(57)【要約】 【課題】熱処理時に、垂直配置のウェーハの熱膨張やボート自体の熱変形等に応じてウェーハの支持手段が揺動等する可動構造により、ウェーハのスリップの発生を防止して、高品位のウェーハを量産する熱処理用ボートを提供する。【解決手段】可動構造をなす揺動体２が、ウェーハ１の下方縁部１ａを当接して支持する溝４付きの直線状の揺動杆３と、その揺動杆３の前後に各々つづく前方腕部５と後方腕部６とより成り、当後の腕部５、６が、ボートＡを構成する前後の正面板１０と背面板１１にそれぞれ引っ掛けられ、揺動杆３の溝４の底面４ａ上に垂直状態で支持されるウェーハ１の自重や熱処理時の熱膨張、ボートＡ自体の熱変形に応じて、揺動体２がウェーハ１の円周方向Ｋに揺動して変位自在に構成した。【選択図】       図１
2005228876.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
縦型熱処理装置又は横型熱処理装置の炉心管内で、垂直配置の半導体ウェーハを下方から支持するボートであって、
熱処理時の前記ウェーハの熱膨張やボート自体の熱変形等に応じて変位する可動構造が、当該ボートの下方部に形成されていることを特徴とする、縦型及び横型熱処理用ボート。
【請求項２】
縦型熱処理装置又は横型熱処理装置の炉心管内で、垂直配置の半導体ウェーハを下方から支持するボートであって、
前記垂直配置のウェーハに対し直交する配置で揺動体が設けられ、その揺動体の上に垂直状態で支持されるウェーハの自重や熱処理時の熱膨張、ボート自体の熱変形に応じて、前記揺動体がウェーハの円周方向に揺動して変位自在な可動構造が、当該ボートの下方部に形成されていることを特徴とする、縦型及び横型熱処理用ボート。
【請求項３】
可動構造をなす揺動体は、ウェーハの下方縁部を当接して支持する溝付きの直線状の揺動杆と、その揺動杆の前後に各々つづく前方腕部と後方腕部とより成り、当該前後の腕部が、ボートを構成する前後の正面板と背面板にそれぞれ引っ掛けられており、揺動杆の溝の底面上に垂直状態で支持されるウェーハの自重や熱処理時の熱膨張、ボート自体の熱変形に応じて、当該揺動体がウェーハの円周方向に揺動して変位自在に構成されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載した縦型及び横型熱処理用ボート。
【請求項４】
揺動体が１本又は複数本設けられていることを特徴とする、請求項２又は３に記載した縦型及び横型熱処理用ボート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、縦型及び横型熱処理用ボートに属し、さらに云えば、垂直配置の大口径の半導体ウェーハ（以下、単にウェーハということがある。）を支持して縦型熱処理装置又は横型熱処理装置の炉心管に装着され、多数枚の大口径ウェーハの同時熱処理に適したボートの技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体ウェーハの熱処理に際し、同ウェーハを支持するいわゆる横型ボートとしては、２枚の板部と、その板部を結ぶ４本のウェーハ支持棒とで構成された剛体構造となっており、前記支持棒に形成された溝部に、垂直に配置されたウェーハの下端縁部を嵌め込んで支持するタイプのものが公知に属する（図示は省略）。
【０００３】
例えば、特開平１０−２７０５３６号公報には、少なくとも２個の側板と３又は４個の支持棒からなり、前記支持棒を水平に配して、ウェハ面を垂直に保持する横型ボートであって、前記支持棒には多数の溝部が形成され、これら溝部のうち少なくとも底部に位置する支持棒に形成された溝部の底面が直線形状である横型ボートが記載されている。
【特許文献１】特開平１０−２７０５３６号公開特許公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記公報記載の横型ボートによれば、ウェハは溝部の直線部分における接点位置の面と常に接触し、ウェハ径にばらつきがあったり、ウェハが溝部に偏って挿入された際にも、エッジに接触することがなく、かかる点でのスリップ発生の抑制に寄与している技術といえる。
【０００５】
しかし、下方の支持棒を含む全ての支持棒が２枚の側板に固定されている、いわば剛体構造である従来一般の横型ボートは、熱処理時にウェーハが熱膨張すると、ウェーハの下方縁部は支持棒に集中してストレス（負荷）がかかり、その点でのスリップの発生には対処できない。
【０００６】
より具体的には、ボート全体が剛体構造の従来のボートにおいては、熱処理中にボート自体が歪んだり、よじれるといったボート変形も生じ、ウェーハに応力がかかってスリップが発生する。また、熱膨張係数の違うＳｉＣ製ボートとシリコンウェーハが、熱処理中に擦れてウェーハにキズが入ることもスリップ発生の要因といえる。
【０００７】
このように従来のボートは、熱処理時に上記態様のウェーハ変形やボート変形に伴って生じるスリップを効果的に防止する構造となっておらず、この点が解決すべき課題とされている。
【０００８】
したがって、本発明の目的は、熱処理時に、垂直状態で支持されているウェーハの熱膨張やボート自体の熱変形等に応じてウェーハの支持手段が揺動等する可動構造を創作し、応力を分散する構造を実現し、又はボート変形（歪み）や熱膨張係数の違いを無視できる構造を実現し、その結果、ウェーハのスリップの発生を防止して、高品位のウェーハを量産する縦型及び横型熱処理用ボートを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１記載の発明の縦型及び横型熱処理用ボートは、縦型熱処理装置又は横型熱処理装置の炉心管内で、垂直配置の半導体ウェーハ１を下方から支持するボートＡであって、
熱処理時の前記ウェーハ１の熱膨張やボートＡ自体の熱変形等に応じて変位する可動構造Ｙを、当該ボートＡの下方部に形成したことを特徴とする。
【００１０】
請求項２記載の発明の縦型及び横型熱処理用ボートは、縦型熱処理装置又は横型熱処理装置の炉心管内で、垂直配置の半導体ウェーハ１を下方から支持するボートＡであって、
前記垂直配置のウェーハ１に対し直交する配置で揺動体２を設け、その揺動体２の上に垂直状態で支持するウェーハ１の自重や熱処理時の熱膨張、ボートＡ自体の熱変形に応じて、前記揺動体２がウェーハ１の円周方向Ｋに揺動して変位自在な可動構造を、当該ボートＡの下方部に形成したことを特徴とする。
【００１１】
請求項３記載の発明の縦型及び横型熱処理用ボートは、前記揺動体２が、ウェーハ１の下方縁部１ａを当接して支持する溝４付きの直線状の揺動杆３と、その揺動杆３の前後に各々つづく前方腕部５と後方腕部６とより成り、当該前後の腕部５、６を、ボートＡを構成する前後の正面板１０と背面板１１にそれぞれ引っ掛け、揺動杆３の溝４の底面４ａ上に垂直状態で支持されるウェーハ１の自重や熱処理時の熱膨張、ボートＡ自体の熱変形に応じて、当該揺動体２をウェーハ１の円周方向Ｋに揺動して変位自在に構成したことを特徴とする。
【００１２】
請求項４記載の発明の縦型及び横型熱処理用ボートは、前記揺動体２を１本又は複数本設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１〜４記載の発明の縦型及び横型熱処理用ボートは、その下方部に、可動構造の代表例として揺動体が設けられている。つまり、垂直配置のウェーハに対し直交する配置で揺動体が設けられ、その揺動体上に垂直状態で支持されるウェーハの自重や熱処理時の熱膨張、ボート自体の熱変形等に応じて、揺動体がウェーハの円周方向に揺動して変位自在な可動構造が形成されているため、熱処理時に熱膨張したウェーハの下方縁部が一箇所に集中してストレスがかかることなく分散し、スリップの発生を回避する。
【００１４】
すなわち、半導体ウェーハが熱処理され、その円周方向に膨張し、揺動体が突っ張るように加圧されると、揺動体がその圧力の加わり方が少ない方向、即ちウェーハの円周方向（外周縁部の方向）へと退避するように動き、応力が分散して低減される。よってウェーハと揺動体（溝）との接触箇所にストレスが集中しない。また、揺動体が揺動自在なので、熱処理中にボート自体が歪むといったボート変形も生じない。したがって、ウェーハのスリップの発生が防止されて歩留まりが向上し、高品質で経済的な大口径のウェーハの量産に多大に貢献する。
【００１５】
また、請求項３、４記載の発明によれば、可動構造を形成する揺動体が直線状の揺動杆と、その揺動杆の前後につづく前方腕部と後方腕部とより成って経済的であり、既存のボートを少し改良するだけで、その正面板と背面板に、揺動体の前後の腕部をそれぞれ引っ掛けて後付けできる利便性にも優れている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
請求項１〜４記載の本発明の縦型及び横型熱処理用ボートは、半導体ウェーハの超高温熱処理、特にはアルゴンアニールや水素アニールにおいて好適に実施される。また、ＳＩＭＯＸウェーハ製作時に実施されるアニール方法にも実施可能である。なお、以下、ウェーハ１は、３００ｍｍ口径のものを例に説明するが、２００ｍｍ口径のウェーハや３００ｍｍを超える口径のウェーハに対しても同様に実施可能である。
【００１７】
図１は本発明の縦型及び横型熱処理用ボートの全体図を示している。この半導体ウェーハ１・・・を支持するボートＡは、図示を省略した横型の熱処理装置のみならず、縦型の熱処理装置においても好適に実施され、各熱処理装置の電気炉に炉心管が装着され、その炉心管内で熱処理が施される垂直配置のウェーハ１を、下方から支持するＳｉＣ製支持具である。１３５０〜１３９０℃以上の超高温の熱処理に対応可能である。基本的には、当該ボートＡの中空内側の下方部に、請求項１、２記載のように、垂直配置のウェーハ１の自重や同ウェーハ１の熱処理時におけるウェーハ１の円周方向Ｋへの膨張変位、さらにはボートＡ自体の熱変形等に応じて変位する可動構造Ｙが形成されている（図２、図３参照）。
【００１８】
また、このボートＡは、前後に起立する正面板１０と平面板１１の左右の上方内側同士をそれぞれ連結する上方連結杆を兼用する棒状の上方ガイド杆７と、当該正面板１０と平面板１１の左右の下方内側同士をそれぞれ連結する棒状の下方連結杆９とで骨格が形成されている。前記上方ガイド杆７の内側面には、ウェーハ１の左右端部を拘束して転倒を防止するガイド溝８が所定のピッチで多数設けられている。但し、このガイド溝８を設けない形態も実施可能である。
【００１９】
正面板１０と平面板１１は、正面方向視形状がＵ字状（又は凹状）に形成されている。上方ガイド杆７及び下方連結杆８の長さは、例えば約３００ｍｍほどである。前記正面板１０と背面板１１に、平行で且つ近接しない配置で２本の揺動体２、２がそれぞれ架け亘って設けられている。揺動体２の本数はこのように２本が好適であるが、１本又は３本以上の複数本であってもよい（請求項４）。
【００２０】
図４は揺動体２の全体図を示している。この揺動体２は、薄肉で直線状の揺動杆３と、その揺動杆３の前後に各々連結してつづく前方腕部５と後方腕部６とで構成されている。
【００２１】
前記揺動杆３の上部には、垂直方向に配置された多数のウェーハ１の下方縁部１ａを支持できるように、起立状態の個々のウェーハ１…を同心上に多数整列し当該ウェーハ１の下方縁部１ａが直接当接する底面４ａを有する溝４が、短い一定のピッチ間隔をあけて１００個所形成されている。但し、この溝４に限定されず、支持できる手段であればよい。かくして、この支持具Ａは、１００枚のウェーハ１・・・を各々垂直方向に起立させて熱処理できる（図５、図６）。
【００２２】
また、前方腕部５と後方腕部６は、側面方向視形状が逆Ｌ字状に形成され、それぞれ水平状の引掛け部５ａ、６ａと、その内端に垂直方向につづく垂直部５ｂ、６ｂとより成り、前記引掛け部５ａ、６ａがそれぞれ正面板１０と背面板１１の上縁に内側から引っ掛けられている。但し、揺動体２の前後は、前記引掛け部５ａ、６ａの代わりに、図示を省略した丸棒で形成し、その丸棒を正面板１０と背面板１１において図示を省略した貫通孔又は内側凹部に嵌め込むこと等による可動構造として実施してもよい。
【００２３】
かくして、揺動杆３の溝４（底面４ａ）上に垂直状態で支持されるウェーハ１の自重や熱処理による熱膨張又はボートＡ自体の熱変形等に応じて、揺動体２がウェーハ１の円周方向Ｋに揺動する変位自在な構成となっている（請求項２、３）。
【００２４】
したがって、まず、各ウェーハ１の下方縁部１ａ・・・が垂直配置で２本の揺動体２、２の溝４、４に載置されると、ウェーハ１の自重で揺動体２、２は、図２中符号Ｎで示したボートの外側方向に揺れるように変位し、図３図示例の如く、ハの字状に開かれた状態となる。かかる状態で熱処理されると、各ウェーハ１・・・が熱膨張し、揺動体２（溝４）が突っ張るように加圧されると、揺動体２がストレスのかかりにくいウェーハ１の円周方向Ｋ（図３）、つまり図２の符号Ｎ方向へと更に避げるように揺動する。また、ボートＡ自体の熱変形や熱膨張係数の違い（ＳｉＣとシリコン）をも許容すべく揺動して変位する。なお、異なる材質の熱膨張係数によっては、図２の符号ＮとＴ方向への揺動の仕方が異なることがある。
【００２５】
よって応力が分散して低減され、ウェーハ１と揺動体２（溝４）との接触箇所Ｐ（図６、図１、図３）にストレスが集中せず、スリップの発生を効果的に防止することができる。また、ウェーハ１の熱収縮時にも、図２に符号Ｔで示したボートの内側方向（円周方向Ｋ）に、揺動体２は揺動変位するので、ウェーハ１の内部応力が分散し、接触箇所Ｐにストレスが集中せず、スリップの発生は抑止される。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】縦型及び横型熱処理用ボートの全体斜視図である。
【００２７】
【図２】縦型及び横型熱処理用ボートの正面図である。
【００２８】
【図３】ウェーハの支持及び熱処理時のボートを示した正面図である。
【００２９】
【図４】Ａ、Ｂは揺動体の側面図と正面図である。
【００３０】
【図５】ウェーハの支持状態を側面方向から示した一部省略断面図である。
【００３１】
【図６】図５のＱ部分におけるウェーハの支持状態を示した拡大図である。
【符号の説明】
【００３２】
Ａ      ボート
Ｙ      可動構造
Ｋ      円周方向
１      半導体ウェーハ
１ａ    下方縁部
２      揺動体
３      揺動杆
４      溝
４ａ    底面
５      前方腕部
６      後方腕部
７      上方ガイド杆
９      下方連結杆
１０    正面板
１１    背面板
【図１】
2005228876.tif 000003
【図２】
2005228876.tif 000004
【図３】
2005228876.tif 000005
【図４】
2005228876.tif 000006
【図５】
2005228876.tif 000007
【図６】
2005228876.tif 000008