CN101092278A - 石英制品和热处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种石英制品，由于半导体制造装置的热处理装置的部件石英制品在加工时被铜污染，因此，在热处理装置运转时，就需要抑制对半导体基板引起的铜污染。在石英制品还没有在半导体基板的热处理中使用的阶段，将石英制品置于加热气氛中，并将含有氯化氢气体和用于提高该气体的反应性的气体例如氧气的烘焙用气体供给到该石英制品。由此，将石英制品的表面到30μm深度的铜浓度控制在20ppb以下，优选在3ppb以下。烘焙处理是在石英制品组装成热处理装置之前或组装之后进行。

Description

石英制品和热处理装置
技术领域
本发明涉及通过对作为对半导体基板进行热处理的热处理装置的构成部件即石英制品进行烘焙，除去石英制品中含有的金属的技术。
背景技术
作为半导体制造工艺中使用的热处理装置之一，有分批式热处理装置即立式热处理装置。该立式热处理装置具备加热炉，该加热炉具有下方开口的立式反应管和以包围反应管外侧的方式设置的热源。多个半导体晶片(以下称为晶片)，以隔板状被保持在称为晶舟的晶片保持具，从反应管的下方一侧搬入，在反应管内进行氧化处理、扩散处理或通过CVD的成膜处理等。
作为该热处理装置的构成部件的上述反应管、晶舟以及绝热单元(保温单元)等由通常的石英构成。这种石英制品是从石英锭经过各种工序加工而成，因为与加工工具的接触或者作业气氛的影响，会引起铜等金属的污染。特别是晶舟，为了使晶片支撑部分构成为槽和爪等，必须进行细加工作业，铜污染的程度很容易变大。在石英制品的制造中可以用氢氟酸清洗，将表面部的铜除去，但是氢氟酸中溶解的铜离子与硅元素未结合的键再结合，结果石英制品的表面部仍有微量的铜残余。
石英制品被搬入半导体制造装置制造厂而进行组装，作为立式热处理装置提供给使用者，石英制品的表面部即使有微量的铜造成污染，使用者开始运转装置对晶片进行热处理时，铜被加热，分子运动加剧，一部分铜在热处理气氛中飞散，附着在晶片上，将晶片污染。特别是晶舟，由于晶片是直接载置在其上与其接触的，晶舟表面部含有的金属容易转移到晶片。近年来，由于半导体器件向薄膜化、微细化发展，晶片即使有微量的铜污染，也能给半导体器件的电气特性带来恶劣的影响，降低成品率。
另一方面，在专利文献1中还记载有：石英制品的组装成热处理装置之后，在进行氧化处理的运用之前，石英制品被氯化氢气体以及氧气在1000℃下烘焙2小时。此外在专利文献1中还记载有：在石英制品被组装成热处理装置之前进行这一烘焙，此外还记载了，进行这一烘焙处理时，可以降低石英制品的表面的铜原子数。
但是，本发明人认识到，在各种实验结果、实际中，铜不仅仅附着在石英制品的表面，还渗透到内部，根据深度方向的铜浓度分布，与表面相比，有时内部的铜浓度更高。因此只以石英制品表面的原子数来评价石英制品的铜污染，并不能有效地防止对晶片的污染。
专利文献1：日本特开2002-313787号
(权利要求1、段落0017和0027)
发明内容
本发明涉及作为半导体制造装置的热处理装置的部件即石英制品，目的在于提供一种能够抑制对半导体基板的铜污染的石英制品。
本发明涉及一种石英制品，其配置在收纳半导体基板实施热处理的反应容器内、至少一部分置于反应容器内的热处理气氛中，其特征在于：该石英制品采用在石英制品的制造过程中除去被污染的铜的烘焙方法进行处理，由此使得从表面到30μm深度的铜浓度在20ppb以下，所述烘焙方法包括：将处理前的石英制品配置在反应容器内的工序；和加热反应容器，并向反应容器内提供含有氯化氢气体和用于提高该氯化氢气体的反应性的气体的烘焙用气体的工序。
本发明提供的石英制品的特征在于，从表面到30μm深度的铜浓度在3ppb以下。
本发明提供的石英制品的特征在于：石英制品具有与半导体基板直接接触的部位，在与半导体直接接触的部位中，从表面到1μm深度的铜浓度在10ppb以下。
本发明提供一种石英制品，其配置在收纳半导体基板实施热处理的反应容器中、至少一部分放在反应容器内的热处理气氛中，其特征在于：石英制品采用在石英制品的制造过程中除去被污染的铜的烘焙方法进行处理，由此使得从表面到10μm深度的铜浓度在10ppb以下，该烘焙方法包括：将处理前的石英制品配置在反应容器内的工序；和加热反应容器，并向反应容器内提供含有氯化氢气体和用于提高该氯化氢气体的反应性的气体的烘焙用气体的工序。
本发明提供的石英制品的特征在于，从表面到10μm深度的铜浓度在3ppb以下。
本发明提供的石英制品的特征在于，反应容器在800～1000℃的温度下被加热。
本发明提供一种热处理装置，包括：收纳半导体基板实施热处理的反应容器；和至少一部分置于反应容器内的石英制品，其特征在于，石英制品采用在石英制品的制造过程中除去被污染的铜的烘焙工序进行处理，由此使得从表面到30μm深度的铜浓度在20ppb以下，所述烘焙方法包括：将处理前的石英制品配置在反应器内的工序；和加热反应容器，并向反应容器内提供含有氯化氢气体和用于提高该氯化氢气体的反应性的气体的烘焙用气体的工序。
本发明提供一种热处理装置，包括：收纳半导体基板实施热处理的反应容器；和至少一部分置于反应容器内的石英制品，其特征在于，石英制品采用在石英制品的制造过程中除去被污染的铜的烘焙工序进行处理，由此使得从表面到10μm深度的铜浓度在10ppb以下，所述烘焙方法包括：将处理前的石英制品配置在反应器内的工序；和加热反应容器，并向反应容器内提供含有氯化氢气体和用于提高该氯化氢气体的反应性的气体的烘焙用气体的工序。
根据本发明，发现在作为热处理装置的部件的石英制品中，制造阶段引起的铜污染不仅仅在石英的表面，还渗透到内部，然后对石英制品进行烘焙以改善铜浓度在深度方向的分布。此外通过改善铜浓度的分布，提供铜污染的程度极低的石英制品，通过使用该石英制品构成的热处理装置，降低由于热处理造成半导体基板的铜污染，能够抑制成品率降低。
附图说明
图1是表示用于得到本发明的石英制品的烘焙装置的剖面图。
图2是表示用作立式热处理装置的部件的石英制品的晶舟的立体图。
图3是表示在将石英制品组装到立式处理装置的状态下，进行用于得到本发明的石英制品的烘焙方法的形态的纵截面侧面图。
图4是表示由石英组成的被检体的深度方向的铜浓度分布的图表。
图5是表示由石英组成的被检体的深度方向的铜浓度分布的图表。
图6是表示石英中铜的扩散距离与置于气氛中的时间关系的图表。
具体实施方式
下面列举为了得到本发明的石英制品，在石英制品组装成热处理装置之前进行烘焙处理的方法，或者在石英制品组装成热处理装置之后利用该热处理装置的功能(气体供给、加热等功能)进行烘焙处理的方法。先说明前者。
图1表示用于得到本发明的石英制品的烘焙装置。图中2是下端有开口并在上端侧设置有排气口21的由非金属例如石英制造成的筒状的反应容器，在该反应容器2的周围设置有筒状的罐体22，而且在罐体22的内侧设置有作为加热单元的加热器23，设置成例如使用多个高纯度碳纤维束编制而形成的碳线加热器在纵方向延伸。
在反应容器2的下方侧，设置有作为开关部的盖体25，该盖体25作为升降结构的一部分通过晶舟升降机26升降，由此开关反应容器2的开口部。盖体25具有位于上面侧的石英板25a，在该石英板25a上搭载有保持作为烘焙处理的对象物的石英制品的保持夹具24。该夹具24具有：具有后述的烘焙用气体通过中央部用的开口部24a的例如环状体24b，和从下方侧支撑该环状体24b的例如4根脚部24c。在该夹具25上载置有应进行烘焙的石英制品的作为晶片保持具的晶舟10。
该晶舟10，是对半导体基板进行热处理的立式热处理装置的一个部件，有相互相对的顶板11和底板12，在顶板11和底板12之间设有将顶板11和底板12连接起来并沿着圆周方向设置的5根支撑杆13，5根支撑杆13中的3根，每根上下排列有支撑晶片的周边部的水平爪部14。此外，在底板12的下面中央，旋转轴15向下方延伸，该旋转轴15插入上述夹具24的开口部24a内，被支撑在该夹具24上。晶舟10通过下述操作制作：对石英材料依次进行研磨、清洗、精加工、热处理和清洗，进行一轮工程之后，返回进行多次这种循环。
在反应容器2的例如底部一侧的侧面设置有气体供给管3，向着反应容器2内例如横向突出，该气体供给管3作为气体供给单元，用于供给含有氯化氢气体和用于提高该气体的反应性的气体例如氧气的烘焙用气体。其中，气体供给管3不限于设置在一处的结构，也可以例如沿着反应容器2的周边方向并列多个设置。
气体供应管3的另一端侧通过阀34分别连接分开三股的氯化氢供给源31、氧供给源32、氮供给源33，在其途中设有用来调节流量的质量流量控制器31a(32a、33a)和阀31b(32b、33b)。34是进行向反应容器2供给烘焙气体用的阀。
在反应容器2内向上立起的设置有被支撑在盖体25上的温度检测部例如热电偶4，通过存储有烘焙程序的控制部41调整加热器23的加热动作，使得该热电偶4的温度检测值变为规定温度。
接着说明使用上述烘焙装置，在大气压下对晶舟10进行烘焙的工序。首先，在盖体25设定为下降位置的状态，晶舟10载置在夹具24上，盖体25上升，将晶舟10搬入反应容器2内，关闭反应容器2下方侧的开口，将反应容器2密封。接着，打开阀33b以规定的流量向反应容器2内供给氮，由此进行反应容器2内的氮清洗。
接着，一边进行氮清洗，一边控制加热器23的输出，升高反应容器2内的温度，到达烘焙处理温度后，打开阀31b、32b，向反应容器2内供给用于烘焙的气体，在该例中，供给氯化氢气体和氧气。其结果，在晶舟10表面附着的铜以及从表面略向内部渗透的铜与氯化氢反应，产生氯化物，从石英表面脱落，伴随着用于烘焙的气体从排气口21经过未图示的排气通路排向外部。其中，作为用于提高气体反应性的气体，在本例中使用氧气，但也不限于此，还可以使用臭氧气体、氢气或水蒸气等。
由此，本发明，通过烘焙处理，将从石英制品的表面到30μm深度的铜浓度降低到20ppb以下，优选达到3ppb以下，需要预先决定烘焙条件再进行烘焙，因此从后面的实施例可知，例如设置处理温度为950℃、氯化氢气体的流量为1slm(每1分钟1升)、氧气的流量为10slm、烘焙时间为3小时。此外，在该示例中，反应容器2的容积与最多处理75枚12英寸的晶片的石英芯片(作为半导体制造装置的立式热处理装置的反应容器)为大致相同的大小。
经过上述规定的时间后，关闭阀31b，停止氯化氢气体的供给，同时向反应容器2内供给氧气进行例如30分钟的氧清洗。该氧清洗根据需要进行即可，优选供给氯化氢气体之后进行氧清洗。由此，氯化氢被氧化产生氯酸，石英表面的未结合的键与氯酸结合能够抑制生成杂质。
此后，停止供给氧气，向反应容器2供给氮气进行氮清洗，同时进行例如自然冷却，使温度降至规定温度例如常温～100℃后，使盖体25下降，从反应容器2中移出晶舟10，从夹具24中取出晶舟10以结束烘焙处理。这种情况下，如果该晶舟10是半导体基板，将其组装成对半导体晶片进行热处理的立式处理装置。以上的烘焙装置的操作，是通过未图示的作为控制部的计算机的存储部中存储的计算机程序执行的，该程序的步骤组以能够运行上述操作的方式组成。而且这一程序是通过存储介质保存在计算机的内存中，存储介质可以是CDROM、软盘、MD、硬盘、闪存、存储卡以及光盘等。
例如利用上述条件对石英制品进行烘焙，通过后面的实施例可知，石英制品从表面到10μm深度的铜浓度为3ppb以下，另外到30μm深度的铜浓度能够达到3ppb以下，石英制品能够达到与石英原料同样或其以下的纯度。
而且，晶舟10被搬出后，接着其它的石英制品，即装在晶片的立式处理装置中的至少一部分置于热处理气氛内的的石英制品被载置在夹具24上，进行所述的工序，对该石英制品进行烘焙。其它的石英制品，如后述的实施方式所述，相当于构成绝热单元形成的绝热部件、作为反应容器的石英管或者在细石英管中装有热电偶的棒状温度传感器、构成盖体的上面部的石英板等。此外，进行烘焙的每个石英制品在结构上没有限制，也可以将各种石英制品集中载置在夹具上，同时进行烘焙。这种情况下，需要使用能够载置多个石英制品的夹具。
根据上述实施方式，对立式热处理装置的构成部件即石英制品进行所述的烘焙，由此将石英制品从表面到30μm深度的铜浓度降低到20ppb以下，选定烘焙条件可以降到3ppb以下。即，从石英制晶的表面到30μm深度的每个部位，铜浓度都在20ppb以下(或3ppb以下)。因此，使用该石英制品构成的立式热处理装置对晶片进行热处理的时候，能够降低晶片的铜造成的污染，抑制成品率下降。特别是从表面到30μm深度的铜浓度在3ppb以下，石英制品在制造阶段内混入的铜几乎都除去了，石英制品成为与石英材料相同或其以下的纯度，就不会存在半导体制造装置(例如立式热处理装置)方面的原因引起的晶片铜污染。
此外通过选定烘焙条件，能够将石英制品的从表面到10μm深度的铜浓度降低到10ppb以下，甚至能够降低到3ppb以下，在这种情况下，同样也能够降低晶片的铜污染，抑制成品率下降。
在立式热处理装置中，在使用非还原性气体对晶片进行处理的情况下，铜的脱离量与使用还原性气体对晶片处理的时候相比更少。为此，将到10μm深度的铜浓度降低到3ppb以下，能够防止晶片的铜污染。作为这样的处理，能够举出氧化，或例如在850℃以下的退火处理等。
另一方面，在立式热处理装置中，使用还原性气体对晶片进行处理的情况下，由于铜的脱离量大，优选直到30μm深度降低铜浓度。这种处理是高温退火处理，例如900℃以上的退火处理等。从而将直到30μm深度的铜浓度降低到3ppb以下，石英制品组装成立式热处理装置之后，对晶片进行热处理的处理气体是还原性气体还是非还原性气体没有区别，都能够成为可靠的防止铜污染、优良的石英制品。
此外，由石英制品组装成的热处理装置为用于进行CVD处理的装置的情况下，从表面到10μm深度的铜浓度需要达到10ppb以下。CVD处理的处理时间最长为5个小时左右，而且处理温度高达700℃，求出从边界(margin)看1000℃下铜原子在5小时扩散的距离(扩散长度)，小于10μm(参照后述的图6)，因此如果从表面到10μm深度的铜浓度达到10ppb以下，从石英制品向处理气氛内飞散的铜的量极少，因此对于抑制晶片的铜污染是有效的条件。
根据本发明，发现在石英制品的制造阶段的铜污染，不仅限于表面，还渗透到深度，所以对于石英制品，专利文献1着眼于通过把握深度方向的铜浓度分布与烘焙条件之间的关系，能够得到可以管理深度方向的铜浓度的石英制品。
此外无论对晶片热处理的时间多长，从石英制品的表面到1μm深度存在的铜(表层0～1μm的铜)直接进入晶片，因此，优选将例如与晶片直接接触的石英制品的晶舟10，从表面到1μm深度的铜浓度抑制在10ppb以下。如果这样，在与晶舟接触的晶片部位，每1平方厘米的铜原子数抑制在2×1010以下，对成品率没有影响。
此外，作为石英制品组装构成的热处理装置，能够举出对硅膜进行氧化的氧化炉、向半导体层扩散杂质用的扩散炉、或者CVD炉等。
其次，石英制品组装成热处理装置之后，参考图3说明进行烘焙处理的方法。在图3中所示的立式热处理装置5是公知的结构，其基本结构与图1中所示的烘焙炉相同。51是构成反应容器的石英管，52是上面覆盖有石英板的盖体，53是绝热单元，54是图1中所示的晶舟，55是上下自由分割的旋转轴，56是作为气体供给管的喷射器，57是排气口，这些与作为立式热处理装置5的构成部件的石英制品相当。此外，61为罐体，62为加热器，63为旋转晶舟54的电动机。在喷射器56的基端侧，连接有氯化氢气体源71、氧气源72、氮气源73以及用于对晶片进行热处理的处理气体源(通常由多个气体源构成，便于汇总)74。
石英制品组装成立式热处理装置5之后，进行对晶片进行最初的热处理的运转前，进行所述的烘焙。即，晶舟54不搭载晶片被搬入石英管51内，利用该装置5具备的加热、排气、气体供给的功能进行烘焙，同样得到除去了铜的石英制品。这一方法更多地考虑到了由立式热处理装置5的使用者进行实施，当然也能够得到与前面的实施方式相同的效果。
实施例
下面，介绍进行本发明的用于得到石英制品的具体的烘焙方法的结果。
A.被检体的制造以及试验方法
从石英制品制造方得到的制品如图2所示，晶舟的爪部分被金刚石刀具切断作为被检体，用氢氟酸将该被检体的表面蚀刻到10μm的深度之后，将上述被检体放在石英制的夹具上承载的硅裸晶片上，将该夹具搬入图1所示的烘焙炉内。烘焙炉内预先用本发明的方法进行烘焙处理，并且夹具也预先在该烘焙炉内利用本发明方法进行烘焙处理，由此完全消除通过烘焙炉或夹具造成被检体的铜污染。而且烘焙炉的石英管即反应容器2，做得比最多能处理75枚12英寸晶片的立式热处理装置的石英管更大。为了提高数据的可靠性，使用3个同样条件的被检体作为条件1。即，将3个被检体载于夹具上，搬入烘焙炉内，在各个烘焙条件下进行烘焙。
B.烘焙条件
对各个被检体(3个作为一组的每个被检体)进行烘焙的条件(烘焙温度、用于烘焙的气体的流量、烘焙时间)，显示在表1中。烘焙条件1是显示没有进行烘焙的被检体，即参照用被检体。烘焙条件4、7、10～12、14～18是缺少的。用于烘焙的气体使用氧气和氯化氢气体，烘焙时的气氛压力，在条件8中是86.45×103Pa(650Torr)，其它都是大气压。
表1
   条件   温度(℃)    O2(slm)     HCl(slm)   烘焙时间(小时：Hr)   备注
    1     -     -     -     - 没有烘焙
    2     950     10     0.6     3 -
    3     950     10     0.6     7 -
    5     950     10     1     3 -
6 1000 10 0.6 3 -
    8     950     10     1     3 650Torr
    9     800     10     1     3 -
    13     800     10     0.25     3 -
    19     900     10     2     10 -
    20     900     10     2     20 -
    21     900     10     3     10 -
C.被检体中的铜的定量分析方法
准备14个装入10重量％的氟酸的容器，对构成1组的3个被检体进行烘焙之后，放入当中的第一个容器内浸泡，蚀刻到1μm时，将该被检体移到第二个容器中，再蚀刻1μm时将该被检体移到第三个容器中，依次进行直到移入第11个容器。将被检体移入第11个容器之后，再蚀刻被检体9μm时，将被检体移入第12个容器中，在其中将被检体再蚀刻1μm时将该被检体移入第13个容器中。被检体移入第13个容器之后，再蚀刻被检体9μm时，将被检体移入第14个容器中，在其中将被检体再蚀刻1μm时将该被检体从该容器取出。对于蚀刻量的管理，是通过掌握蚀刻量和蚀刻时间的关系而进行的。
从第1到第10个容器内的氟酸中，分别溶解了相当于从距离被检体表面的深度为0～1μm、1～2μm、2～3μm、3～4μm、4～5μm、5～6μm、6～7μm、7～8μm、8～9μm、9～10μm的部分所含有的铜。此外第12和第14个容器内的氢氟酸中分别溶解了相当于距离各个被检体表面的深度为19～20μm、29～30μm的部分所含有的铜。将得到的第1～10个、第12个和第14个容器内的氟酸浓缩，加热蒸发，干燥固化后，以酸回收，进行ICP-MS分析，求出铜的量。基于通过蚀刻消除的被检体的量(3个被检体的蚀刻量的总和)和铜的量，计算出距离表面的各个深度部位的铜浓度。这种情况下，铜浓度的检测界限是3ppb。这一实验在各组(在各条件下烘焙的被检体的组)中分别进行，得到显示每个组中距离表面的深度和铜浓度的关系的图表。
D.分析结果(深度方向的铜浓度分布)
为了方便起见，将各条件下烘焙的被检体的组称为各条件，在图4和图5中显示了各条件的深度方向的铜浓度分布。纵轴的铜浓度的1个刻度，在图4中是10ppb，在图5中是5ppb。在图4和图5中，针对1～10μm深度的10个点、20μm以及30μm总共12个点，绘出了各个条件的铜浓度。在深度1μm的条件2和条件3的点的位置，与其它条件的点没有重合(参照图4)。可以观察到，各个条件的点的重合是在5ppb以下的铜浓度的点。在图4中观察到从3μm到5μm的点重合，但在图5中显示没有重合。此外在图5中，1μm深度位置的条件6、深度30μm位置的条件6、21，与其它条件的点没有重合。针对铜浓度在检测界限以下的点，各个条件的点没有重合。从而在30μm深度位置，除了条件6和条件21之外所有条件的铜浓度都在可检测界限以下。在图5中没有表示条件1。
E.考察
被检体在进行烘焙之前，在氟酸中蚀刻到10μm深度，从作为参照条件的条件1可以明白，在实际表面(0～1μm区域)，铜浓度有62ppb。这是由于石英制品在制造阶段表面部被铜污染，即使通过氟酸湿法蚀刻也不可以降低表面的铜浓度，另外无法除去渗透到30μm左右的铜。其原因在于所述铜在石英表面的再附着。此处实验结果表明，石英制品经过烘焙，可以去除被检体中从表面到30μm深度的铜。在烘焙时，根据其条件在深度方向的铜浓度分布存在差异。
观察直到30μm的深度，在条件2、3中，表面的铜浓度超过20ppb，但是其它条件在20ppb以下。此外条件5、19以及20中，铜浓度抑制在3ppb以下，其它条件在随着深度位置变化超过3ppb。在图4及图5中，比3ppb的线稍低的位置上记载的点，意味着在检测界限以下。从以上的结果可以看出，在石英制品的制造阶段，铜渗透到石英制品的内部，在深度方向的铜浓度分布是根据烘焙条件而变化的，进行烘焙之后直到30μm深度的区域中各个部位的铜浓度可以降低到20ppb以下，再调整烘焙条件还可以降低到3ppb以下，得到实质上没有铜污染的洁净石英制品。
通过将到30μm深度的区域中各个部位的铜浓度减低到20ppb以下，用这种石英制品组装成的立式热处理装置，能够抑制对半导体基板的铜污染。另外通过将到30μm深度的区域中各个部位的铜浓度降低到3ppb以下，通过将石英制品中的铜浓度降低到与加工前的石英材料中的铜浓度同样或降低到该数值以下，能够得到完全没有铜污染的石英制品。因此由于热处理装置造成的半导体基板的铜污染能够完全避免，有望提高成品率。特别是使用还原性气体对立式热处理装置进行处理，例如使用氨和氢气等进行处理，被铜污染的石英制品上铜的脱离量大，是极为有效的石英制品。
此外，观察直到10μm的深度，条件5、19、20和21中，铜浓度抑制到了3ppb以下，然而其它条件中超过了3ppb。从以上的结果可以看出，调整烘焙条件，到10μm深度的区域中，各部位的铜浓度能够降低到3ppb以下，用这种石英制品组装成的立式热处理装置，能够抑制对半导体基板的铜污染，有望提高成品率。特别是使用例如氧、氮等非还原性气体对立式热处理装置进行处理，与使用还原性气体的情况相比，铜的脱离量小，通过将10μm深度的区域中的铜浓度抑制到3ppb以下，可以抑制半导体基板的铜污染。
F.其他
图6是示出1000℃，常压下的氮气氛围中，石英中的铜扩散量的图表，横轴是时间，纵轴是扩散距离。1000℃中，石英中铜的扩散系数D是10-11cm2/秒，t表示时间，扩散长度＝2×(D·t)1/2，这一图表是依据此公式而做的。从图6中可以看出，5个小时内，扩散距离比10μm稍小。对用石英制品构成的热处理装置进行热处理的最大时间通常在5个小时以内，而且CVD装置中的处理温度高达700度左右，在热处理装置是CVD装置的情况下，通过控制从石英制品的表面到10μm深度的铜浓度，可以防止由于铜从石英制品飞散出来而导致晶片的铜污染。
即如果对晶片进行CVD，在石英管、晶舟等的表面上堆积薄膜，但是由于铜容易扩散，组装成CVD装置开始运行之初，石英制品上堆积的薄膜还很薄，因此从石英制品的表面向里渗透的铜向表面扩散，脱离薄膜飞散到处理气氛中很多。为此需要对石英制品进行铜浓度的管理。通过热处理装置进行的处理为氧化、扩散的情况下，为了在石英制品上不堆积膜，由于石英表面与正在处理的晶片直接接触，因此需要控制从石英制品的表面到30μm深度的铜浓度。

Claims (8)

1.一种石英制品，其配置在收纳半导体基板实施热处理的反应容器内、至少一部分置于反应容器内的热处理气氛中，其特征在于，
该石英制品采用在石英制品的制造过程中除去被污染的铜的烘焙方法进行处理，由此使得从表面到30μm深度的铜浓度在20ppb以下，
所述烘焙方法包括：将处理前的石英制品配置在反应容器内的工序；和
加热反应容器，并向反应容器内供给含有氯化氢气体和用于提高该氯化氢气体的反应性的气体的烘焙用气体的工序。
2.如权利要求1所述的石英制品，其特征在于，从表面到30μm深度的铜浓度在3ppb以下。
3.如权利要求1所述的石英制品，其特征在于，
石英制品具有与半导体基板直接接触的部位，
在与半导体直接接触的部位，从表面到1μm深度的铜浓度在10ppb以下。
4.一种石英制品，其配置在收纳半导体基板实施热处理的反应容器内、至少一部分置于反应容器内的热处理气氛中，其特征在于，
该石英制品采用在石英制品的制造过程中除去被污染的铜的烘焙方法进行处理，由此使得从表面到10μm深度的铜浓度在10ppb以下，
所述烘焙方法包括：将处理前的石英制品配置在反应容器内的工序；和
加热反应容器，并向反应容器内供给含有氯化氢气体和用于提高该氯化氢气体的反应性的气体的烘焙用气体的工序。
5.如权利要求4所述的石英制品，其特征在于，从表面到10μm深度的铜浓度在3ppb以下。
6.如权利要求1或4所述的石英制品，其特征在于，反应容器在800～1000℃的温度下被加热。
7.一种热处理装置，其特征在于，包括：收纳半导体基板实施热处理的反应容器；和至少一部分置于反应容器内的石英制品，
该石英制品采用在石英制品的制造过程中除去被污染的铜的烘焙方法进行处理，由此使得从表面到30μm深度的铜浓度在20ppb以下，
所述烘焙方法包括：将处理前的石英制品配置在反应容器内的工序；和
加热反应容器，并向反应容器内供给含有氯化氢气体和用于提高该氯化氢气体的反应性的气体的烘焙用气体的工序。
8.一种热处理装置，其特征在于，包括：收纳半导体基板实施热处理的反应容器；和至少一部分置于反应容器内的石英制品，
该石英制品采用在石英制品的制造过程中除去被污染的铜的烘焙方法进行处理，由此使得从表面到10μm深度的铜浓度在10ppb以下，
所述烘焙方法包括：将处理前的石英制品配置在反应容器内的工序；和
加热反应容器，并向反应容器内供给含有氯化氢气体和用于提高该氯化氢气体的反应性的气体的烘焙用气体的工序。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103074600A (zh) * 2013-01-29 2013-05-01 杭州士兰明芯科技有限公司 刻蚀烘烤设备
CN106057623A (zh) * 2015-04-13 2016-10-26 朗姆研究公司 减少缘于有含铜合金部件处理室的铜污染的系统和方法

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6529780B2 (ja) * 2015-02-25 2019-06-12 株式会社Ｋｏｋｕｓａｉ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ 半導体装置の製造方法、基板処理装置およびプログラム
JP2018157150A (ja) * 2017-03-21 2018-10-04 東芝メモリ株式会社 半導体装置
CN114772604B (zh) * 2022-03-09 2023-08-25 甘肃苏商科技有限公司 一种石英砂提纯用烤管

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10114532A (ja) * 1996-10-04 1998-05-06 Toshiba Ceramics Co Ltd 石英ガラス質半導体熱処理用治具の製造方法
US6383300B1 (en) * 1998-11-27 2002-05-07 Tokyo Electron Ltd. Heat treatment apparatus and cleaning method of the same
DE60131698T2 (de) * 2000-05-31 2008-10-30 Tokyo Electron Ltd. Thermische Behandlungsvorrichtung und Verfahren
JP2002313787A (ja) * 2001-04-13 2002-10-25 Tokyo Electron Ltd 熱処理装置の石英製品の洗浄方法及び熱処理方法
JP4204374B2 (ja) * 2003-04-21 2009-01-07 信越石英株式会社 石英ガラス治具の製造方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103074600A (zh) * 2013-01-29 2013-05-01 杭州士兰明芯科技有限公司 刻蚀烘烤设备
CN106057623A (zh) * 2015-04-13 2016-10-26 朗姆研究公司 减少缘于有含铜合金部件处理室的铜污染的系统和方法
TWI751970B (zh) * 2015-04-13 2022-01-11 美商蘭姆研究公司 因具有由包含銅之合金構成的元件之基板處理室所產生的銅汙染之降低系統及方法

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