、多量のパーティクルが付着した。比較例３（棚板部は水平、支持部は突起せず）では、多量のパーティクル付着とスリップが発生した。

【0031】

以上の実施例の結果、本発明の構成により、シリコンウエハの撓みを最小にしつつ、シリコンウエハ外周部の反りに対して棚板部との接触のリスクを低減することで、パーティクルの発生を抑制し、且つスリップの発生を防止できることを確認した。

【符号の説明】

【0032】

１ ウエハボート
２ 支柱
２ａ 支持溝
２ｂ 棚板部
２ｂ１ ウエハ支持部
３ 天板
４ 底板
Ｗ シリコンウエハ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】