(57)【要約】【課題】同時に熱処理される複数の半導体ウェハで均一性に優れた処理を実現する半導体ウェハ支持ボート、半導体装置の製造方法及び半導体装置を提供する。【解決手段】横型熱処理炉用ボートＢＴ１は、所定枚数の半導体ウェハを装填し図示しない反応チューブに挿入され、ウェハと共に熱処理に晒されるものである。上記ボートＢＴ１は、石英製ボート部材Ｑ１１〜Ｑ１４を有し、実質的に半導体ウェハＷａｆを支持する。Ｑ１１〜Ｑ１４それぞれは、半導体ウェハＷａｆを導き入れるウェハ収容溝Ｇの配列を伴い、一端から他端に亘って断面積を異ならせてある。ここでは、炉内に先に入る一端から後に入る他端に亘って徐々に厚みＴ１を厚くしている。ウェハ収容溝Ｇ１の大きさは各ボート部材全ての領域で同じにする構成が望ましい。【選択図】　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の半導体ウェハがそれぞれ導かれる溝と、
前記溝の配列を伴う一端から他端に亘って断面積を異ならせた支持部材と、
を具備したことを特徴とする半導体ウェハ支持ボート。
【請求項２】
複数の半導体ウェハがそれぞれ導かれる溝と、
前記溝の配列を伴う一端から他端に至る所定領域で少なくとも熱容量の異なる材質に切り替えられた支持部材と、
を具備したことを特徴とする半導体ウェハ支持ボート。
【請求項３】
複数の半導体ウェハがそれぞれ導かれる溝の配列を伴い、一端から他端に亘って断面積を異ならせた支持部材を有する半導体ウェハ支持ボートを利用し半導体ウェハを炉内で熱処理する方法に関し、
前記半導体ウェハが配列された前記支持部材において断面積の小さい方から先に炉内に導かれ、断面積の大きい方が後に炉内に導かれる搬入工程と、
炉内における前記半導体ウェハの熱処理工程と、
前記半導体ウェハが配列された前記支持部材において断面積の大きい方から先に炉外に導かれ、断面積の小さい方が後に炉外に導かれる搬出工程と、
を具備したことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項４】
複数の半導体ウェハがそれぞれ導かれる溝の配列を伴い、一端から他端に至る所定領域で少なくとも熱容量の異なる材質に切り替えられた支持部材を有する半導体ウェハ支持ボートを利用し半導体ウェハを炉内で熱処理する方法に関し、
前記半導体ウェハが配列された前記支持部材において熱容量の小さい材質の方から先に炉内に導かれ、熱容量の大きい材質の方が後に炉内に導かれる搬入工程と、
炉内における前記半導体ウェハの熱処理工程と、
前記半導体ウェハが配列された前記支持部材において熱容量の大きい材質の方から先に炉外に導かれ、熱容量の小さい材質の方が後に炉外に導かれる搬出工程と、
を具備したことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記半導体ウェハのうち、製品にするものとは異なるダミーウェハが含まれていることを特徴とする請求項３または４記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記［請求項３］〜［請求項５］いずれかに記載の半導体装置の製造方法を用いて実現されることを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置製造に係り、特に複数の半導体ウェハを同時に熱処理する横型または縦型の熱処理炉に用いられる半導体ウェハ支持ボート、半導体装置の製造方法及び半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置製造に利用される熱処理炉は、反応チューブ内に複数のウェハを収容し、温度とガスの流量の制御によって複数ウェハを同時に熱処理する装置である。熱処理炉には、反応チューブやヒータを横に配置した横型熱処理炉と、反応チューブやヒータを縦に配置した縦型熱処理炉とがある。今日では縦型熱処理炉が主流となっているが、横型熱処理炉を用いて生産しているラインも少なくない。
【０００３】
図７は従来の横型熱処理炉用ボートの要部を示し、横方向からの概観図である。横型熱処理炉用ボートＢＴ１００は、所定枚数の半導体ウェハＷａｆが装填され図示しない反応チューブに挿入され、ウェハと共に熱処理雰囲気に晒されるものである。
【０００４】
石英製の支持部材Ｑ１０１は、複数（例えば４本）でウェハを支持するものである。それぞれ適当なウェハ収容溝Ｇ１０２を有しており、半導体ウェハＷａｆが１枚ずつ装填されるようになっている。すなわち、支持部材Ｑ１０１はそれぞれ所定間隔で設けられたウェハ収容溝Ｇ１０２に各々ウェハＷａｆが装填されて配列されるようになっている。このようにして半導体ウェハは所定枚数分同時に熱処理される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記構成の横型熱処理炉用ボートＢＴ１００では、例えば炉内に先に搬入される一端側と後から入る他端側とではウェハＷａｆに対する熱履歴が異なる。そこで温度差、熱容量の調整用として、ダミーウェハを挿入する。炉内に先に搬入される一端側におけるダミーウェハの枚数を多く、後から入る他端側には少ない枚数で対処する方法もある。
【０００６】
ダミーウェハを数多く入れると、熱処理中、ダミーウェハがパーティクルの発生原因となり問題である。割れる危険性もあり製品への悪影響が懸念される。ダミーウェハを少ない枚数にすると、ボート一端側と末端側にあるウェハにおいて結晶状態など膜質が著しく異なる場合があり、少なくできない。
【０００７】
本発明は上記のような事情を考慮してなされたもので、同時に熱処理される複数の半導体ウェハにおいて均一性に優れた処理を実現する半導体ウェハ支持ボート、半導体装置の製造方法及び半導体装置を提供しようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の［請求項１］に係る半導体ウェハ支持ボートは、
複数の半導体ウェハがそれぞれ導かれる溝と、
前記溝の配列を伴う一端から他端に亘って断面積を異ならせた支持部材と、
を具備したことを特徴とする。
【０００９】
本発明の［請求項２］に係る半導体ウェハ支持ボートは、
複数の半導体ウェハがそれぞれ導かれる溝と、
前記溝の配列を伴う一端から他端に至る所定領域で少なくとも熱容量の異なる材質に切り替えられた支持部材と、
を具備したことを特徴とする。
【００１０】
上記本発明の［請求項１］または［請求項２］に係る半導体ウェハ支持ボートによれば、支持部材の断面積を異ならせる、あるいは異なる材質とすることにより、支持部材自体で一端側から他端側の熱容量の差異を等しい方向に調整することができる。
【００１１】
本発明の［請求項３］に係る半導体装置の製造方法は、
複数の半導体ウェハがそれぞれ導かれる溝の配列を伴い、一端から他端に亘って断面積を異ならせた支持部材を有する半導体ウェハ支持ボートを利用し半導体ウェハを炉内で熱処理する方法に関し、
前記半導体ウェハが配列された前記支持部材において断面積の小さい方から先に炉内に導かれ、断面積の大きい方が後に炉内に導かれる搬入工程と、
炉内における前記半導体ウェハの熱処理工程と、
前記半導体ウェハが配列された前記支持部材において断面積の大きい方から先に炉外に導かれ、断面積の小さい方が後に炉外に導かれる搬出工程と、
を具備したことを特徴とする。
【００１２】
本発明の［請求項４］に係る半導体装置の製造方法は、
複数の半導体ウェハがそれぞれ導かれる溝の配列を伴い、一端から他端に至る所定領域で少なくとも熱容量の異なる材質に切り替えられた支持部材を有する半導体ウェハ支持ボートを利用し半導体ウェハを炉内で熱処理する方法に関し、
前記半導体ウェハが配列された前記支持部材において熱容量の小さい材質の方から先に炉内に導かれ、熱容量の大きい材質の方が後に炉内に導かれる搬入工程と、
炉内における前記半導体ウェハの熱処理工程と、
前記半導体ウェハが配列された前記支持部材において熱容量の大きい材質の方から先に炉外に導かれ、熱容量の小さい材質の方が後に炉外に導かれる搬出工程と、
を具備したことを特徴とする。
【００１３】
本発明の［請求項５］に係る半導体装置の製造方法は、［請求項３］または［請求項４］に従属され、
前記半導体ウェハのうち、製品にするものとは異なるダミーウェハが含まれていることを特徴とする。ダミーウェハの枚数を削減することができる。
【００１４】
本発明の［請求項６］に係る半導体装置は、
前記［請求項３］〜［請求項５］いずれかに記載の半導体装置の製造方法を用いて実現されることを特徴とする。膜厚均一性に優れた半導体装置の量産に寄与する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第１実施形態に係る横型熱処理炉用ボートの要部を示し、（ａ）は側面方向の概観図、（ｂ）は（ａ）中の１Ｂ−１Ｂ断面図、（ｃ）は（ａ）中の１Ｃ−１Ｃ断面図、（ｄ）は（ａ）中の１Ｄ−１Ｄ断面図を示す。横型熱処理炉用ボートＢＴ１は、所定の溝各々に対応するように所定枚数の半導体ウェハＷａｆを装填し、図示しない反応チューブに挿入され、ウェハと共に熱処理に晒されるものである。
【００１６】
上記ボートＢＴ１は、石英製ボート部材Ｑ１１〜Ｑ１４を有し、実質的に半導体ウェハＷａｆを支持する。ダミーウェハ装填領域ＤＷを設けてもよい。その際、従来に比べ少ない枚数分で成膜均一性に対して優れた効果を発揮する。すなわち、ボート部材Ｑ１１〜Ｑ１４それぞれは、半導体ウェハＷａｆを導き入れるウェハ収容溝Ｇ１の配列を伴い、一端から他端に亘って断面積を異ならせてある。
ここでは、炉内に先に入る一端から後に入る他端に亘って徐々に厚みＴ１を厚くしている。Ｑ１１〜Ｑ１４それぞれのボート部材は実質的に同じ形状で、かつウェハ収容溝Ｇ１の大きさは各ボート部材全ての領域で同じにする構成が望ましい。
【００１７】
上記第１実施形態に係る横型熱処理炉用ボートＢＴ１の構成によれば、支持部材の断面積を異ならせることにより、支持部材自体で一端側から他端側の熱容量の差異が小さくなる方向に調整することができる。これにより、同時に処理する半導体ウェハに対し、膜質等、均一性が改善される。例えば、ポリシリコン層をＣＶＤ形成する場合、炉内前方または後方いずれの被処理ウェハに対しても安定した抵抗値の成膜がなされ、均一化され易い。また、パーティクルの原因となるダミーウェハの投入もより少なくでき、パーティクルの削減に寄与する。
【００１８】
上記第１実施形態においては横型熱処理炉用ボートＢＴ１の構成を示したが、これに限らず、縦型熱処理炉用ボートに採用してもよい。
図２（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第２実施形態に係る縦型熱処理炉用ボートの要部を示し、（ａ）は側面方向の概観図、（ｂ）は（ａ）中の２Ｂ−２Ｂ断面図、（ｃ）は（ａ）中の２Ｃ−２Ｃ断面図、（ｄ）は（ａ）中の２Ｄ−２Ｄ断面図を示す。縦型熱処理炉用ボートＢＴ２は、所定の溝各々に対応するように所定枚数の半導体ウェハＷａｆを装填し、図示しない反応チューブに挿入され、ウェハと共に熱処理に晒されるものである。実質的に半導体ウェハＷａｆを支持する石英製ボート部材Ｑ２１〜Ｑ２４それぞれは、半導体ウェハＷａｆを導き入れるウェハ収容溝Ｇ２の配列を伴い、一端から他端に亘って断面積を異ならせてある。
第１実施形態と同様に、炉内に先に入る一端から後に入る他端に亘って徐々に厚みＴ２を厚くしている。Ｑ２１〜Ｑ２４それぞれのボート部材は実質的に同じ形状で、かつウェハ収容溝Ｇ２の大きさは各ボート部材全ての領域で同じにする構成が望ましい。ダミーウェハ装填領域ＤＷを設けてもよい。その際、従来に比べ少ない枚数分で成膜均一性に対して優れた効果を発揮する。
【００１９】
上記第２実施形態に係る縦型熱処理炉用ボートＢＴ２の構成においても、前記第１実施形態と同様の効果が得られる。すなわち、支持部材自体で一端側から他端側の熱容量の差異が小さくなる方向に調整し、同時に処理する半導体ウェハの成膜均一性を図ることができる。ダミーウェハの投入もより少なくでき、パーティクルの削減に寄与する。
【００２０】
図３（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第３実施形態に係る横型熱処理炉用ボートの要部を示し、（ａ）は側面方向の概観図、（ｂ）は（ａ）中の３Ｂ−３Ｂ断面図、（ｃ）は（ａ）中の３Ｃ−３Ｃ断面図を示す。横型熱処理炉用ボートＢＴ３は、所定枚数の半導体ウェハを装填し図示しない反応チューブに挿入され、ウェハと共に熱処理に晒されるものである。
【００２１】
上記ボートＢＴ３は、ボート部材Ｑ３１〜Ｑ３４を有し、実質的に半導体ウェハＷａｆを支持する。ダミーウェハ装填領域ＤＷを設けてもよい。その際、従来に比べ少ない枚数分で成膜均一性に対して優れた効果を発揮する。すなわち、Ｑ３１〜Ｑ３４それぞれは、半導体ウェハＷａｆを導き入れるウェハ収容溝Ｇ３の配列を伴い、一端から他端に至る所定領域で少なくとも熱容量の異なる材質に切り替えられている。ここでは、炉内に先に入る一端側から所定距離ｄ１は石英製、後から炉内に入る他端側から所定距離ｄ２はＳｉＣ（炭化ケイ素）製で構成される。Ｑ３１〜Ｑ３４それぞれのボート部材は実質的に同じ構造で、ウェハ収容溝Ｇ３の大きさは各ボート部材全ての領域で同じにする構成が望ましい。
【００２２】
上記第３実施形態に係る横型熱処理炉用ボートＢＴ３の構成によれば、支持部材の材料を途中で変えて熱容量を異ならせることにより、支持部材自体で一端側から他端側の熱容量の差異が小さくなる方向に調整することができる。これにより、同時に処理する半導体ウェハに対し、膜質等、均一性が改善される。例えば、ポリシリコン層をＣＶＤ形成する場合、炉内前方または後方いずれの被処理ウェハに対しても安定した抵抗値の成膜がなされ、均一化され易い。また、パーティクルの原因となるダミーウェハの投入もより少なくでき、パーティクルの削減に寄与する。
【００２３】
上記第３実施形態においては横型熱処理炉用ボートＢＴ３の構成を示したが、これに限らず、縦型熱処理炉用ボートに採用してもよい。
図４（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第４実施形態に係る縦型熱処理炉用ボートの要部を示し、（ａ）は側面方向の概観図、（ｂ）は（ａ）中の４Ｂ−４Ｂ断面図、（ｃ）は（ａ）中の４Ｃ−４Ｃ断面図を示す。縦型熱処理炉用ボートＢＴ４は、所定の溝各々に対応するように所定枚数の半導体ウェハＷａｆを装填し、図示しない反応チューブに挿入され、ウェハと共に熱処理に晒されるものである。実質的に半導体ウェハＷａｆを支持するボート部材Ｑ４１〜Ｑ４４それぞれは、半導体ウェハＷａｆを導き入れるウェハ収容溝Ｇ４の配列を伴い、一端から他端に至る所定領域で少なくとも熱容量の異なる材質に切り替えられている。ここでは、炉内に先に入る一端側から所定距離ｈ１は石英製、後から炉内に入る他端側から所定距離ｈ２はＳｉＣ製で構成される。Ｑ４１〜Ｑ４４それぞれのボート部材は実質的に同じ構造で、ウェハ収容溝Ｇ４の大きさは各ボート部材全ての領域で同じにする構成が望ましい。ダミーウェハ装填領域ＤＷを設けてもよい。その際、従来に比べ少ない枚数分で成膜均一性に対して優れた効果を発揮する。
【００２４】
上記第４実施形態に係る縦型熱処理炉用ボートＢＴ４の構成においても、前記第３実施形態と同様の効果が得られる。すなわち、支持部材自体で一端側から他端側の熱容量の差異が小さくなる方向に調整し、同時に処理する半導体ウェハの成膜均一性を図ることができる。ダミーウェハの投入もより少なくでき、パーティクルの削減に寄与する。
【００２５】
図５は、第５実施形態に係る、前記図１の横型熱処理炉用ボートＢＴ１を利用した半導体装置の製造方法を示す概略図である。すなわち、搬入工程Ｓ１１は、半導体ウェハＷａｆが配列された支持部材において断面積の小さい方から先に炉内、すなわち反応チューブ内に導かれ、断面積の大きい方が後に導かれる。その後、反応チューブ内において減圧そして所定のガスが供給され、半導体ウェハの熱処理工程が終了する。搬出工程Ｓ１２は、半導体ウェハＷａｆが配列された支持部材において断面積の大きい方から先に炉外、すなわち反応チューブ外へと導かれ、断面積の小さい方が後に反応チューブ外へ導かれる。
【００２６】
上記第５実施形態に係る半導体装置の製造方法によれば、製品への影響が懸念される搬入、搬出において費やされる時間は長くても、ボートにより熱容量が調整されるので、製品への影響は少なくできる。これにより、同時に処理する半導体ウェハに対し、膜質等、均一性が改善される。また、パーティクルの原因となるダミーウェハの投入もより少なくできるので、パーティクルの削減に寄与する。また、前記図２の縦型熱処理炉用ボートＢＴ２を利用した半導体装置の製造方法も同様の効果が得られる。これにより、膜厚均一性に優れた高信頼性の半導体装置の量産に寄与する。
【００２７】
図６は、第６実施形態に係る、前記図４の縦型熱処理炉用ボートＢＴ４を利用した半導体装置の製造方法を示す概略図である。すなわち、搬入工程Ｓ４１は、半導体ウェハＷａｆが配列された支持部材において熱容量の小さい材質の方から先に炉内、すなわち反応チューブ内に導かれ、熱容量の大きい材質の方が後に導かれる。その後、反応チューブ内において減圧そして所定のガスが供給され、半導体ウェハの熱処理工程が終了する。搬出工程Ｓ４２は、半導体ウェハＷａｆが配列された支持部材において熱容量の大きい材質の方から先に炉外、すなわち反応チューブ外へと導かれ、熱容量の小さい材質の方が後に反応チューブ外へ導かれる。
【００２８】
上記第６実施形態に係る半導体装置の製造方法によれば、製品への影響が懸念される搬入、搬出において費やされる時間は長くても、ボートにより熱容量が調整されるので、製品への影響は少なくできる。これにより、同時に処理する半導体ウェハに対し、膜質等、均一性が改善される。また、パーティクルの原因となるダミーウェハの投入もより少なくできるので、パーティクルの削減に寄与する。また、前記図３の横型熱処理炉用ボートＢＴ３を利用した半導体装置の製造方法も同様の効果が得られる。これにより、膜厚均一性に優れた高信頼性の半導体装置の量産に寄与する。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、支持部材の断面積を異ならせる、あるいは異なる材質とすることにより、支持部材自体で一端側から他端側の熱容量の差異を等しい方向に調整することができる。これにより、同時に処理する半導体ウェハに対し、膜質等、均一性が改善される。また、パーティクルの原因となるダミーウェハの投入枚数を削減することができる。これにより、膜厚均一性に優れた高信頼性の半導体装置の量産に寄与する。この結果、同時に熱処理される複数の半導体ウェハにおいて均一性に優れた処理を実現する半導体ウェハ支持ボート、半導体装置の製造方法及び半導体装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第１実施形態に係る横型熱処理炉用ボートの要部を示し、（ａ）は側部方向の概観図、（ｂ）は（ａ）中の１Ｂ−１Ｂ断面図、（ｃ）は（ａ）中の１Ｃ−１Ｃ断面図、（ｄ）は（ａ）中の１Ｄ−１Ｄ断面図を示す。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第２実施形態に係る縦型熱処理炉用ボートの要部を示し、（ａ）は側面方向の概観図、（ｂ）は（ａ）中の２Ｂ−２Ｂ断面図、（ｃ）は（ａ）中の２Ｃ−２Ｃ断面図、（ｄ）は（ａ）中の２Ｄ−２Ｄ断面図を示す。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第３実施形態に係る横型熱処理炉用ボートの要部を示し、（ａ）は側面方向の概観図、（ｂ）は（ａ）中の３Ｂ−３Ｂ断面図、（ｃ）は（ａ）中の３Ｃ−３Ｃ断面図を示す。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の第４実施形態に係る縦型熱処理炉用ボートの要部を示し、（ａ）は側面方向の概観図、（ｂ）は（ａ）中の４Ｂ−４Ｂ断面図、（ｃ）は（ａ）中の４Ｃ−４Ｃ断面図を示す。
【図５】第５実施形態に係る、前記図１の横型熱処理炉用ボートを利用した半導体装置の製造方法を示す概略図である。
【図６】第６実施形態に係る、前記図４の横型熱処理炉用ボートを利用した半導体装置の製造方法を示す概略図である。
【図７】従来の横型熱処理炉用ボートの要部を示し、横方向からみた断面図である。
【符号の説明】
ＢＴ１，ＢＴ３，ＢＴ１００…横型熱処理炉用ボート
ＢＴ２，ＢＴ４…縦型熱処理炉用ボート
Ｑ１１〜Ｑ１４，Ｑ２１〜Ｑ２４…石英製ボート部材
Ｑ３１〜Ｑ３４，Ｑ４１〜Ｑ４４…ボート部材
Ｑ１０１…支持部材
Ｇ１〜Ｇ４，Ｇ１０２…ウェハ収容溝
Ｓ１１，Ｓ２１…搬入工程
Ｓ１２，Ｓ２２…搬出工程
Ｗａｆ…半導体ウェハ
ＤＷ…ダミーウェハ装填領域
【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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