(57)【要約】【課題】熱処理治具に関し、基板支持部と半導体シリコン基板又は支持部材との接触によって発生する塵が直下の半導体シリコン基板の表面に付着しないようにする。【解決手段】複数の半導体シリコン基板１を上下に配置して熱処理する縦型熱処理装置の熱処理炉内で複数の半導体シリコン基板１を支持する熱処理治具であって、半導体シリコン基板１又は半導体シリコン基板１を支持する支持部材に接触して支持する基板支持部１０の接触部の直下周囲の領域に、接触部からの塵を受ける塵受面を横方向に延びるように配設する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の半導体シリコン基板を上下に配置して熱処理する縦型熱処理装置の熱処理炉内で前記複数の半導体シリコン基板を支持する熱処理治具であって、
前記半導体シリコン基板又は該半導体シリコン基板を支持する支持部材に接触して支持する基板支持部の該接触部の直下周囲の領域に、該接触部からの塵を受ける塵受面が横方向に延びて配設されている
ことを特徴とする、熱処理治具。
【請求項２】
前記基板支持部は、縦方向に延在する支柱部から該支柱部内方の基板収納空間に向けて横向きに突設され、前記基板支持部は、前記接触部を有する上段部と、該上段部に対して段差を有して形成され前記塵受面を有する下段部とが連続した段差構造を有している
ことを特徴とする、請求項１記載の熱処理治具。
【請求項３】
前記支持部材は、前記接触部に接触するように前記基板支持部に上載される第１支持部材と、該第１支持部材に上載され、前記半導体シリコン基板に接触して支持し、該半導体シリコン基板及び該第１支持部材よりも径が小さい第２支持部材と、からなる
ことを特徴とする、請求項１又は２記載の熱処理治具。
【請求項４】
前記塵受面は水平面で構成される
ことを特徴とする、請求項１〜３の何れか１項に記載の熱処理治具。
【請求項５】
前記接触部は水平面で構成される
ことを特徴とする、請求項１〜４の何れか１項に記載の熱処理治具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、半導体シリコン基板の熱処理に際して、縦型熱処理装置内にて半導体シリコン基板を支持する熱処理治具の形状に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＳＩデバイス製造プロセスで処理される半導体シリコン基板は、酸化、拡散および成膜等の工程において、高温の熱処理（アニール処理）を繰り返されて製造される。この半導体シリコン基板の熱処理に際し、縦型熱処理炉を用いる縦型熱処理装置は、設置スペースを小さくでき、大口径の半導体シリコン基板を多量に熱処理するのに適していることから、半導体シリコン基板の各種熱処理に用いられる装置として採用されている。
【０００３】
縦型熱処理装置で熱処理を行なう場合、複数の半導体シリコン基板を、熱処理治具（熱処理ボート、又は、単にボートともいう）に上下に間隔をあけて重なるように載置し、熱処理治具を縦型熱処理炉に投入して所定の熱処理を行なう。
半導体シリコン基板を支持する熱処理治具Ｂは、高純度のＳｉＣ，Ｓｉ，または石英製の治具であり、例えば、図８に示すように、縦向きに複数立設された支柱部２と、これらの支柱部２を上下位置でそれぞれ固定する上部天板３および下部天板４とから構成されている。複数の支柱部２により囲繞される空間が基板収納空間５として構成される。ただし、基板収納空間５の側方から半導体シリコン基板を出し入れできるように、複数の支柱部２間の一部の間隔が拡大されて開口部６が形成されている（特許文献１〜５参照）。
【０００４】
各支柱部２の内側には、上下方向に等間隔に溝が形成されており、各溝間には、基板収納空間５に向けて突出した基板支持部７が複数列設され、開口部６側から、図９に示すように、半導体シリコン基板１を各支柱部２の基板支持部７に載置した後、縦型熱処理炉に投入されて所定の熱処理が行なわれる。
なお、基板支持部７には、図１０に示すように、半導体シリコン基板１を面接触で支持するように接触部７ａを構成したもの（符号７Ａ）が一般的である（特許文献１〜６参照）。また、図１１に示すように、半導体シリコン基板１を線接触で支持するように接触部７ｂを構成したもの（符号７Ｂ）もある（特許文献７の図３、特許文献８の図６，図７参照）。さらに、図１２に示すように、半導体シリコン基板１を点接触で支持するように接触部７ｃを構成したもの（符号７Ｃ、特許文献１〜５参照）もある（特許文献７の図２（ｂ）、特許文献９の図１〜３参照）。
【０００５】
また、縦型熱処理装置において、半導体シリコン基板１を高温（例えば、１１００℃以上）で熱処理する場合に、縦型熱処理炉内で半導体シリコン基板の面内に不均一な温度分布が生じると、それに伴って半導体シリコン基板１に熱応力が発生する。また、半導体シリコン基板１の支持方法によっては、半導体シリコン基板１の重量に起因して発生する応力（以下、単に「自重応力」という）が支持部との間で発生することがある。
【０００６】
例えば、図９〜図１２に示すように、熱処理治具によって半導体シリコン基板の外周部のみを支持する方式では、径の大きい（例えば、直径３００ｍｍの）半導体シリコン基板を熱処理すると自重応力の影響が著しくなる。
このような熱応力や自重応力は、熱処理において半導体シリコン基板１中にスリップと呼ばれる結晶欠陥を引き起こす要因となる。このスリップはＬＳＩデバイスのリーク電流の増加や半導体シリコン基板平坦性の劣化の原因になるため、半導体シリコン基板の品質管理の観点から、これらの熱応力や自重応力を抑制することが求められる。
【０００７】
そこで、基板支持部７に半導体シリコン基板１を直接載せるのではなく、半導体シリコン基板の裏面全体を平板で支持することにより撓み変位量を低減することができるようにした円板構造の支持部材を使用する技術（特許文献１１，１２）や、さらに、半導体シリコン基板の裏面全体を支持すると局所的な温度差が生じ易く、熱応力に起因してスリップが発生しやすくなるため、これを解消するためにリング構造（馬蹄形状を含む）の支持部材を使用する技術（特許文献１３，１４）が提案されている。
【０００８】
さらに、前述の特許文献４には、熱処理の際に、半導体シリコン基板中におけるスリップの発生を防止するために、図１３に示すように、基板支持部７に、第１支持部材８ａと第２支持部材８ｂとを介して半導体シリコン基板１を載せる場合もある。つまり、第１支持部材８ａを基板支持部７の接触部に直接接触するように上載し、この第１支持部材８ａに第２支持部材８ｂを上載して、さらに、第２支持部材８ｂに接触するように半導体シリコン基板１を上載する技術が提案されている。
【０００９】
特に、半導体シリコン基板１が直接接触する第２支持部材８ｂは、表面に酸化膜が形成されていて、熱処理中に第２支持部材８ｂと半導体シリコン基板１とが局所的に接着しても、治具の表面に形成された酸化膜厚が厚くなる程、酸化膜が断片となって剥離し易くなり、半導体シリコン基板に熱応力が作用しても開放され易いため、臨界応力を超えてスリップの発生に至るような応力は働かないことになる。
【００１０】
また、このように、第２支持部材８ｂの表面の酸化膜により塵が発生し易いので、第２支持部材８ｂの下に第２支持部材８ｂよりも径の大きい第１支持部材８ａを遮蔽板として配置して、第２支持部材８ｂから発生した塵を第１支持部材８ａで受けて下方の半導体シリコン基板１に降下して付着することがないように構成されている。
【特許文献１】特開２００４−３１９５３６号公報
【特許文献２】特開２００４−３６３２７３号公報
【特許文献３】特開２００５−１２０５８号公報
【特許文献４】特開２００７−７３９２３号公報
【特許文献５】特開２００３−１９７７２２号公報
【特許文献６】特開平７−５８０３５号公報
【特許文献７】特開平１０−３２１５４２号公報
【特許文献８】特開２００３−３７１１２号公報
【特許文献９】特開２００１−３５８１３６号公報
【特許文献１０】特開平９−２９３６８４号公報
【特許文献１１】特開平１０−２４２０６７号公報
【特許文献１２】特開２００３−１００６４８号公報
【特許文献１３】特開平０９−１９９４３８号公報
【特許文献１４】特開２００３−１９７７２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、基板支持部７に半導体シリコン基板１を直接載せる場合にも、支持部材８ａ，８ｂを介して半導体シリコン基板１を載せる場合にも、多数の半導体シリコン基板１が載置された熱処理治具Ｂを縦型熱処理炉に投入して所定の熱処理を行なうと、投入動作による振動や、５００℃以上に熱せられた縦型熱処理炉内に投入する際に生じる投入前後の温度差による熱振動により、図１４に示すように、基板支持部７と半導体シリコン基板１又は支持部材８ａとの接触箇所から塵９が生じる。
【００１２】
このような塵９は下方へと降下していくが、半導体シリコン基板１は垂直方向に等間隔に並べられているので、最下段の基板支持部７以外は、塵９は直下の半導体シリコン基板１上に降下し付着する。このため、直下の半導体シリコン基板１は、熱処理前に滑らかにポリッシュ加工された表面に、図１５に示すように、塵９が付着してしまい、表面品質が大きく低下してしまう。
【００１３】
本発明はこのような課題に鑑み案出されたもので、熱処理治具の基板支持部と、これに支持される半導体シリコン基板又は支持部材との接触によって発生する塵が直下の半導体シリコン基板の表面に付着しないようにして、半導体シリコン基板の表面品質の低下を防止することができるようにした、熱処理治具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】
【００１４】
上記目標を達成するため、本発明の熱処理治具は、複数の半導体シリコン基板を上下に配置して熱処理する縦型熱処理装置の熱処理炉内で前記複数の半導体シリコン基板を支持する熱処理治具であって、前記半導体シリコン基板又は該半導体シリコン基板を支持する支持部材に接触して支持する基板支持部の該接触部の直下周囲の領域に、該接触部からの塵を受ける塵受面が横方向に延びて配設されていることを特徴としている。
【００１５】
前記基板支持部は、縦方向に延在する支柱部から該支柱部内方の基板収納空間に向けて横向きに突設され、前記基板支持部は、前記接触部を有する上段部と、該上段部に対して段差を有して形成され前記塵受面を有する下段部とが連続した段差構造を有していることが好ましい。
また、前記支持部材は、前記接触部に接触するように前記基板支持部に上載される第１支持部材と、該第１支持部材に上載され、前記半導体シリコン基板に接触して支持し、該半導体シリコン基板及び該第１支持部材よりも径が小さい第２支持部材と、から構成してもよい。
【００１６】
また、前記塵受面は水平面で構成されることが好ましく、前記接触部は水平面で構成されることが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の熱処理治具によれば、かかる熱処理治具に複数の半導体シリコン基板を上下に配置して縦型熱処理装置の熱処理炉内に投入し熱処理する際に、投入動作により生じる振動や、熱処理治具高温の縦型熱処理装置内に投入する際に投入前後の温度差により生じる熱振動によって、熱処理治具の基板支持部と、半導体シリコン基板又は該半導体シリコン基板を支持する支持部材との接触部に摩擦によって塵が発生し降下するが、この接触部の直下周囲の領域に横方向に延びて配設された塵受面がこの発塵物を受けるので、接触部の直下の半導体シリコン基板の表面に付着しないようにすることができ、半導体シリコン基板の表面品質の低下を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面により、本発明の実施の形態について説明する。
［第１実施形態］
まず、本発明の第１実施形態について図面に基づいて説明する。
本実施形態においても、半導体シリコン基板を支持する熱処理治具Ｂの全体構成は、既に図８を用いて説明した従来のものと略同様に構成され、高純度のＳｉＣ，Ｓｉ，または石英製によって、図８に示すように、縦向きに複数立設された支柱部２と、これらの支柱部１を上下位置でそれぞれ固定する上部天板３および下部天板４とから構成されている。そして、複数の支柱部２により囲繞される空間が基板収納空間５として構成される。ただし、基板収納空間５の側方から半導体シリコン基板を出し入れできるように、複数の支柱部２間の一部の間隔が拡大されて開口部６が形成されている。
【００１９】
各支柱部２の内側には、従来のものと略同様に、上下方向に等間隔に溝が形成されており、各溝間には、基板収納空間５に向けて突出した基板支持部１０が複数列設され、開口部６側から、図１に示すように、半導体シリコン基板１を各支柱部２の基板支持部１０に載置した後、縦型熱処理炉に投入されて所定の熱処理を行なわれる。
本熱処理治具の場合、図１，図２に示すように、半導体シリコン基板１を支持する基板支持部１０が、上段部１１ａと下段部１１ｂとが連続した段差構造１１を備えて構成され、上段部１１ａの上面は、半導体シリコン基板１の下面と接触する接触部１０ａとなり、下段部１１ｂの上面は、接触部１０ａの直下からこの周囲の一定距離領域まで横方向（水平方向）に延びた塵受面１０ｂとなっている。なお、接触部１０ａも塵受面１０ｂと同様に水平面で構成される。
【００２０】
なお、基板支持部１０の具体的な構成としては、図３に示すように、支柱部２を横断面が略半円状になるように構成し、この支柱部２から内側の基板収納空間５に向けて、平面視で略半円状の基板支持部１０Ａを突設し、基板支持部１０Ａの段差構造１１Ａのうち上段部１１Ａａは平面視で半長円状に形成し、下段部１１Ａｂは、平面視で、この上段部１１Ａａの周囲に延びた半円状に形成している。この結果、下段部１１Ａｂには、上段部１１Ａａ上面の接触部１０Ａａの直下から周囲一定距離領域まで延びた、半環状の塵受面１０Ａｂが形成される。
【００２１】
あるいは、基板支持部１０の具体的な構成としては、図４に示すように、支柱部２を横断面が矩形になるように構成し、この支柱部２から内側の基板収納空間５に向けて、平面視で三角形状の基板支持部１０Ｂを突設し、基板支持部１０Ｂの段差構造１１Ｂのうち上段部１１Ｂａは平面視で三角形状に形成し、下段部１１Ｂｂは、平面視で、この上段部１１Ｂａの周囲に延びた三角形状に形成している。この結果、下段部１１Ｂｂには、上段部１１Ｂａ上面の接触部１０Ｂａの直下から周囲一定距離領域まで延びた、２本の直線状の塵受面１０Ｂｂが形成される。
【００２２】
あるいは、基板支持部１０の具体的な構成としては、図５に示すように、支柱部２を横断面が略半円状になるように構成し、この支柱部２から内側の基板収納空間５に向けて突出すると共に支柱部２の周囲全体にも鍔状に突出した、平面視で略円状の基板支持部１０Ｃを形成し、基板支持部１０Ｃの段差構造１１Ｃのうち上段部１１Ｃａは平面視で支柱部２の断面と合わせて略円形になる半長円状に形成し、下段部１１Ｃｂは、平面視で、この上段部１１Ｃａ及び支柱部２の周囲に延びた円環状に形成している。この結果、下段部１１Ｃｂには、上段部１１Ｃａ上面の接触部１０Ｃａの直下から周囲一定距離領域まで延びた環状の塵受面１０Ｃｂが形成される。
【００２３】
あるいは、基板支持部１０の具体的な構成としては、図６に示すように、支柱部２を横断面が矩形になるように構成し、この支柱部２から内側の基板収納空間５に向けて、平面視で矩形状の基板支持部１０Ｄを突設し、基板支持部１０Ｄの段差構造１１Ｄは、下段部１１Ｄｂの中央に平面視で円形の上段部１１Ｄａを上方に突出形成している。この結果、下段部１１Ｄｂには、上段部１１Ｄａ上面の接触部１０Ｄａの直下から周囲一定距離領域まで延びた、円環状の塵受面１０Ｄｂが形成される。
【００２４】
本発明の第１実施形態にかかる熱処理治具は、上述のように構成されるので、開口部６側から、図１に示すように、半導体シリコン基板１を各支柱部２の基板支持部１０に載置した後、縦型熱処理炉に投入して所定の熱処理を行なう。
この時、投入動作によって半導体シリコン基板１に生じる振動や、高温（例えば、５００℃以上）に熱せられた縦型熱処理炉内に投入する際に生じる投入前後の温度差による半導体シリコン基板１の熱振動により、半導体シリコン基板１と基板支持部１０の接触部１０ａとが衝突と離隔とを繰り返すため、基板支持部１０の接触部１０ａと半導体シリコン基板１との接触箇所から塵９が生じる。
【００２５】
しかし、図２に示すように、この塵９は、接触部１０ａの直下からこの周囲の一定距離領域まで水平方向に延びた塵受面１０ｂによって捕獲されることになり、接触部１０ａの直下の半導体シリコン基板１の表面に付着しないようにすることができ、半導体シリコン基板１の表面品質の低下を防止することができる。
また、塵受面１０ｂは水平な平面なので、捕獲した塵９は塵受面１０ｂから落下し難く、塵９の半導体シリコン基板１表面への付着防止を確実に行なうことができる。
【００２６】
なお、接触部１０ａも水平な平面なので、半導体シリコン基板１の下面とある程度の面積で面接触するため、半導体シリコン基板１の振動に起因したスリップを抑制する効果もある。
【００２７】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について図面に基づいて説明する。
本実施形態においても、半導体シリコン基板を支持する熱処理治具Ｂ自体の構成は、第１実施形態と同様であるが、本熱処理治具の場合、図７に示すように、半導体シリコン基板１は、基板支持部１０に直接載置されず、支持部材８ａ，８ｂを介して載置される。
つまり、基板支持部１０の接触部１０ａに直接接触するように第１支持部材８ａが載置され、この第１支持部材８ａの上に第２支持部材８ｂが上載されて、さらに、第２支持部材８ｂ上に接触するように半導体シリコン基板１が上載される。
【００２８】
第１支持部材８ａおよび第２支持部材８ｂは、いずれも、熱処理治具Ｂと同様に、高純度のＳｉＣ，Ｓｉ，または石英製によって形成されている。
ただし、半導体シリコン基板１が直接接触する第２支持部材８ｂについては、表面に酸化膜が形成されていて、熱処理中にこの第２支持部材８ｂ表面の酸化膜厚が厚くなる程、半導体シリコン基板１とが局所的に圧接すると、第２支持部材８ｂの表面に形成された酸化膜が断片となって剥離し易くなり、半導体シリコン基板に熱応力が作用してもこの熱応力が開放され易いため、臨界応力を超えてスリップの発生に至るような応力は働かないようになっている。
【００２９】
また、このように、第２支持部材８ｂの表面の酸化膜により塵が発生するが、第２支持部材８ｂの下に第２支持部材８ｂよりも径の大きい第１支持部材８ａを遮蔽板として配置しているので、第２支持部材８ｂから発生した塵を第１支持部材８ａで受けて下方の半導体シリコン基板１に降下して付着することがないように構成されている。
本発明の第２実施形態にかかる熱処理治具は、上述のように構成されるので、第１実施形態と同様に、基板支持部１０の接触部１０ａと第１支持部材８ａとの接触箇所から生じた塵９が、接触部１０ａの直下からこの周囲の一定距離領域まで水平方向に延びた塵受面１０ｂによって捕獲されることになり、接触部１０ａの直下の半導体シリコン基板１の表面に付着しないようにすることができ、半導体シリコン基板１の表面品質の低下を防止することができる。
【００３０】
しかも、本実施形態の場合、熱処理中（特に、高温熱処理中）に第２支持部材８ｂと半導体シリコン基板１とが局所的に圧接しても、第２支持部材８ｂの表面に形成された酸化膜が断片となって剥離し易くなることから、半導体シリコン基板に熱応力が作用してもこの熱応力が開放され易いため、臨界応力を超えてスリップの発生に至るような応力は働かず、半導体シリコン基板１の表面のスリップを防止でき、この点でも、半導体シリコン基板１の表面品質の低下を防止することができる。
【００３１】
また、第２支持部材８ｂの表面の酸化膜により塵が発生するが、第２支持部材８ｂの下に第２支持部材８ｂよりも径の大きい第１支持部材８ａが遮蔽板となり、第２支持部材８ｂから発生した塵もこの第１支持部材８ａで受けて下方の半導体シリコン基板１に付着することはない。
本実施形態の場合、高温熱処理で生じやすい半導体シリコン基板１の表面のスリップを防止できることから、例えば、ＳＩＭＯＸウェーハなどを製造する極高温熱処理を要する基板１の処理にも適している。
【００３２】
［その他］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる熱処理治具に半導体シリコン基板を載置した状態を示す縦断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態にかかる熱処理治具の基板支持部を示す縦断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態にかかる熱処理治具の基板支持部の構成をより具体的に示す第１構成例の図であり、（ａ）は熱処理治具の要部縦断面図、（ｂ）は熱処理治具の要部横断面図である。
【図４】本発明の第１実施形態にかかる熱処理治具の基板支持部の構成をより具体的に示す第２構成例の図であり、（ａ）は熱処理治具の要部縦断面図、（ｂ）は熱処理治具の要部横断面図である。
【図５】本発明の第１実施形態にかかる熱処理治具の基板支持部の構成をより具体的に示す第３構成例の図であり、（ａ）は熱処理治具の要部縦断面図、（ｂ）は熱処理治具の要部横断面図である。
【図６】本発明の第１実施形態にかかる熱処理治具の基板支持部の構成をより具体的に示す第４構成例の図であり、（ａ）は熱処理治具の要部縦断面図、（ｂ）は熱処理治具の要部横断面図である。
【図７】本発明の第２実施形態にかかる熱処理治具に半導体シリコン基板を載置した状態を示す縦断面図である。
【図８】背景技術にかかる熱処理治具を示す斜視図である。
【図９】背景技術にかかる熱処理治具に半導体シリコン基板を載置した状態を示す縦断面図である。
【図１０】背景技術にかかる熱処理治具の基板支持部の第１構成例を示す図であり、（ａ）はその要部縦断面図、（ｂ）はその斜視図である。
【図１１】背景技術にかかる熱処理治具の基板支持部の第２構成例を示す図であり、（ａ）はその要部縦断面図、（ｂ）はその斜視図である。
【図１２】背景技術にかかる熱処理治具の基板支持部の第３構成例を示す図であり、（ａ）はその要部縦断面図、（ｂ）はその斜視図である。
【図１３】背景技術にかかる別の熱処理治具に半導体シリコン基板を載置した状態を示す縦断面図である。
【図１４】本発明の課題を説明する熱処理治具の基板支持部の要部縦断面図である。
【図１５】本発明の課題を説明する半導体シリコン基板の表面状態を示す図である。
【符号の説明】
【００３４】
１  半導体シリコン基板
２  支柱部
３  上部天板
４  下部天板
５  基板収納空間
６  開口部
７  基板支持部
８ａ  第１支持部材
８ｂ  第２支持部材
９  塵
１０，１０Ａ〜１０Ｄ  基板支持部
１０ａ，１０Ａａ〜１０Ｄａ  接触部
１０ｂ，１０Ａｂ〜１０Ｄｂ  塵受面
１１ａ，１１Ａａ〜１１Ｄａ  上段部
１１ｂ，１１Ａｂ〜１１Ｄｂ  下段部
１１，１１Ａ〜１１Ｄ  段差構造
Ｂ  熱処理治具
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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