JP2001237193A - 熱処理装置用ウェハボートおよび熱処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は半導体ウェハを熱処理装置に挿入す
る際に用いられるウェハボートに関し、収納すべき半導
体ウェハの径が大きい場合でも、安価かつ容易な製造を
可能とすることを目的とする。 【解決手段】 複数の半導体ウェハを所定間隔で収納す
ることのできるキャリア部２２を設ける。キャリア部２
２を支持する支持部２４を設ける。キャリア部２２と支
持部２４とを分割可能とする。支持部２４は、熱処理装
置の反応管の中でキャリア部２２より大きな空間を占め
る大きさを有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱処理装置用ウェ
ハボートおよび熱処理方法に係り、特に、複数の半導体
ウェハを熱処理装置に挿入する際に用いられるウェハボ
ート、およびそのウェハボートを用いて行われる熱処理
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）
ＬＳＩ（Large Scale Integration circuit）やバイポ
ーラＬＳＩなどの半導体装置は、酸化工程やＣＶＤ（Ch
emical Vapor Deposition）工程、或いは拡散工程など
の多くの熱処理工程を経て製造される。これらの熱処理
工程では、縦型熱処理装置と、縦型熱処理装置用ウェハ
ボート（以下、単に「ウェハボート」と称す）とが用い
られることがある。

【０００３】図６は、一般的な縦型熱処理装置の反応管
１０と、従来のウェハボート１２とを表す概念図であ
る。ウェハボート１２は、複数の半導体ウェハ１４と複
数のダミーウェハ１６とを搭載した状態で、かつ、保温
塔１７の上に搭載された状態で反応管１０の内部に挿入
される。反応管１０には、安定した熱処理が可能な均熱
ゾーン１８が存在する。半導体ウェハ１４は、均熱ゾー
ン１８の中に収まるようにウェハボート１２に搭載され
る。そして、均熱ゾーン１８から外れる部分にダミーウ
ェハ１６が搭載される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】近年では、半導体製造
技術の進歩に伴って半導体ウェハの大径化が進み、従来
は２００mmであった直径が３００mmに移行しつつある。
また、研究段階のものを含めると、直径４００mmの半導
体ウェハが用いられることもある。半導体ウェハの厚さ
は、直径の拡大に応じて増大される。従って、ウェハボ
ートに形成すべき溝の幅や、所定の枚数を収納するため
の全高も、半導体ウェハの直径変更に対応して変更する
必要がある。

【０００５】例えば、３００mmの半導体ウェハを搭載す
るためのウェハボートには、そのウェハを適当な間隔で
収納することのできる溝幅（例えば、８〜１８mm程度）
を有し、かつ、熱処理装置の均熱ゾーンに到達する全高
（例えば、７８５mm〜９４５mm程度）を有することが要
求される。このようなウェハボートを新たに形成する場
合は、ウェハボートの形状や溝の仕上がり精度など、多
数の項目を実験により確認する必要がある。

【０００６】ところで、２００mm用のウェハボートを製
造或いは検査するための既存の設備は、より径の大きな
ウェハを収納するためのウェハボートに対応できない場
合がある。このため、３００mm或いは４００mm用のウェ
ハボートを製造するためには新たな投資が必要となる。
また、そのようなウェハボートの製造には、２００mmに
対応するウェハボートを製造する場合に比して多くの材
料（石英やシリコンカーバイド（ＳｉＣ））が必要とさ
れる。これらの理由により、径の大きな半導体ウェハを
収納するためのウェハボートの試作には、２００mm用の
ウェハボートの試作と比較して、長期の試作期間と、３
乃至５倍の費用が必要である。

【０００７】本発明は、上記のような課題を解決するた
めになされたもので、新たなサイズの半導体ウェハに対
応するウェハボートを効率的に開発するための実験に適
した熱処理装置用ウェハボートを提供することを第１の
目的とする。また、本発明は、上記のようなウェハボー
トを用いて実行される熱処理方法を提供することを第２
の目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るため、請求項１記載の発明は、半導体ウェハの熱処理
装置で用いられるウェハボートであって、複数の半導体
ウェハを所定間隔で収納することのできるキャリア部
と、前記キャリア部を支持する支持部とを備え、前記キ
ャリア部と前記支持部とは分割可能であり、かつ、前記
熱処理装置の反応管の内部において、前記支持部は、前
記キャリア部に比して大きな空間を占めることを特徴と
する。

【０００９】請求項２記載の発明は、半導体ウェハの熱
処理装置で用いられるウェハボートであって、複数の半
導体ウェハを所定間隔で収納する複数の収納溝を有する
キャリア部と、前記キャリア部を支持する支持部とを備
え、前記キャリア部と前記支持部とは分割可能であり、
前記キャリア部は、互いに構造の異なる複数種類の収納
溝を備えることを特徴とする。

【００１０】請求項３記載の発明は、請求項２記載の熱
処理装置用ウェハボートであって、前記キャリア部を複
数備えると共に、前記複数のキャリア部は、互いに分割
可能であり、かつ、互いに重ね合わせが可能であること
を特徴とする。

【００１１】請求項４記載の発明は、請求項２または３
記載の熱処理装置用ウェハボートであって、単一の前記
キャリア部に含まれる全ての収納溝は、互いに異なる構
造を有することを特徴とする。

【００１２】請求項５記載の発明は、請求項３記載の熱
処理装置用ウェハボートであって、前記複数のキャリア
部に含まれる全ての収納溝は、互いに異なる構造を有す
ることを特徴とする。

【００１３】上記第２の目的を達成するため、請求項６
記載の発明は、半導体ウェハの熱処理方法であって、半
導体ウェハをウェハボートに収納するステップと、前記
ウェハボートを反応管に搬入するステップと、前記反応
管の中で前記半導体ウェハを加熱するステップとを含
み、前記ウェハボートは請求項１乃至５の何れか１項記
載の熱処理装置用ウェハボートであることを特徴とす
る。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照してこの発明の
実施の形態について説明する。尚、各図において共通す
る要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略す
る。

【００１５】実施の形態１．図１は、本発明の実施の形
態１のウェハボート２０を示す。ウェハボート２０は、
複数の半導体ウェハを縦型熱処理装置に挿入するために
用いられる部材であり、キャリア部２２と支持部２４と
を備えている。キャリア部２２は、天板２６、底板２
８、および３本のウェハ支持柱３０を備えている。ウェ
ハ支持柱３０には、半導体ウェハを支持するためのフィ
ン３２が複数設けられている。支持部２４は、天板３
４、底板３６、および３本の支柱３８を備えている。キ
ャリア部２２および支持部２４は、それぞれ石英または
シリコンカーバイドＳｉＣで構成されている。

【００１６】図２は、キャリア部２２と支持部２４とを
分割して表した図を示す。図２に示すように、キャリア
部２２と支持部２４とは分割することができる。支持部
２４の天板３４の上面には、嵌合用の凸部４０が３個設
けられている。一方、キャリア部２２の底板２８には、
それらの凸部４０と嵌合する凹部（図示せず）が設けら
れている。キャリア部２２は、上述した凸部４０が底面
２８の凹部（図示せず）と嵌合するように支持部２４の
上に搭載される。

【００１７】図３は、本実施形態のウェハボート２０
が、縦型熱処理装置の反応管１０の中に挿入された状態
を示す。図３において、ウェハボート２０は、キャリア
部２２の中に複数の半導体ウェハ１４を保持した状態
で、保温塔１７の上に搭載されている。キャリア部２２
の中に収納されている複数の半導体ウェハ１４は、この
状態で、反応管１０の均熱ゾーン１８に収まっている。
図３に示すように、本実施形態のウェハボート２０は、
反応管１０の内部で、支持部２４が、キャリア部２２に
比して大きな空間を占めるように構成されている。

【００１８】本実施形態において、ウェハボート２０の
キャリア部２２は、直径３００mmの半導体ウェハ１４を
複数枚収納することができるように、かつ、全高が１０
０mmとなるように設けられている。全高が１００mm程度
であれば、キャリア部２０の製造および検査は、直径２
００mmの半導体ウェハ用のウェハボートを製造または検
査するための設備、すなわち、広く用いられている既存
の設備を使って、容易に行うことができる。このため、
キャリア部２２は、比較的安価に、かつ、容易に製造す
ることができる。

【００１９】支持部２４は、キャリア部２２を均熱ゾー
ン１８に到達させるためだけに設けられる部材であり、
微妙な精度を必要としない。このため支持部２４は安価
かつ容易に製造することができる。このように、本実施
形態のウェハボート２０を構成するキャリア部２２およ
び支持部２４は何れも安価かつ容易に製造することがで
きる。従って、本実施形態の構造によれば、３００mmの
直径を有する半導体ウェハ１４を均熱ゾーン１８に保持
することのできるウェハボート２０を、安価かつ容易に
実現することができる。

【００２０】実施の形態２．次に、図４および図５を参
照して本発明の実施の形態２のウェハボート５０につい
て説明する。図４は、本発明の実施の形態２のウェハボ
ート５０が縦型熱処理装置の反応管１０の中に挿入され
た状態を示す。また、図５は、キャリア部２２と支持部
２４とを分割して表した図を示す。

【００２１】本実施形態において、ウェハボート５０
は、分割が可能な３つのキャリア部５２と一つの支持部
５４とを備えている。キャリア部５２は、天板２６の上
面に嵌合用の凸部５６を３個所に備えている点を除き、
実施の形態１におけるキャリア部２２と同じ構成を有し
ている。また、支持部５４は、支柱５８が短い点を除き
実施の形態１における支持部２４と同様の構成を有して
いる。本実施形態において、支持部５４は、３つのキャ
リア部５２の全てが縦型熱処理装置の均熱ゾーン１８に
収まるように設けられている。

【００２２】キャリア部５２の底板２８には、実施の形
態１の場合と同様に、支持部５４が備える凸部４０、或
いは他のキャリア部５２が備える凸部５６と嵌合する凹
部（図示せず）が設けられている。キャリア部５２は、
上述した凸部４０または５６が底面２８の凹部（図示せ
ず）と嵌合するように、互いに重ね合わされた状態で支
持部５４の上に搭載される。

【００２３】本実施形態において、ウェハボート５０の
キャリア部５２は、直径３００mmの半導体ウェハ１４を
複数枚収納することができるように、かつ、全高が１０
０mmとなるように設けられている。ウェハボート５０に
おいては、半導体ウェハ１４を収納する溝幅の精度が重
要である。半導体ウェハ１４を不具合無く搬送するため
には、全ての溝の寸法誤差を例えば３／１００程度に抑
制することが必要である。

【００２４】尚、上記の寸法誤差は、個々の溝に含まれ
ている誤差をウェハボート全体の誤差に換算し、その換
算値を、ウェハボートの全高を１００として表した値で
ある。より具体的には、個々の溝の誤差に、ウェハボー
トに含まれている溝の数を乗算し、その乗算値をウェハ
ボートの全高で除算し、更に１００を掛けた値である。

【００２５】本実施形態のウェハボート５０において、
キャリア部５４の全高に対する溝の精度は、その全高が
低い（１００mm）ため、１／１００以下とすることがで
きた。このため、３つのキャリア部５４を重ね合わせて
も、溝の寸法誤差は３／１００以内に抑えられる。この
ため、ウェハボート５０によれば、半導体ウェハ１４を
不都合無く搬送することができる。

【００２６】また、本実施形態のウェハボート５０を構
成するキャリア部５２および支持部５４は、実施の形態
１の場合と同様に、安価かつ容易に製造することができ
る。更に、本実施形態のウェハボート５０によれば、キ
ャリア部５２が重ね合わされているため、実施の形態１
の場合に比して多数の半導体ウェハ１４を一度に処理す
ることができる。このため、ウェハボート５０は、半導
体装置を量産したい場合にも使用することができる。

【００２７】また、本実施形態の構造では、キャリア部
５２の一つに破損や変形が生じた場合に、そのキャリア
部５２だけを修理或いは交換することができる。このた
め、本実施形態のウェハボート５０は、全体が一体的に
設けられているウェハボートに比して、経済的に長期に
渡って使用することができる。

【００２８】ところで、上述した実施の形態１および２
では、ウェハボート２０または５０に収納する半導体ウ
ェハ１４の直径を３００mmとしているが、本発明はこれ
に限定されるものではなく、その直径は２００mmであっ
ても、或いは４００mmであってもよい。

【００２９】また、上述した実施の形態１および２で
は、支持部２４，５４とキャリア部２２，５２との連結
機構、およびキャリア部５２相互の連結機構を、凸部４
０，５６と、それらに嵌合する凹部とで実現している
が、連結機構の構成はこれに限定されるものではない。
すなわち、それらの連結機構は、支持部２４，５４やキ
ャリア部２２，５２の連結を安定に維持し得るものであ
れば良い。

【００３０】実施の形態３．次に、再び上記図１および
図２を参照して本発明の実施の形態３のウェハボートに
ついて説明する。上述の如く、実施の形態１のウェハボ
ート２０が備えるキャリア部２２は、半導体ウェハ１４
を保持するためのフィン３２を備えている。それらのフ
ィン３２は、一つの半導体ウェハ１４を支持するために
３つ設けられている。以下、それら３つのフィン３２が
構成する支持部分を半導体ウェハ１４の「収納溝」と称
す。

【００３１】本実施形態のウェハボートは、同一のキャ
リア部２２に設けられる複数の収納溝が、それぞれ異な
った構造を有している点を除き、実施の形態１のウェハ
ボート２０と同じ構成を有している。具体的には、本実
施形態において、個々の収納溝を構成するフィン３２
は、収納溝毎に、その形、表面状態、長さ、幅、面積、
および角度などが異なるように形成されている。つま
り、本実施形態において、キャリア部２２は、その中に
備える全ての収納溝が互いに異なる構造となるように形
成されている。

【００３２】直径３００mmの半導体ウェハ１４をウェハ
ボート内に保持する場合は、ウェハの直径が２００mmの
場合に比して、自重による欠陥等がウェハに生じ易い。
更に、３００mmの半導体ウェハ１４では、２００mmのウ
ェハに比して、フィン３２で支持される部位の近傍に熱
応力ないし熱変形に起因する欠陥（スリップ）も生じ易
い。このため、２００mmのウェハを収納するための収納
溝をそのまま大きくしただけでは３００mmの半導体ウェ
ハ１４に対応するウェハボートを実現することはできな
い。

【００３３】従って、３００mmの半導体ウェハ１４に対
応するウェハボートを開発する過程では、フィン３２の
形や表面状態を変えて実験的に最適な収納溝の構造を探
し出す必要がある。この場合、フィン３２の角度、厚
さ、間隔、幅、表面の仕上げ、収納溝の深さなど、最適
化のために考慮する項目は多数存在し、それらの項目の
それぞれを例えば３水準に変化させて実験を行おうとす
れば、かなりの数の収納溝につき実験を行う必要が生ず
る。

【００３４】上述の如く、本実施形態のウェハボート
は、一つのキャリア部２２の中に、構造の異なる複数の
収納溝を備えている。従って、そのウェハボートによれ
ば、構造の異なる複数の収納溝についての実験データ
を、一度の熱処理で収集することができる。このため、
本実施形態のウェハボートを用いることによれば、新た
なサイズの半導体ウェハ１４を収納するウェハボートの
開発を効率的に進めて、その開発期間の大幅な短縮と、
その開発費用の大幅な低減とを実現することができる。

【００３５】実施の形態４．次に、再び上記図４および
図５を参照して本発明の実施の形態４のウェハボートに
ついて説明する。上述の如く、実施の形態２のウェハボ
ート２０は、３つのキャリア部５２を備えている。ま
た、個々のキャリア部５２は、それぞれ、半導体ウェハ
１４を保持するための収納溝（３つのフィン３２で構成
される）を複数備えている。

【００３６】本実施形態のウェハボートは、実施の形態
３の場合と同様に、同一のキャリア部５２に設けられる
複数の収納溝がそれぞれ異なった構造を有する点、およ
び、３つのキャリア５２が備える全ての収納溝が、その
構造において重複していない点を除き、上述した実施の
形態２のウェハボート５０と同じ構造を有している。す
なわち、本実施形態において、個々の収納溝を構成する
フィン３２は、ウェハボートに含まれる全ての収納溝の
構造が重ならないように、収納溝毎に、その形、表面状
態、長さ、幅、面積、および角度などが異なるように形
成されている。

【００３７】 本実施形態のウェハボートによれば、互
いに重ねられた３つのキャリア部５２を備えていること
から、実施の形態３のウェハボートに比して、一度の実
験で多数の収納溝につき実験データを得ることができ
る。このため、本実施形態のウェハボートによれば、新
たなサイズの半導体ウェハ１４を収納するためのウェハ
ボートの開発を、実施の形態３のウェハボートに比して
更に効率的に進めることができる。

【００３８】ところで、上述した実施の形態３では、単
一のキャリア部２２に含まれる全ての収納溝が異なる構
造を有することとされている。また、上述した実施の形
態４では、ウェハボートに含まれる全ての収納溝、すな
わち、３つのキャリア部５２に含まれる全ての収納溝が
異なる構造を有することとされている。しかし、本発明
はこれに限定されるものではなく、単一のウェハボート
内に構造の異なる複数種類の収納溝が準備されていれば
足り、必ずしも全ての収納溝が互いに構造を異にしてい
ることは要しない。単一のウェハボート内に構造の同じ
収納溝が重複して設けられている場合は、一度の熱処理
で、その収納溝について実験の繰り返し数を確保するこ
とができ、その点において実験の効率を高めることがで
きる。

【００３９】また、上述した実施の形態３および４で
は、キャリア部２２，５２に含まれる収納溝が、それぞ
れ３つのフィン３２で構成されているが、収納溝を構成
するフィン３２の数はこれに限定されるものではない。
更に、収納溝を構成するフィン３２の数は、同一のキャ
リア部２２，５２の中で統一されている必要はなく、同
一のキャリア部２２，５２の中に、フィン３２の数の異
なる収納溝を併存させてもよい。

【００４０】

【発明の効果】この発明は以上説明したように構成され
ているので、以下に示すような効果を奏する。請求項１
記載の発明によれば、キャリア部と支持部とが分割され
ているため、それぞれを安価かつ容易に製造することが
できる。また、キャリア部が十分に小さいため、その価
格が抑制できると共に、キャリア部を確実に反応管の均
熱層内に位置させることができる。従って、本発明によ
れば、収納すべき半導体ウェハが大きな径を有する場合
でも、ウェハボートを安価かつ容易に実現することがで
きる。

【００４１】請求項２記載の発明によれば、支持部から
分割可能なキャリア部内に、複数種類の収納溝を準備す
ることができる。この場合、１度の熱処理で多数の収納
溝に関する実験データを得ることができる。従って、本
発明によれば、新たなサイズの半導体ウェハを収納する
ウェハボートの開発を効率的に進めることができる。

【００４２】請求項３記載の発明によれば、複数のキャ
リア部を備えているため、収納溝に関する実験データ
を、一度の熱処理で、キャリア部が単数である場合に比
して数多く得ることができる。このため、本発明によれ
ば、新たなサイズの半導体ウェハを収納するウェハボー
トの開発を効率的に進めることができる。

【００４３】請求項４記載の発明によれば、単一のキャ
リア部内に準備される全ての収納溝が異なる構造を有す
るため、１度の熱処理で、効率良く多数の収納溝の実験
データを得ることができる。

【００４４】請求項５記載の発明によれば、複数のキャ
リア部に含まれる全ての収納溝が互いに異なる構造を有
しているため、１度の熱処理で、極めて効率的に多数の
収納溝に関する実験データを取得することができる。

【００４５】請求項６記載の発明によれば、請求項１乃
至の何れか１項記載のウェハボートを用いることで、効
率的に半導体ウェハの熱処理を行うことができる。従っ
て、本発明によれば、半導体装置の開発費を大きく削減
し、その開発の促進を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態１または３のウェハボー
トの正面図である。

【図２】 図１に示すウェハボートを構成するキャリア
部と支持部とを分割して表した図である。

【図３】 図１に示すウェハボートが縦型熱処理装置の
反応管の中に収納された状態を示す図である。

【図４】 本発明の実施の形態２または４のウェハボー
トが縦型熱処理装置の反応管の中に収納された状態を示
す図である。

【図５】 図４に示すウェハボートを構成するキャリア
部と支持部とを分割して表した図である。

【図６】 従来のウェハボートが縦型熱処理装置の反応
管の中に収納された状態を示す図である。

【符号の説明】

１０ 反応管 １４ 半導体ウェハ １８ 均熱ゾーン ２０；５０ ウェハボート ２２；５２ キャリア部 ２４；５４ 支持部 ４０；５６ 凸部

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体ウェハの熱処理装置で用いられる
   ウェハボートであって、 複数の半導体ウェハを所定間隔で収納することのできる
   キャリア部と、 前記キャリア部を支持する支持部とを備え、 前記キャリア部と前記支持部とは分割可能であり、か
   つ、 前記熱処理装置の反応管の内部において、前記支持部
   は、前記キャリア部に比して大きな空間を占めることを
   特徴とする熱処理装置用ウェハボート。
2. 【請求項２】 半導体ウェハの熱処理装置で用いられる
   ウェハボートであって、 複数の半導体ウェハを所定間隔で収納する複数の収納溝
   を有するキャリア部と、 前記キャリア部を支持する支持部とを備え、 前記キャリア部と前記支持部とは分割可能であり、 前記キャリア部は、互いに構造の異なる複数種類の収納
   溝を備えることを特徴とする熱処理装置用ウェハボー
   ト。
3. 【請求項３】 前記キャリア部を複数備えると共に、 前記複数のキャリア部は、互いに分割可能であり、か
   つ、互いに重ね合わせが可能であることを特徴とする請
   求項２記載の熱処理装置用ウェハボート。
4. 【請求項４】 単一の前記キャリア部に含まれる全ての
   収納溝は、互いに異なる構造を有することを特徴とする
   請求項２または３記載の熱処理装置用ウェハボート。
5. 【請求項５】 前記複数のキャリア部に含まれる全ての
   収納溝は、互いに異なる構造を有することを特徴とする
   請求項３記載の熱処理装置用ウェハボート。
6. 【請求項６】 半導体ウェハの熱処理方法であって、 半導体ウェハをウェハボートに収納するステップと、 前記ウェハボートを反応管に搬入するステップと、 前記反応管の中で前記半導体ウェハを加熱するステップ
   とを含み、 前記ウェハボートは請求項１乃至５の何れか１項記載の
   熱処理装置用ウェハボートであることを特徴とする熱処
   理方法。