(57)【要約】【課題】半導体ウェーハに自重により応力が発生するのを抑制し、半導体ウェーハに欠陥が生じない縦型ウェーハボートを提供する。【解決手段】本縦型ウェーハボートは、支柱３に設けた支持部４ａが半導体ウェーハＷの半径の０．６〜０．８倍の半径を有するドーナツ状領域内で該ドーナツ状領域を均等に４分割する位置に配され、かつ支持部４ａの平面度は５０μｍ以下である。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
底板と、この底板に立設された複数本の支柱と、この支柱に設けられ半導体ウェーハを４個の支持部で支持する支持部材と、前記支柱に取り付けられた天板からなる縦型ウェーハボートにおいて、前記支持部は半導体ウェーハの半径の０．６〜０．８倍の半径を有するドーナツ状領域内で該ドーナツ状領域を均等に４分割する位置に配され、かつ前記支持部の平面度は５０μｍ以下であることを特徴とする縦型ウェーハボート。
【請求項２】
前記支柱には同一面上に１個あるいは複数個の支持部が設けられることを特徴とする請求項１に記載の縦型ウェーハボート。
【請求項３】
前記底板、支柱、支持部材及び天板は、ＳｉＣあるいはＳｉＯ２からなることを特徴とする請求項１または２に記載の縦型ウェーハボート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は縦型ウェーハボートに係り、特にウェーハの支持構造を改良した縦型ウェーハボートに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体ウェーハ（以下、単にウェーハという。）は炉芯管内で酸化、拡散、析出等の各種の熱処理が施され、ウェーハの大径化に伴って、炉芯管、ウェーハ積載用のウェーハボート（以下、単にボートという。）などの熱処理炉の構成部材も大型化してその重量が増大していることから、縦型炉が広く用いられ、ボートも炉型に合わせて縦型のものが多く用いられている。
【０００３】
一般に縦型ボートは、基台に３本あるいは４本の支柱を立設し、この支柱の各々に支持部材を設けて、１枚のウェーハを３個あるいは４個の支持部材で支持し、ウェーハが間隙を有して積層するように同様の構造を持たせて、複数枚のウェーハを搭載できるようになっている。
【０００４】
このように３個あるいは４個の支持部材でウェーハを支持する構造では、ウェーハに自重により応力が発生し、この応力が大きい場合、ウェーハに欠陥が生じるおそれがある。
【０００５】
このような応力を低減する最も効果的な支持位置は、ウェーハ半径位置で７０％（以下、単にＲＲ０．７で表す。）の部位をリング状に支持することが知られている。
【０００６】
しかし、ウェーハの平面度や支持するウェーハボートの精度により、リング状の支持は困難である。
【０００７】
理論的には３点の支持は安定で見積もった以上の応力は発生しないため、低温域の半導体処理に多く利用される。しかし、高温域（例えば１１００℃以上）になると、３点支持ではどのように支持しても応力は欠陥発生応力の限度値を超える。
【０００８】
そのため、ウェーハを支持する点数を増やすボートが採用されている。しかしながら、実際の使用では、この様な３点以上の支持方式は欠陥の発生が不規則になっていることが確認されている。
【０００９】
その原因は、３点支持以上の支持状態では、ボートの精度により、実際にウェーハを３点以上の支持を実現しているか否かの問題がある。すなわち、ウェーハ支持点の面精度はウェーハ自体が変形を含んでいるため、意図的な制御ができず、不規則になっていた。
【００１０】
なお、半導体ウェーハを４点支持する縦型ボートに関しては、半導体ウェーハの外周部で支持する特許文献１に記載のボート、内部で支持する特許文献２に記載のボートが提案されている。
【特許文献１】特開２００５−１９７４８号公報
【特許文献２】特開２００５−８６１７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、半導体ウェーハに自重により応力が発生するのを抑制し、半導体ウェーハに欠陥が生じない縦型ウェー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】
上述した目的を達成するため、本発明に係る縦型ウェーハボートは、底板と、この底板に立設された複数本の支柱と、この支柱に設けられ半導体ウェーハを４個の支持部で支持する支持部材と、前記支柱に取り付けられた天板からなる縦型ウェーハボートにおいて、前記支持部は半導体ウェーハの半径の０．６〜０．８倍の半径を有するドーナツ状領域内で該ドーナツ状領域を均等に４分割する位置に配され、かつ前記支持部の平面度は５０μｍ以下であることを特徴とする。
【００１３】
すなわち、底板と、この底板に立設された複数本の支柱と、この支柱に設けられ半導体ウェーハを４個の支持部で支持する支持部材と、前記支柱に取り付けられた天板からなる縦型ウェーハボートにおいて、前記支持部は半導体ウェーハの半径の０．６〜０．８倍の半径を有する同心円状の領域内で、等間隔となるような位置に配され、かつ前記４個の支持部の平面度は５０μｍ以下であることを特徴とする。
【００１４】
なお、本発明で支持部の平面度とは、任意の３個の支持部によって形成される平面と残りの１個の支持部との距離のうち、最大のものを言う。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る縦型ウェーハボートによれば、半導体ウェーハに自重により応力が発生するのを抑制し、半導体ウェーハに欠陥が生じない縦型ウェーハボートを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の第１実施形態に係る縦型ウェーハボートについて添付図面を参照して説明する。
【００１７】
図１は本発明の第１実施形態に係る縦型ボートの斜視図、図２はそのウェーハ搭載状態を示す断面図である。
【００１８】
図１及び図２に示すように、本第１実施形態に係る縦型ボート１は、ＳｉＣあるいはＳｉＯ２製ボートであり、その構成要素はいずれもＳｉＣあるいはＳｉＯ２からなり、円板状の底板２と、この底板２に立設された複数本例えば４本の支柱３と、この支柱３に各々平面状に設けウェーハＷを支持する支持部材４と、支柱３に取り付けられた円板状の天板５からなる。
【００１９】
支持部材４にはウェーハＷと接触して支持する円弧状突条の支持部４ａが各々設けられ、いずれの支持部４ａもＲＲ０．６〜ＲＲ０．８倍の半径を有する同心円上に、この同心円を均等に４分割（９０°間隔）する位置に配され、４個の支持部４ａの平面度は５０μｍ以下である。
【００２０】
ボート１は４個の支持部材４（支持部４ａ）で形成される支持面が支柱３に沿い、間隙を有して複数面設けられ、同時に複数枚のウェーハを搭載可能になっている。
【００２１】
理論的には、ＲＲ０．６〜ＲＲ０．８（好ましくはＲＲ０．７）の位置で支持すると、自重により発生する応力は最低となるため、支持部４ａの位置はこの範囲にする必要がある。
【００２２】
平面は３点から構成されることから、上記ＲＲ０．７での３点支持状態を採用しているが、半導体ウェーハの３点支持では、半導体ウェーハの大型化に伴い、３点支持における応力は欠陥発生の応力を超えてしまう。特に高温熱処理（例えば、１１００℃以上）では欠陥が容易に発生する。そこで、ウェーハ支持点を多点にするボートも多数考えられ使用されているが、同時に精度の問題で多点支持を実現できていない。その結果、ウェーハに発生する欠陥が不規則に発生することが問題になる。
【００２３】
このような従来の問題は、図３（ａ）に示す本実施形態の構造のように、いずれの支持部４ａも半導体ウェーハＷの半径の例えばＲＲ０．７の位置に同心円上に９０°間隔で配置すると、半導体ウェーハの自重は４点に均等に分散されるようになる。
【００２４】
これにより、４点支持のウェーハボートは３点支持のウェーハボートに比べ、半導体ウェーハに発生する応力を小さくすることができる。
【００２５】
しかし、図３（ｂ）に示すように、実際には支持部の１点は半導体ウェーハに対して支持点として機能していない場合がある。この場合、他の支持部の３点が確定の支持となってしまう。このとき、半導体ウェーハを支持している３点の配置は、１２０°で均等に３点支持した状態に比べはるかに大きな応力値が生じる。これにより、ウェーハの欠陥が不規則に発生してしまう原因となっている。
【００２６】
そこで、本発明は、４点の支持状態に対してウェーハの変形を考慮し、半導体ウェーハの変形により４点支持状態を実現する支持構造である。
【００２７】
支持部のボートとの接触を考えると接触初期には３点の接触となるため、仮にウェーハが剛体であれば４点支持は不可能となる。しかし、現実には３００ｍｍウェーハは変形するため、第４点目の支持は、初期に支持していた３点と構成する平面の状態により支持の状態が異なることになる。つまり接触は３点＋αの支持状態となる。図４に示すように、そのボート支持の平面度とウェーハに発生する応力に一定の関係がある。ウェーハとボート寸法精度を合わせた値（すなわちウェーハ自体のワープとボート自体の平面度の合計値）が１００μｍ程度以下であれば、４点支持の発生応力σθは完全な３点支持である長爪ボートの発生応力σｒより抑えられている。しかし、１００μｍ以上ボートの支持精度が悪くなると、４点支持ボートの方が発生応力は高くなってしまう。
【００２８】
３００ｍｍ半導体ウェーハの場合、ウェーハ自体の平面度が５０μｍ程度であることより４点支持部平面精度が５０μｍ以下であれば、３点＋α支持状態が確実に実現でき、３点支持ウェーハボートよりもウェーハに発生する応力は小さくなる。
【００２９】
本第１実施形態の縦型ウェーハボートによれば、支持部はＲＲ０．６〜ＲＲ０．８の半径を有する同心円上に、この同心円を均等に４分割する位置に配され、かつ支持部の平面度は５０μｍ以下であるので、ウェーハに自重により応力が発生するのを抑制し、ウェーハに欠陥が生じない縦型ボートが実現される。
【００３０】
次に本発明の第２実施形態について説明する。
【００３１】
本第２実施形態は、第１実施形態が４本の支柱に支持部が設けられた支持部材を各々設けるのに対して、板状の支柱に溝状の支持部を形成するものである。
【００３２】
例えば、図５に示すように、本第２実施形態の縦型ボート１は、底板に立設される板状の支柱３には、溝状の支持部４ａが設けられ、この支持部４ａは支柱３の延長上に形成され、ＲＲ０．７を超えて僅かに中心方向に伸び、支持部４ａの平面度が５０μｍ以下になっている。
【００３３】
これにより、３点＋α支持状態が実現でき、３点支持ウェーハボートよりもウェーハに発生する応力は小さくなり、ウェーハに自重により応力が発生するのを抑制し、ウェーハに欠陥が生じない縦型ボートが実現される。
【００３４】
また、本発明の第３実施形態について説明する。
【００３５】
本第３実施形態は、第１実施形態が４本の支柱に支持部が設けられた支持部材を各々設けるのに対して、２本の支柱に２個の支持部を備えた１個の支持部材を各々設けるものである。
【００３６】
例えば、図６に示すように、本第３実施形態の縦型ボート１は、底板２に立設される２本の支柱３には、各々１個の略Ｃ字形状の支持部材４が設けられ、この支持部材４の両端近傍でＲＲ０．７の同心円上に９０°間隔で支持部４ａが配置される。
【００３７】
これにより、３点＋α支持状態が実現でき、３点支持ウェーハボートよりもウェーハに発生する応力は小さくなり、ウェーハに自重により応力が発生するのを抑制し、ウェーハに欠陥が生じない縦型ボートが実現される。
【実施例】
【００３８】
支持構造が異なる３００ｍｍ縦型ボートを想定し、数値シミュレーションにより、ウェーハに発生する応力を調べる。
【００３９】
（従来例）  図７に示す３本の爪でＲＲ０．７を支持する縦型ボートを想定した。  
結果：ウェーハに発生する径方向の応力は約２ＭＰａである。
【００４０】
（実施例）  図２に示すような４点支持、ＲＲ０．７、４点支持部平面精度が５０μｍ以下の縦型ボートを想定した。  
結果：ボートの精度は５０μｍ以下の場合にウェーハに発生する応力は４点支持で３点支持よりも小さく、径方向の応力は１ＭＰａ程度に低減される。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の第１実施形態の縦型ボートの斜視図。
【図２】本発明の第１実施形態の縦型ボートへのウェーハの載置状態を示す断面図。
【図３】４点支持の縦型ボートの支持説明図で、（ａ）はその設計状態、（ｂ）は実際の支持状態を示す。
【図４】３点支持と４点支持の縦型ボートの寸法精度と応力の相関線図。
【図５】本発明の第２実施形態の縦型ウェーハボートへのウェーハの載置状態を示す断面図。
【図６】本発明の第３実施形態の縦型ウェーハボートへのウェーハの載置状態を示す断面図。
【図７】従来の縦型ウェーハボートへのウェーハの載置状態を示す断面図。
【符号の説明】
【００４２】
１  縦型ボート
２  底板
３  支柱
４  支持部材
４ａ  支持部
５  天板
【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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