專利名稱:半導(dǎo)體處理用的立式晶舟及立式熱處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明所涉及的是對(duì)半導(dǎo)體晶片等的被處理基板進(jìn)行處理的半導(dǎo)體處理用的立式晶舟及立式熱處理裝置。此處所說的半導(dǎo)體處理是指，通過在類似于半導(dǎo)體晶片或液晶顯示器LCD(Liquid Crystal Display)的平面顯示器FPD(Flat Panel Display)所用的玻璃基板等的被處理基板上，按照規(guī)定的圖樣形成半導(dǎo)體層、絕緣層、導(dǎo)電層等，從而為在該被處理基板上制造半導(dǎo)體元件或包括與半導(dǎo)體元件相連接的配線、電極等構(gòu)件而實(shí)施的各種處理。
背景技術(shù)：
在制造半導(dǎo)體元件時(shí)，為了在被處理基板、例如半導(dǎo)體晶片上實(shí)施CVD(Chemical Vapor Deposition)、氧化、擴(kuò)散、改性、退火、蝕刻等處理，需要使用各類處理裝置。在這類處理裝置中，就有可對(duì)多枚晶片一次同時(shí)進(jìn)行熱處理的立式熱處理裝置。一般情況下，立式熱處理裝置都有用于容納晶片的密閉性的立式反應(yīng)管(處理容器)。裝載晶舟(load boat)形成在反應(yīng)管的底部，該晶舟通過為升降裝置所控制的可升降的蓋體，可有選擇性地進(jìn)行打開和關(guān)閉。在反應(yīng)管內(nèi)部，晶片由被稱之為晶舟的保持具、在相互間留有間隔地進(jìn)行層積的狀態(tài)下進(jìn)行保持。配設(shè)加熱爐使之包圍反應(yīng)管。
近年來，半導(dǎo)體晶片的直徑越來越大(例如，直徑達(dá)300mm)。因此在熱處理時(shí)，在晶舟(晶片熱處理用的立式晶舟)上晶片因自重應(yīng)力產(chǎn)生裂紋(slip)(結(jié)晶缺陷)等缺陷的可能性大大增加。而且，在熱處理時(shí)，由于在晶片的中央部與周邊部之間的溫度變化不同(周邊部的降溫速度快)，出現(xiàn)了處理的面內(nèi)均勻性下降的傾向。
在日本特開平9-237781號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)1)中，作為晶舟，公開了一種可用環(huán)狀支撐板對(duì)晶片周邊部進(jìn)行支撐的環(huán)形晶舟。在采用這種環(huán)形晶舟的情況下，由于晶片的周邊部的熱容量增大，因此可抑制周邊部的溫度變化，從而可達(dá)到溫度分布均勻化的目的。
在日本特開2002-231713號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)2)中，公開了一種被改變了結(jié)構(gòu)的環(huán)形晶舟。該公報(bào)中所公開的技術(shù)所依據(jù)的觀點(diǎn)是在環(huán)形晶舟中，由于晶片與環(huán)狀支撐板之間存在接觸，從而導(dǎo)致了晶片溫度分布的不均勻。因此，為了使晶片與環(huán)狀支撐板實(shí)現(xiàn)線性接觸，所以形成支撐板的上面使之朝向內(nèi)側(cè)或外側(cè)、向下方傾斜。
在日本特開2005-5379號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)3)中，也公開了一種被改變了結(jié)構(gòu)的環(huán)形晶舟。該公報(bào)中所公開的技術(shù)所依據(jù)的觀點(diǎn)是在環(huán)形晶舟中，由于晶片與環(huán)狀支撐板之間存在接觸，會(huì)在晶片上產(chǎn)生傷痕、裂紋(slip)等缺陷。因此，為了使晶片與環(huán)狀支撐板實(shí)現(xiàn)線性接觸，所以形成支撐板的上面使之朝向內(nèi)側(cè)或外側(cè)、向下方傾斜。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種能防止在半導(dǎo)體晶片等的被處理基板上產(chǎn)生裂紋等的缺陷的、半導(dǎo)體處理用的立式晶舟及立式熱處理裝置。
本發(fā)明的第1方面是一種半導(dǎo)體處理用的立式晶舟，其用于在對(duì)多個(gè)被處理基板實(shí)施熱處理時(shí)搭載上述多個(gè)被處理基板，其特征在于，包括固定部件；沿圓周方向留有間隔地固定在上述固定部件上的多個(gè)支柱；在高度方向上留有間隔地分別配設(shè)在上述多個(gè)支柱上的爪部；和用于分別支撐上述多個(gè)被處理基板的多個(gè)環(huán)狀支撐板，而各環(huán)狀支撐板被在上述多個(gè)支柱的同等高度位置上相對(duì)應(yīng)的多個(gè)爪部所保持，其中，上述環(huán)狀支撐板具有朝向中心、向下方傾斜的上面，而且設(shè)定上述上面的傾斜度使得在上述熱處理時(shí)，上述上面與各被處理基板的底面實(shí)現(xiàn)面接觸，并且與在上述熱處理時(shí)所產(chǎn)生的上述被處理基板的變形相匹配。
本發(fā)明的第2方面是一種半導(dǎo)體處理用的立式熱處理裝置，其用于對(duì)多個(gè)被處理基板同時(shí)進(jìn)行熱處理，其特征在于，包括容納上述多個(gè)被處理基板的反應(yīng)室；對(duì)上述反應(yīng)室進(jìn)行加熱的加熱器；為上述反應(yīng)室提供處理氣體的處理氣體供給系統(tǒng)；對(duì)上述反應(yīng)室內(nèi)部進(jìn)行排氣的排氣系統(tǒng)；和在上述反應(yīng)室內(nèi)搭載上述多個(gè)被處理基板用的半導(dǎo)體處理用的立式晶舟，其中，上述立式晶舟包括固定部件；沿圓周方向留有間隔地固定在上述固定部件上的多個(gè)支柱；在高度方向上留有間隔地分別配設(shè)在上述多個(gè)支柱上的爪部；和用于分別支撐上述多個(gè)被處理基板的多個(gè)環(huán)狀支撐板，而各環(huán)狀支撐板被在上述多個(gè)支柱的同等高度位置上相對(duì)應(yīng)的多個(gè)爪部所保持，其中，上述環(huán)狀支撐板具有朝向中心、向下方傾斜的上面，而且設(shè)定上述上面的傾斜度使得在上述熱處理時(shí)，上述上面與各被處理基板的底面實(shí)現(xiàn)面接觸，并且與在上述熱處理時(shí)所產(chǎn)生的上述被處理基板的變形相匹配。
在本發(fā)明的第1及第2方面中，上述環(huán)狀支撐板可在上述上面上具備溝槽。在上述溝槽內(nèi)，能夠形成在厚度方向上將上述環(huán)狀支撐板貫穿的孔。上述溝槽能夠?yàn)榄h(huán)狀。
本發(fā)明的其它目的及優(yōu)點(diǎn)將在下述實(shí)施方式中予以說明，通過下述詳細(xì)說明或者具體實(shí)施方式
，即可獲知它的部分目的以及優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明的目的及優(yōu)點(diǎn)將通過下述的具體實(shí)施方式
及其組合而獲知。
本發(fā)明的附圖用于表示本發(fā)明的具體實(shí)施方式
，加之上述的
發(fā)明內(nèi)容
的說明及下述的具體實(shí)施方式
的說明，以便對(duì)本發(fā)明的原則進(jìn)行更好的說明。
圖1是簡(jiǎn)單地表示本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體處理用的立式熱處理裝置的縱截面圖。
圖2A是在圖1所示裝置中使用的、晶片熱處理用的立式晶舟的平面圖。
圖2B是沿圖2A的IIB-IIB線的立式晶舟的截面圖。
圖3是表示在圖2A與圖2B中所示的立式晶舟上的支柱、支撐板和晶片三者間關(guān)系的部分橫斷面平面圖。
圖4是沿圖3中的IV-IV線的部分的截面圖。
圖5A是圖3中所示支撐板的平面圖。
圖5B是沿圖5A中VB-VB線的部分的截面圖。
圖6A是表示支撐板的傾斜的測(cè)量狀態(tài)的平面圖。
圖6B是表示支撐板的傾斜的測(cè)量結(jié)果的曲線圖。
圖7是表示其他的支撐板的傾斜的測(cè)量結(jié)果的曲線圖。
圖8A是對(duì)在使用立式晶舟的情況下，由晶片的自重應(yīng)力為原因而引起的問題進(jìn)行說明的截面圖。
圖8B是對(duì)在使用立式晶舟的情況下，由晶片的熱膨脹為原因而引起的問題進(jìn)行說明的截面圖。
具體實(shí)施方式本發(fā)明人在本發(fā)明的開發(fā)過程中，對(duì)在立式熱處理裝置中所發(fā)生的、與晶片熱處理用的立式晶舟相關(guān)的問題進(jìn)行了研究。結(jié)果，本發(fā)明人取得了如下所述的發(fā)現(xiàn)。
圖8A是對(duì)在使用立式晶舟的情況下，由晶片的自重應(yīng)力為原因而引起的問題進(jìn)行說明的截面圖。圖8B是對(duì)在使用立式晶舟的情況下，由晶片的熱膨脹為原因而引起的問題進(jìn)行說明的截面圖。在該立式晶舟中，在支撐板13的上面13a形成水平狀態(tài)。如果在支撐板13的上面放上晶片W，如圖8A所示，晶片W的中央部分就會(huì)因自重應(yīng)力向下發(fā)生彎曲。其結(jié)果，在與支撐板13的內(nèi)周周邊部相對(duì)應(yīng)的晶片W的部位(用×號(hào)表示)就會(huì)出現(xiàn)應(yīng)力集中的現(xiàn)象，從而容易產(chǎn)生或誘發(fā)裂紋等缺陷。而且，如圖8B所示，由于熱膨脹原因，在與支撐板13內(nèi)周周邊部相對(duì)應(yīng)的晶片W的部位(用×號(hào)表示)同樣也會(huì)出現(xiàn)應(yīng)力集中的現(xiàn)象，從而容易產(chǎn)生或誘發(fā)裂紋等缺陷。
在考慮到這類問題的基礎(chǔ)上，為抑制損傷、裂紋等缺陷及顆粒(particle)的產(chǎn)生，從減少晶片與支撐部之間的接觸面積的觀點(diǎn)出發(fā)，對(duì)傳統(tǒng)的立式晶舟進(jìn)行了改良。不過，這種改良雖然可以抑制因接觸而引起的損傷、顆粒等的發(fā)生，但是又產(chǎn)生了其他的問題，即、在熱處理時(shí)，由于晶片的自重應(yīng)力及熱膨脹等的熱負(fù)荷的原因，晶片在立式晶舟上會(huì)出現(xiàn)彎曲。由此，在晶片與支撐部相接觸的部位就會(huì)出現(xiàn)應(yīng)力集中的現(xiàn)象，結(jié)果就從此處首先開始誘發(fā)裂紋等缺陷。另外，如果設(shè)計(jì)成類似在上述專利文獻(xiàn)2和專利文獻(xiàn)3中所公開的環(huán)形晶舟那樣，使支撐板的上面朝向內(nèi)側(cè)、向下方傾斜，并使晶片與環(huán)狀支撐板進(jìn)行線接觸，那么在這種情況下就會(huì)出現(xiàn)應(yīng)力集中于晶片的周邊部位的現(xiàn)象，從而容易產(chǎn)生或誘發(fā)裂紋等的缺陷。
下面就參照附圖，對(duì)基于這種發(fā)現(xiàn)而構(gòu)成的本發(fā)明的實(shí)施方式予以說明。而且，在下述說明中，對(duì)具有大體相同的功能以及構(gòu)造的構(gòu)成要素標(biāo)注相同的符號(hào)，并僅在必要時(shí)進(jìn)行重復(fù)說明。
圖1是簡(jiǎn)單地表示本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的半導(dǎo)體處理用的立式熱處理裝置的縱截面圖。在圖1中，該處理裝置1作為通過CVD方法在被處理基板上形成薄膜的立式熱處理裝置而構(gòu)成。
在處理裝置1中配有將作為被處理基板的多枚半導(dǎo)體晶片W沿垂直方向留有間隔地裝入其中的、由例如石英材料制成的反應(yīng)管(處理容器)2。在圖示例中，反應(yīng)管2為具有內(nèi)管2a與外管2b的雙管結(jié)構(gòu)。不過，反應(yīng)管2也可以是只有外管的單管結(jié)構(gòu)。此外，在反應(yīng)管2的下部以密閉的方式連接著環(huán)狀的歧管5。在歧管5上，配設(shè)有將處理氣體或清洗用的不活性氣體(例如氮?dú)?N2))導(dǎo)入反應(yīng)管2內(nèi)的氣體導(dǎo)入管(氣體導(dǎo)入口)3。在反應(yīng)管2上，還配設(shè)有對(duì)反應(yīng)管2內(nèi)進(jìn)行排氣的排氣管(排氣口)4。
在氣體導(dǎo)入管3上連接處理氣體供給系統(tǒng)GS的配管。在排氣管4上連接具有可對(duì)反應(yīng)管2內(nèi)進(jìn)行減壓控制的真空泵或開度可調(diào)閥等的真空排氣系統(tǒng)ES的配管(排氣管)。歧管5被安裝在底板(未做圖示)上。在反應(yīng)管2的周圍設(shè)有可進(jìn)行加熱控制的圓筒狀的加熱器8，它可將反應(yīng)管2內(nèi)加熱到規(guī)定的溫度，例如300～1200℃的程度。
反應(yīng)管2下端的歧管5形成熱處理爐的爐口6。在熱處理爐的下方設(shè)有用來開關(guān)爐口6的蓋體7，該蓋體通過升降機(jī)關(guān)21可以上升或下降。蓋體7與歧管5的開口端接觸并密閉爐口6。
石英材料制成的晶片保持具即晶舟(晶片熱處理用的立式晶舟)9經(jīng)由作為爐口隔熱單元的保溫筒10而被載置在該蓋體7之上。晶舟9可將多枚、比如75～100枚左右，大直徑、比如直徑為300mm的晶片W，以在水平狀態(tài)下、沿上下方向留有間隔的方式保持在多層。晶舟9通過升降機(jī)關(guān)21帶動(dòng)蓋體7的上升而被載入(搬入)反應(yīng)管2內(nèi)，通過蓋體7的下降將其從反應(yīng)管2內(nèi)卸載(搬出)到下方的裝載區(qū)。
圖2A是晶舟9的平面圖。圖2B是沿圖2A中IIB-IIB線上的立式晶舟9的截面圖。晶舟9包括晶舟本體16，晶舟本體以底板14；頂板15；以及固定在面板14、15之間的多根、比如3根支柱12作為框體進(jìn)行使用。支柱12被按規(guī)定的間隔安裝在圓周方向上，以便包圍所支撐的晶片W。并使用例如焊接等方式，將支柱12、底板14及頂板15連接成一個(gè)整體。
在各支柱12上，附設(shè)有在柱高方向上彼此間留有間隔而設(shè)置的爪部11。幾乎所有的爪部11都構(gòu)成為由與三根支柱12的相同高度位置相對(duì)應(yīng)的多個(gè)爪部11保持環(huán)狀的支撐板13。這樣，在支撐板13上，實(shí)際上每枚晶片W都可被支撐成水平狀態(tài)。而且，若干、比如3～4張隔板17被保持在下端側(cè)的爪部11上。同樣，若干、比如3～4張隔板17也可被保持在上端側(cè)的爪部11上。使用這些隔板17，是為了達(dá)到使在設(shè)有支撐板13的領(lǐng)域中的熱處理?xiàng)l件均等的目的。
在中高溫、比如1000℃以下的熱處理溫度下使用晶舟9時(shí)，晶舟本體16、支撐板13及隔板17能夠利用石英材料來制造。另一方面，在比較高溫、比如1050℃～1200℃左右的熱處理溫度下使用晶舟9時(shí)，這些部件優(yōu)選采用碳化硅(SiC)材料來制造。此時(shí)為防止純度低的碳化硅對(duì)晶片W的污染，優(yōu)選在加工后，通過例如CVD處理，在晶舟本體16、支撐板13及隔板17上形成保護(hù)膜。支撐板13及隔板17形成大致相同的外部輪廓。
頂板15及底板14分別形成為環(huán)狀。在高溫?zé)崽幚頎顟B(tài)下使用晶舟9時(shí)，優(yōu)選在頂板15上形成泄放熱應(yīng)力用的切縫(slit)18。在本實(shí)施方式中，在頂板15及底板14的周緣部的一部位上做出用于規(guī)避與棒狀溫度檢測(cè)器的干擾的切口部19。在晶舟本體16上，為了將前方做成開口側(cè)，至少在左右及背側(cè)的3處位置上配置支柱12。通過這種方法，從前方就能將支撐板13及隔板17裝卸(裝上與取下)到晶舟本體16上，或者相對(duì)于晶舟9進(jìn)行晶片的取送。另外，也可以將背側(cè)的支柱12分成左右2根，這樣支柱12總共可有4根。
為了穩(wěn)定地支撐住支撐板13和隔板17，左右的支柱12被安裝在相對(duì)于晶舟本體16的左右方向的中心線稍微偏向前方的位置上。在這些支柱12的內(nèi)側(cè)，按規(guī)定節(jié)距的間隔形成水平狀態(tài)的爪部11。爪部11，能夠通過從例如晶舟本體16的開口側(cè)插入旋轉(zhuǎn)式磨削刀，磨削支柱12的內(nèi)側(cè)，加工溝槽部20來形成。為了抑制爪部11的熱容量以達(dá)到晶片W的面內(nèi)溫度均勻化的目的，優(yōu)選將爪部11做得又薄又小。
晶舟本體16的內(nèi)部空間由于受到立式熱處理裝置1的高度的限制，所以很可能要想方設(shè)法確保用于搭載規(guī)定枚數(shù)的晶片W的區(qū)域。根據(jù)這種觀點(diǎn)，用于保持隔板17的爪部11間的間隔，可以做得比用于保持支撐板13的爪部11的間隔還要窄些。
圖3是表示圖2A與圖2B中所示立式晶舟9中的支柱12、支撐板13及晶片W三者間關(guān)系的部分橫斷平面圖。圖4是沿圖3中IV-IV線的部分的截面圖。左右的支柱12的溝槽部20的進(jìn)深部形成為與晶舟本體16前后方向上的中心線保持平行。后方的支柱12的溝槽部20的進(jìn)深部形成為與左右方向的中心線保持平行。在支撐板13及隔板17的外周，形成與左右側(cè)支柱12的溝槽部20的進(jìn)深部相平行的切口部23，及與后方的支柱12的溝槽20的進(jìn)深部相平行的切口部23。由此，支撐板13及隔板17就能可靠而又容易地安裝到晶舟本體16上。
為了能載置晶片W的平坦的下面的周緣部，支撐板13被做成了比圓形晶片W的外徑還稍大的環(huán)狀。支撐板13的上面(搭載面)13a被做成朝向中心，向下方傾斜。設(shè)定該傾斜度使得在熱處理時(shí)上面13a與晶片W的平坦的底面實(shí)現(xiàn)面接觸，并與熱處理時(shí)所產(chǎn)生的晶片W的變形相匹配。具體地講就是，在晶片W的變形方面，考慮到了由大直徑晶片W的自重及熱處理時(shí)的熱負(fù)荷所引起的彎曲(翹曲)。換句話說就是，設(shè)定上面13a的傾斜度，要以面接觸的方式支撐由自重及熱負(fù)荷所引起的向下方彎曲的晶片W的下面。由此，就能夠防止損傷晶片W背面或者誘發(fā)乃至產(chǎn)生由熱處理時(shí)的熱負(fù)荷和自重應(yīng)力而在晶片上引發(fā)的裂紋等缺陷。
對(duì)于直徑為300mm的晶片W來說，支撐板13的外徑設(shè)定為310mm，內(nèi)徑設(shè)定為200mm。支撐板13的外緣部與內(nèi)緣部之間的寬度α為55mm，支撐板13的外緣部的厚度(高度)β為2mm。由于支撐板13上面(傾斜面)的傾斜角度極小而難以測(cè)量，所以通過測(cè)量?jī)A斜高度(外緣部的高度-內(nèi)緣部的高度)γ，以該傾斜高度γ來表示傾斜的程度。在這種情況下，支撐板13的上面13a的傾斜高度被設(shè)定為如下所述的200μm～280μm，優(yōu)選205μm～276μm。支撐板13的材質(zhì)可采用石英、硅、碳化硅。
在支撐板13的上面13a上形成溝槽24及貫穿孔25。通過這種方式，來抑制在高溫、比如1050℃～1200℃的熱處理過程中晶片W粘貼在支撐板13上面(晶片搭載面)13a上的現(xiàn)象。在本實(shí)施方式中，在支撐板13的上面13a上按同心圓狀做成多個(gè)、比如2個(gè)的環(huán)狀的溝槽24。而且，形成多個(gè)沿上下方向(厚度方向)貫穿支撐板13的貫穿孔25，這些貫穿孔被置于各溝槽24內(nèi)，并在圓周方向上留有規(guī)定的間隔。另外，雖然優(yōu)選有多個(gè)溝槽24，但也可以是1個(gè)。而且，雖然優(yōu)選將溝槽24沿圓周方向連續(xù)起來，不過也可以沿圓周方向斷續(xù)地形成。還有，雖然優(yōu)選溝槽24是環(huán)形，但是也可以形成為放射狀。
在支撐板13上附設(shè)有被左右側(cè)支柱12的爪部11所止留的、用于防止支撐板13滑落的止留部27。止留部27分別向下突出設(shè)置在支撐板13背面的左右周邊部上。由于止留部27分別接觸并被止留在左右爪部11的后側(cè)面上，所以可通過支柱12來阻止支撐板13向后方及左右方向移動(dòng)。為了抑制止留部27的熱容量并達(dá)成晶片W的面內(nèi)溫度均勻化的目的，優(yōu)選將止留部27形成為又薄又小。
同支撐板13一樣，優(yōu)選在隔板17上配設(shè)被左右側(cè)支柱12的爪部11所止留的、用于防止隔板17滑落的止留部。而且，優(yōu)選在高溫的熱處理中使用的隔板17上，在沿從中心朝向前方的半徑方向上形成用于泄放熱應(yīng)力的切縫(slit)。
<實(shí)驗(yàn)>
為了求得支撐板13的上面13a的最佳的傾斜高度，而進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。在該實(shí)驗(yàn)中制作了具有各種傾斜高度的支撐板13，并用這些支撐板13，在立式熱處理裝置1中實(shí)施晶片W的熱處理。所使用的晶片W是注入了硼(boron)的P型CZ(Czochralski)晶片。把晶片W放在晶舟9的支撐板13上，由立式熱處理裝置1在1100℃的溫度下實(shí)施退火處理。然后，用X射線表面形態(tài)測(cè)量?jī)x(X-ray topography)，來觀察在以如此方式處理的晶片W上是否出現(xiàn)了裂紋。
另外，用接觸式的千分尺對(duì)支撐板13的上面(傾斜面)13a的傾斜高度γ進(jìn)行了測(cè)量。圖6A是表示支撐板13的傾斜的測(cè)量樣態(tài)的平面圖。如圖6A所示，將支撐板13的上面沿圓周方向分割成若干部分(比如32等分)，并分成內(nèi)側(cè)(IN內(nèi)周側(cè))、中間(MD)、外側(cè)(OT外周側(cè))、和最外側(cè)(OTM外緣部)，進(jìn)行了多點(diǎn)測(cè)量。
就這樣，對(duì)沒有在晶片上產(chǎn)生裂紋的支撐板13的傾斜高度γ實(shí)施了評(píng)估。其結(jié)果，對(duì)沒有在晶片上產(chǎn)生裂紋的支撐板來說，得到了如圖6B或圖7所示的三維測(cè)定結(jié)果。圖6B是表示支撐板在傾斜高度γ最大為262μm、最小為205μm時(shí)的傾斜的測(cè)定結(jié)果的曲線圖。圖7是表示支撐板在傾斜高度最大為276μm、最小為227μm時(shí)的傾斜的測(cè)定結(jié)果的曲線圖。在圖6B及圖7中，橫軸表示支撐板13圓周方向的位置，縱軸表示支撐板的傾斜高度。另外，在圖6B及圖7中，線IN、MD、OT、OTM分別表示支撐板13的內(nèi)側(cè)、中間、外側(cè)、最外側(cè)的部分的測(cè)定結(jié)果。
從上述結(jié)果來看，優(yōu)選將支撐板上面的傾斜高度設(shè)定為205μm～276μm。如果考慮到制造誤差乃至容許限度的話，優(yōu)選將傾斜高度設(shè)定為200μm～280μm。另外，在對(duì)支撐板13的傾斜高度γ的評(píng)估中，得到了如下結(jié)果。即、傾斜高度越低(不滿205μm，甚至不滿200μm)，在與支撐板13的內(nèi)周邊緣部相對(duì)應(yīng)的晶片的部位出現(xiàn)裂紋的概率就越高。另一方面，傾斜高度越高(超過276μm，甚至超過280μm)，在晶片的外周邊緣部出現(xiàn)裂紋的概率就越高。
這樣，根據(jù)晶舟9及立式熱處理裝置1，熱處理用晶舟9的環(huán)狀支撐板13的上面13a形成為朝向中心向下方傾斜。設(shè)定該傾斜使之在熱處理時(shí)上面13a與晶片W的平坦的底面形成面接觸，并與熱處理時(shí)產(chǎn)生的晶片W的變形相匹配。具體地講就是，在晶片W的變形方面，考慮到了因?yàn)榇笾睆降木琖的自重及熱處理時(shí)的熱負(fù)荷而產(chǎn)生的彎曲(翹曲)。換句話說就是，設(shè)定上面13a的傾斜度使之以面接觸的方式支撐因自重及熱負(fù)荷而下方彎曲的晶片W的下面。這樣，就可防止損傷晶片W的背面或誘發(fā)乃至產(chǎn)生由熱處理時(shí)的熱負(fù)荷及自重應(yīng)力而在晶片上引起的裂紋等缺陷。
支撐板13的上面13a的傾斜度，能夠用支撐板13的外緣部與內(nèi)緣部之間的傾斜高度γ來表示。在晶片W的直徑為300mm、支撐板13的外緣部與內(nèi)緣部之間的寬度α為55mm的情況下，傾斜高度γ應(yīng)設(shè)定為200μm～280μm，優(yōu)選為205μm～276μm。由此，就能夠有效地防止產(chǎn)生乃至誘發(fā)晶片的裂紋等的缺陷。
在支撐板13的上面13a上，按同心圓狀形成若干環(huán)狀溝槽24。而且，在各溝槽24內(nèi)，沿圓周方向并留有適當(dāng)間隔地形成在上下方向(厚度方向)上貫穿支撐板13的貫穿孔25。由此，在支撐板13的上面13a與晶片W的之間形成空氣層，從而就能夠抑制晶片的粘貼。所以，也就能夠抑制產(chǎn)生乃至誘發(fā)在高溫處理過程中由晶片W的粘貼而引起的裂紋等的缺陷。
在上述的實(shí)施方式中，晶舟9及立式熱處理裝置1構(gòu)成為以直徑300mm的晶片W為對(duì)象。在處理直徑更大的晶片W的情況下，優(yōu)選改變與此相對(duì)應(yīng)的晶舟9及立式熱處理裝置1的部分的尺寸。比如在晶片W的直徑為450mm的情況下，就支撐板13的外緣部與內(nèi)緣部之間的寬度α為55mm來說，傾斜高度γ就要設(shè)定為210μm～300μm，優(yōu)選設(shè)定為214μm～299.6μm。
該數(shù)值可通過如下方式求得。即、在將晶片W的直徑從300mm變?yōu)?50mm時(shí)，兩者間的直徑比率就是1.5倍，厚度比率是1.07倍，面積比率是2.25倍，體積比率是2.41倍，重量比率是2.41倍。晶片W的直徑從300mm變?yōu)?50mm時(shí)，如果認(rèn)為其與按直徑從200mm到300mm進(jìn)行的同比例放大一樣的話，那么從熱膨脹量角度考慮的其對(duì)自重所造成的影響大約是1.07倍。因此，傾斜高度γ就是1.07×(200μm～280μm)、即214μm～299.6μm。
熱膨脹量的比率(1.07)能夠通過如下方式求得。在此、將熱處理溫度定為1100℃，硅(Si)的平均線膨脹系數(shù)為4.023×10-6，直徑為300mm的晶片厚度為0.775mm。在這種情況下，直徑300mm的晶片的板厚的熱膨脹量就是0.775×(1100-20)×4.023×10-6＝0.00337mm3.37μm。那么，直徑450mm的晶片的厚度就是0.82925mm。在這種情況下，直徑450mm的晶片的板厚的熱膨脹量就是，0.82925×(1100-20)×4.023×10-6＝0.003603mm3.602959μm。因此，直徑450mm的晶片的熱膨脹量相對(duì)于直徑300mm的晶片的熱膨脹量比率就是3.602959/3.37＝1.0691271.07。
所以，在晶片W的直徑為450mm、支撐板13的外緣部與內(nèi)緣部之間的寬度α為55mm的情況下，傾斜高度γ應(yīng)設(shè)定為210μm～300μm，優(yōu)選設(shè)定為214μm～299.6μm。這樣，就可有效地防止產(chǎn)生乃至誘發(fā)晶片W的裂紋等的缺陷。
本發(fā)明并非僅僅局限于上述實(shí)施方式，在不超出本發(fā)明要點(diǎn)的范圍內(nèi)，可做各種設(shè)計(jì)改變。比如，支撐板的上面也可做成凹面狀彎曲，使之能實(shí)現(xiàn)以面接觸方式支撐由自重及熱負(fù)荷而引起的、呈凸面狀向下方彎曲的晶片W的幾乎整個(gè)下面。
對(duì)于本領(lǐng)域的專業(yè)人員而言，將很容易獲得有關(guān)本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)及修改。因此，本發(fā)明并非僅局限于上述的詳細(xì)說明和最佳實(shí)施方式。在本發(fā)明的宗旨及范圍內(nèi)的各種修改亦應(yīng)歸于本發(fā)明的權(quán)利要求
書之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體處理用的立式晶舟，用于在對(duì)多個(gè)被處理基板實(shí)施熱處理時(shí)搭載所述多個(gè)被處理基板，其特征在于，包括固定部件；沿圓周方向留有間隔地固定在所述固定部件上的多個(gè)支柱；在高度方向上留有間隔地分別配設(shè)在所述多個(gè)支柱上的爪部；和用于分別支撐所述多個(gè)被處理基板的多個(gè)環(huán)狀支撐板，而各環(huán)狀支撐板被在所述多個(gè)支柱的同等高度位置上相對(duì)應(yīng)的多個(gè)爪部所保持，其中，所述環(huán)狀支撐板具有朝向中心、向下方傾斜的上面，而且設(shè)定所述上面的傾斜度使得在所述熱處理時(shí)，所述上面與各被處理基板的底面實(shí)現(xiàn)面接觸，并且與在所述熱處理時(shí)所產(chǎn)生的所述被處理基板的變形相匹配。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的晶舟，其特征在于所述環(huán)狀支撐板在所述上面上具備溝槽。
3.根據(jù)權(quán)利要求
2所述的晶舟，其特征在于在所述溝槽內(nèi)，形成在厚度方向上貫穿所述環(huán)狀支撐板的孔。
4.根據(jù)權(quán)利要求
2所述的晶舟，其特征在于所述溝槽為環(huán)狀。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的晶舟，其特征在于所述環(huán)狀支撐板的材質(zhì)是由選自石英、硅、以及碳化硅中的材料構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的晶舟，其特征在于構(gòu)成所述環(huán)狀支撐板使之支撐作為被處理基板的、具有平坦底面的、直徑為300mm的半導(dǎo)體晶片，設(shè)定所述上面的傾斜度使之在55mm的距離之間，在200μm～280μm范圍內(nèi)，變化高度。
7.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的晶舟，其特征在于構(gòu)成所述環(huán)狀支撐板使之支撐作為被處理基板的、具有平坦底面的、直徑為450mm的半導(dǎo)體晶片，設(shè)定所述上面的傾斜度使之在55mm的距離之間，在210μm～300μm范圍內(nèi)，變化高度。
8.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的晶舟，其特征在于所述固定部件包括分別配置在所述多個(gè)支柱的下端部及上端部上的底板及頂板。
9.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的晶舟，其特征在于在所述熱處理時(shí)所產(chǎn)生的所述被處理基板的變形包括由所述被處理基板的自重及熱膨脹所引起的彎曲。
10.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的晶舟，其特征在于所述熱處理的溫度為1050℃～1200℃。
11.一種半導(dǎo)體處理用的立式熱處理裝置，用于對(duì)多個(gè)被處理基板同時(shí)進(jìn)行熱處理，其特征在于，包括容納所述多個(gè)被處理基板的反應(yīng)室；對(duì)所述反應(yīng)室進(jìn)行加熱的加熱器；為所述反應(yīng)室提供處理氣體的處理氣體供給系統(tǒng)；對(duì)所述反應(yīng)室內(nèi)部進(jìn)行排氣的排氣系統(tǒng)；和在所述反應(yīng)室內(nèi)搭載所述多個(gè)被處理基板用的半導(dǎo)體處理用的立式晶舟，其中，所述立式晶舟包括固定部件；沿圓周方向留有間隔地固定在所述固定部件上的多個(gè)支柱；在高度方向上留有間隔地分別配設(shè)在所述多個(gè)支柱上的爪部；和用于分別支撐所述多個(gè)被處理基板的多個(gè)環(huán)狀支撐板，而各環(huán)狀支撐板被在所述多個(gè)支柱的同等高度位置上相對(duì)應(yīng)的多個(gè)爪部所保持，其中，所述環(huán)狀支撐板具有朝向中心、向下方傾斜的上面，而且設(shè)定所述上面的傾斜度使得在所述熱處理時(shí)，所述上面與各被處理基板的底面實(shí)現(xiàn)面接觸，并且與在所述熱處理時(shí)所產(chǎn)生的所述被處理基板的變形相匹配。
12.根據(jù)權(quán)利要求
11所述的裝置，其特征在于所述環(huán)狀支撐板在所述上面上具備溝槽。
13.根據(jù)權(quán)利要求
12所述的裝置，其特征在于在所述溝槽內(nèi)，形成在厚度方向上貫穿所述環(huán)狀支撐板的孔。
14.根據(jù)權(quán)利要求
12所述的裝置，其特征在于所述溝槽為環(huán)狀。
15.根據(jù)權(quán)利要求
11所述的裝置，其特征在于所述環(huán)狀支撐板的材質(zhì)是由選自石英、硅、以及碳化硅中的材料構(gòu)成。
16.根據(jù)權(quán)利要求
11所述的裝置，其特征在于構(gòu)成所述環(huán)狀支撐板使之支撐作為被處理基板的、具有平坦底面的、直徑為300mm的半導(dǎo)體晶片，設(shè)定所述上面的傾斜度使之在55mm的距離之間，在200μm～280μm范圍內(nèi)，變化高度。
17.根據(jù)權(quán)利要求
11所述的裝置，其特征在于構(gòu)成所述環(huán)狀支撐板使之支撐作為被處理基板的、具有平坦底面的、直徑為450mm的半導(dǎo)體晶片，設(shè)定所述上面的傾斜度使之在55mm的距離之間，在210μm～300μm范圍內(nèi)，變化高度。
18.根據(jù)權(quán)利要求
11所述的裝置，其特征在于所述固定部件包括分別配置在所述多個(gè)支柱的下端部及上端部上的底板及頂板。
19.根據(jù)權(quán)利要求
11所述的裝置，其特征在于在所述熱處理時(shí)所產(chǎn)生的所述被處理基板的變形包括由所述被處理基板的自重及熱膨脹所引起的彎曲。
20.根據(jù)權(quán)利要求
11所述的裝置，其特征在于所述熱處理的溫度為1050℃～1200℃。
專利摘要
半導(dǎo)體處理用的立式晶舟，在對(duì)多個(gè)被處理基板實(shí)施熱處理時(shí)搭載多個(gè)被處理基板。立式晶舟包括在圓周方向上留有間隔地被固定在固定部件上的多個(gè)支柱、及在高度方向留有間隔地被分別配設(shè)在多個(gè)支柱上的爪部。配設(shè)有分別支撐多個(gè)被處理基板用的若干環(huán)狀支撐板，而各個(gè)環(huán)狀支撐板又被對(duì)應(yīng)于多個(gè)支柱的同等高度上的若干爪部所保持。環(huán)狀支撐板具有朝向中心，向下方傾斜的上面。設(shè)定上面傾斜度使之在熱處理時(shí)，上面與各被處理基板的底面實(shí)現(xiàn)面接觸，并與熱處理時(shí)所產(chǎn)生的被處理基板的變形相匹配。
文檔編號(hào)H01L21/324GK1992192SQ200610156580
公開日2007年7月4日 申請(qǐng)日期2006年12月28日
發(fā)明者谷裕一 申請(qǐng)人:東京毅力科創(chuàng)株式會(huì)社導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan