DE112007002816T5

DE112007002816T5 - Vertikales Boot für eine Wärmebehandlung und Wärmebehandlungsverfahren von Halbleiter-Wafern unter Verwendung desselben

Info

Publication number: DE112007002816T5
Application number: DE112007002816T
Authority: DE
Inventors: Takeshi Kobayashi
Original assignee: Shin Etsu Handotai Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Handotai Co Ltd
Priority date: 2006-11-21
Filing date: 2007-10-25
Publication date: 2009-10-01
Anticipated expiration: 2027-10-26
Also published as: US8469703B2; WO2008062550A1; TWI416600B; DE112007002816B4; US20100048034A1; KR101347696B1; JP4380689B2; KR20090088374A; JP2008130838A; TW200841386A

Abstract

Vertikales Boot für eine Wärmebehandlung, welches mindestens eine Mehrzahl von Stützsäulen, ein Paar von Plattenelementen, welche jeweils mit jedem der beiden Enden von jeder Stützsäule verbunden sind, aufweist, wobei
in jeder der Stützsäulen eine Mehrzahl von Stützabschnitten für ein horizontales Stützen von zu behandelnden Substraten gebildet ist und ein zusätzliches Stützelement, um jedes der zu behandelnden Substrate darauf zu platzieren, entfernbar an jedem der Mehrzahl von Stützabschnitten angebracht ist, wobei bei dem vertikalen Boot für eine Wärmebehandlung
das zusätzliche Stützelement für jeden Stützabschnitt in Hinblick auf die Neigung einer Oberfläche für ein Platzieren der zu behandelnden Substrate abhängig von der Gestalt von jedem Stützabschnitt angepasst ist,
indem eine für das Anbringen an dem Stützabschnitt dienende Oberfläche bearbeitet ist oder
indem ein Abstandsstück zwischen dem Stützabschnitt und dem zusätzlichen Stützelement eingeschoben ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung betrifft ein vertikales Boot (Haltevorrichtung) für eine Wärmebehandlung, das hauptsächlich zum Ausführen einer Wärmebehandlung an einem Halbleiter-Wafer und dergleichen verwendet wird, und ein Wärmebehandlungsverfahren eines Halbleiter-Wafers unter Verwendung von diesem.
DEN HINTERGRUND DARSTELLENDER STAND DER TECHNIK
In einem Falle, dass Vorrichtungen unter Verwendung eines Halbleiter-Einkristall-Wafers, wie eines Silicium-Wafers, hergestellt werden, gibt es viele Schritte ausgehend von der Bearbeitung des Wafers bis zur Bildung einer Vorrichtung. Es gibt einen Schritt einer Wärmebehandlung als einen dieser Schritte. Der Wärmebehandlungsschritt ist ein wichtiges Verfahren, das ausgeführt wird zum Zwecke der Bildung einer defektfreien Schicht in einer Oberflächenschicht des Wafers, Getterung, Kristallisation, Bildung eines Oxidfilms, Eindiffundieren von Fremdatomen und dergleichen.
Als ein Diffusionsofen, der bei einem solchen Wärmebehandlungsschritt, wie bei einer Oxidation oder einem Eindiffundieren von Fremdatomen, verwendet wird (ein Gerät zur Oxidation und Diffusion), kombiniert damit, dass ein Durchmesser eines Wafers größer ist, ist hauptsächlich ein vertikaler Ofen für eine Wärmebehandlung verwendet worden, in welchem die Wärmebehandlung ausgeführt wird, indem viele Wafer horizontal in einem vorher festgelegten Abstand von Trägern gestützt vorgesehen werden. Wenn ein Wafer einer Wärmebehandlung unter Verwendung eines solchen vertikalen Ofens für eine Wärmebehandlung unterzogen wird, wird ein vertikales Boot für eine Wärmebehandlung verwendet (im Folgenden gelegentlich als „ein Boot für eine Wärmebehandlung” oder einfach „ein Boot” bezeichnet), um viele Wafer abzusetzen.
8 zeigt schematisch ein herkömmliches allgemeines vertikales Boot für eine Wärmebehandlung 210. Ein Paar von Plattenelementen (Verbindungselementen, die auch als eine obere Platte und eine Bodenplatte bezeichnet werden) 216 ist mit beiden Enden von vier Stützsäulen (Stangen) 214 verbunden. In jeder der Stützsäulen 214 sind viele Schlitze 211 gebildet und ein nach außen gewölbter Abschnitt zwischen den Schlitzen 211 wirkt als ein Stützabschnitt 212 für den Wafer. Wenn Wafer einer Wärmebehandlung unterzogen werden, wird der periphere Abschnitt eines Wafers W auf den Stützabschnitten 212, die in derselben Höhe in jeder der Stützsäulen 214 gebildet sind, platziert, wie in einer ebenen Ansicht in 9(A) und einer Vorderansicht in 9(B) gezeigt, und dadurch wird der Wafer W horizontal gestützt
10 ist eine schematische Ansicht, um ein Beispiel eines vertikalen Ofens für eine Wärmebehandlung zu zeigen. In einem Boot für eine Wärmebehandlung 210, das in einen Innenraum einer Reaktionskammer 222 des vertikalen Ofens für eine Wärmebehandlung 220 befördert wird, befinden sich viele Wafer W horizontal gestützt. Bei der Wärmebehandlung werden die Wafer W mit einem Heizgerät 224, das um die Reaktionskammer 222 herum vorgesehen ist, erwärmt. Während der Wärmebehandlung wird Gas in die Reaktionskammer 222 durch ein Gaseinleitungsrohr 226 eingeleitet, strömt von der Oberseite zu der Unterseite und wird ausgehend von einem Gasauslassrohr 228 nach Außen abgelassen. Das zu verwendende Gas unterscheidet sich je nach einem Zweck der Wärmebehandlung. Jedoch werden hauptsächlich H₂, N₂, O₂, Ar und dergleichen verwendet. In dem Falle eines Eindiffundierens von Fremdatomen werden diese Gase auch als ein Trägergas für ein Fremdatom-Mischungsgas verwendet.
Für einen Wafer unterstützenden Abschnitt 212 in einem vertikalen Boot für eine Wärmebehandlung 210 werden verschiedene Gestalten eingesetzt, wovon einige Beispiele in den 11(A) und (B) gezeigt sind. In (A) sind halbkreisförmige Stützabschnitte 212 gebildet, indem konkave Schlitze (Rillen) 211 in einer zylindrischen Stützsäule 214 vorgesehen sind. In (B) sind andererseits rechteckige Stützabschnitte 213 gebildet, indem konkave Schlitze 211 in einer breiten prismatischen Stützsäule 215 vorgesehen sind, um Wafer W in einer Position näher am Zentrum als in dem in (A) gezeigten Beispiel zu stützen. Es gibt andere Stützabschnitte, die Schlitze mit anderen Gestalten, wie Bogenform oder Hakenform, aufweisen.
Es werden auch ein relativ breiter plattenförmiger Stützabschnitt (Stützplatte), der in einer Stützsäule so angeordnet ist, dass ein Wafer in einer stabilen Weise gestützt wird (siehe japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung (Kokai) Nr. 2000-53497 ), ein Stützabschnitt mit Stufen an seiner oberen Oberfläche, um Wafer, die einen unterschiedlichen Durchmesser aufweisen, zu stützen (siehe japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung (Kokai) Nr. 2005-159028 ) und dergleichen vorgeschlagen.
Hinsichtlich eines Materials eines Boots, das für Silicium-Wafer verwendet wird, werden üblicherweise beispielsweise Materialien, wie Quarz (SiO₂), Siliciumcarbid (SiC), Silicium (Si) und dergleichen verwendet, um zu verhindern, dass Wafer verunreinigt werden. Während einer Wärmebehandlung bei einer hohen Temperatur über 1000°C beispielsweise wird vorzugsweise ein aus SiC oder Si hergestelltes Boot, das eine höhere Hitzebeständigkeit als ein aus Quarz (SiO₂) hergestelltes Boot aufweist, verwendet. Insbesondere wird häufig ein aus SiC hergestelltes Boot verwendet, da es leichter bearbeitet werden kann und es verglichen mit einem aus Si hergestellten Boot metallische Verunreinigungen, die während einer Wärmebehandlung erzeugt werden, stärker verringern kann, indem ein CVD-SiC-Überzug vorgesehen wird.
Wenn eine Wärmebehandlung bei einer hohen Temperatur speziell für den Zweck einer Oxidation oder eines Eindiffundierens von Fremdatomen unter Verwendung eines vertikalen Boots für eine Wärmebehandlung ausgeführt wird, werden aufgrund des Eigengewichts eines Wafers innere Spannungen hervorgerufen oder es wird eine Wärmebeanspruchung aufgrund einer nicht-gleichförmigen Temperaturverteilung in dem Wafer hervorgerufen. Wenn eine solche Spannung oder Beanspruchung einen kritischen Wert überschreitet, wird eine Gleitversetzung, die ein Kristalldefekt ist, in dem Wafer erzeugt. Da dieser kritische Wert für die Erzeugung von dieser Versetzung bei einer höheren Temperatur schnell klein wird, ist bekannt, dass die Gleitversetzung bei einer höheren Temperatur leicht erzeugt wird. Wenn eine Vorrichtung an einer Position, wo eine Gleitversetzung erzeugt worden ist, gebildet wird, werden Übergangszonenlecken und dergleichen hervorgerufen, so dass die Vorrichtungsherstellungsausbeute manchmal beträchtlich verringert wurde.
Wenn ein herkömmliches Boot, in dem Stützabschnitte 212 oder 213 gebildet sind, verwendet wird, wie beispielsweise in den 11(A) oder (B) gezeigt, wird eine Gleitversetzung leicht an einer Position eines Wafers, die in Kontakt mit jeder der Spitzen der Stützabschnitte 212 oder 213 kommt, erzeugt. Der Grund dafür ist, dass manchmal ein Punktkontakt an einer solchen Spitze erzeugt wird.
Speziell in einem Falle eines Boots für eine Wärmebehandlung, das mit CVD-SiC beschichtet ist, ist dessen Oberfläche sehr rau, d. h. es weist eine Ra (durchschnittliche Mittellinien-Rauheit) von etwa 1 μm auf. Wenn ein Wafer auf einem solchen Stützabschnitt platziert wird, wird davon ausgegangen, dass der Wafer in einem sehr kleinen erhöhten Abschnitt (lokaler Vorsprung) als Punktkontakt gestützt wird. Dementsprechend wird die innere Spannung aufgrund des Eigengewichts des Wafers als lokal erhöht angesehen, so dass eine Gleitversetzung leicht erzeugt wird.
Um die Erzeugung einer solchen Gleitversetzung zu verhindern, werden Maßnahmen ergriffen, so dass die Spitze des Stützabschnitts abgerundet ist oder dass der erhöhte Ab schnitt des den Wafer stützenden Abschnitts durch Polieren von dessen Oberfläche entfernt wird.
Jedoch weist ein Stützabschnitt eines Boots für eine Wärmebehandlung das Problem auf, dass er durch eine Abrundungs- oder Polierbearbeitung mittels einer Maschine oder dergleichen leicht abgebrochen wird, da er dünn und fragil ist. Wenn ein einzelner Stützabschnitt abgebrochen wird, wird das gesamte Boot zum Ausfallprodukt. Es wird dementsprechend notwendig, Oberflächen der Stützabschnitte manuell zu polieren, um die Oberflächen vollständig auf Hochglanz zu polieren. In diesem Falle neigt die Rauheit bei jeder Oberfläche der Stützabschnitte dazu, zu variieren. Zusätzlich erfordert das Hochglanzpolieren aller Stützabschnittsoberflächen eine Menge Arbeit, so dass das resultierende Boot sehr teuer wird.
Daneben müssen, um die optimale Gestalt des Stützabschnitts in Bezug auf Oberflächenrauheit, eine Abrundung der Spitze und dergleichen zu ermitteln, verschiedene Boote für eine Wärmebehandlung mit unterschiedlicher Oberflächenrauheit und verschiedenen abgerundeten Gestalten hergestellt werden und es müssen vorab eine Menge Experimente ausgeführt werden. Da Boote für eine Wärmebehandlung teuer sind, ist das Herstellen von verschiedenen Booten für eine Wärmebehandlung, die für die Experimente verwendet werden, sehr teuer.
Um diese Probleme zu lösen, offenbart die japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung (Kokai) Nr. 2004-241545 ein Boot mit Wafer stützenden Abschnitten, auf welchen zusätzliche Stützelemente entfernbar angebracht sind. Gemäß der Offenbarung kann in dem Falle eines solchen Boots, da das zusätzliche Stützelement entfernbar angebracht werden kann, es einer Abrundungs- oder Polierbearbeitung an dessen für ein Platzieren eines Wafers dienenden Oberfläche preiswert und leicht unterzogen werden, wie gewünscht, und darüber hinaus kann, wenn das polierte oder in anderer Weise bearbeitete zusätzliche Stützelement an dem Stützabschnitt angebracht wird und dann ein Wafer darauf platziert wird, um einer Wärmebehandlung unterzogen zu werden, die Erzeugung einer Gleitversetzung wirksam unterdrückt werden.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Ein Boot, wie dasjenige, das in der oben beschriebenen japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung (Kokai) Nr. 2004-241545 offenbart wird, kann als wirksam angesehen werden, um eine Erzeugung von Gleitversetzungen aufgrund der erhöhten Abschnitte auf der Oberfläche des Stützabschnitts zu verhindern. Aber das herkömmliche Boot dieses Typs kann eine Erzeugung von Gleitversetzungen aufgrund einer Neigung des Stützabschnitts nicht verhindern. Da speziell die Neigung des Stützabschnitts für jeden Stützabschnitt variiert, war festgestellt worden, dass ein herkömmliches zusätzliches Stützelement mit jeweils identischer Gestalt dieses Problem nicht beheben kann.
Angesichts solcher Probleme, wie oben beschrieben, besteht ein Ziel der Erfindung darin, ein vertikales Boot für eine Wärmebehandlung, welches insbesondere wirksam die Erzeugung der Gleitversetzung aufgrund einer Neigung von jedem Stützabschnitt, welcher ein zu behandelndes Substrat, wie einen Halbleiter-Wafer, während einer Wärmebehandlung des Substrats in einem vertikalen Ofen für eine Wärmebehandlung stützt, verhindern kann und welches nicht teuer ist und leicht verbessert werden kann, bereitzustellen und ein Wärmebehandlungsverfahren eines Halbleiter-Wafers bereitzustellen.
Um das obige Ziel zu erreichen, wird gemäß der Erfindung ein vertikales Boot für eine Wärmebehandlung bereitgestellt, welches mindestens eine Mehrzahl von Stützsäulen, ein Paar von Plattenelementen, welche jeweils mit jedem der beiden Enden von jeder Stützsäule verbunden sind, aufweist, wobei in jeder der Stützsäulen eine Mehrzahl von Stützabschnitten für ein horizontales Stützen von zu behandelnden Substraten gebildet ist und ein zusätzliches Stützelement, um jedes der zu behandelnden Substrate darauf zu platzieren, entfernbar an jedem der Mehrzahl von Stützabschnitten angebracht ist, wobei bei dem vertikalen Boot für eine Wärmebehandlung das zusätzliche Stützelement für jeden Stützabschnitt in Hinblick auf die Neigung einer für ein Platzieren der zu behandelnden Substrate dienenden Oberfläche abhängig von der Gestalt von jedem Stützabschnitt angepasst ist, indem eine Oberfläche für das Anbringen auf dem Stützabschnitt bearbeitet ist oder indem ein Abstandsstück zwischen dem Stützabschnitt und dem zusätzlichen Stützelement eingeschoben ist.
Da das zusätzliche Stützelement in Hinblick auf die Neigung einer für ein Platzieren dienenden Oberfläche abhängig von der Gestalt von jedem Stützabschnitt angepasst werden kann, indem eine für das Anbringen dienende Oberfläche des zusätzlichen Stützelements (nicht des Stützabschnitts) bearbeitet wird oder indem ein Abstandsstück verwendet wird, ist es mit einem solchen vertikalen Boot für eine Wärmebehandlung nicht erforderlich, den Stützabschnitt aufwändig, mühsam oder zeitaufwändig zu bearbeiten, um die Neigung des Stützabschnitts anzupassen. Dementsprechend kann das Boot nicht teuer und leicht hergestellt werden.
Da zusätzlich die Neigung der für ein Platzieren dienenden Oberfläche des zusätzlichen Stützelements mit hoher Genauigkeit für jeden Stützabschnitt angepasst werden kann, kann insbesondere eine Erzeugung der Gleitversetzung aufgrund der Neigung von jedem Stützabschnitt wirksam unterdrückt werden, wenn ein zu behandelndes Substrat, wie ein Halbleiter-Wafer, auf dem zusätzlichen Stützelement für eine Wärmebehandlung platziert wird.
Da die Fähigkeit zum Unterdrücken der Erzeugung von Gleitversetzungen folglich erhöht werden kann, kann die Zeitspanne für das Tempern verkürzt werden und der Abstand der Schlitze des Boots kann verringert werden, so dass getemperte Wafer effizient hergestellt werden können und eine Verbesserung hinsichtlich der Herstellungskosten erzielt werden kann.
Es ist möglich, dass das zusätzliche Stützelement an der für das Anbringen dienenden Oberfläche so bearbeitet wird, dass es einen Rücksprung aufweist, eine sich verjüngende Gestalt aufweist oder alternativ eine einen Vorsprung aufweisende Gestalt aufweist.
Da das zusätzliche Stützelement folglich an seiner für das Anbringen dienenden Oberfläche abhängig von der Gestalt von jedem Stützabschnitt so bearbeitet sein kann, dass es einen Rücksprung, eine sich verjüngende Gestalt oder eine einen Vorsprung aufweisende Gestalt aufweist, und da dieser Rücksprung, diese sich verjüngende Gestalt oder diese einen Vorsprung aufweisende Gestalt auf die Gestalt von jedem Stützabschnitt eingehen kann, kann die Neigung der für ein Platzieren dienenden Oberfläche angepasst werden. Als Ergebnis kann eine Erzeugung der Gleitversetzung aufgrund einer Neigung des Stützabschnitts oder dergleichen wirksam verhindert werden.
Die Erfindung ist auch mit einem Wärmebehandlungsverfahren eines Halbleiter-Wafers unter Verwendung des oben beschriebenen vertikalen Boots für eine Wärmebehandlung ausgestattet, welches die Schritte umfasst: Messen einer Gestalt von jedem Stützabschnitt von jeder Stützsäule; Bearbeiten von jedem der zusätzlichen Stützelemente an der für das Anbringen dienenden Oberfläche, Auswählen von einem der zusätzlichen Stützelemente, die an der für das Anbringen dienenden Oberfläche bearbeitet sind, abhängig von der gemessenen Gestalt von jedem Stützabschnitt und Anbringen des ausgewählten zusätzlichen Stützelements auf dem Stützabschnitt oder Auswählen eines ausgewählten Abstandsstücks abhängig von der gemessenen Gestalt von jedem Stützabschnitt und Anbringen des zusätzlichen Stützelements auf dem Stützabschnitt unter Einschieben des ausgewählten Abstandsstücks; wodurch die Neigung der für ein Platzieren dienenden Oberfläche des zusätzlichen Stützelements abhängig von jedem Stützabschnitt angepasst wird; dann Platzieren des Halbleiter-Wafers auf der für ein Platzieren dienenden Oberfläche; und Ausführen einer Wärmebehandlung.
Da bei einem solchen Wärmebehandlungsverfahren eines Halbleiter-Wafers der Halbleiter-Wafer auf der für ein Platzieren dienenden Oberfläche platziert und erwärmt werden kann, nachdem eines der zusätzlichen Stützelemente, das auf der für das Anbringen dienenden Oberfläche abhängig von der gemessenen Gestalt von jedem Stützabschnitt bearbeitet worden ist, ausgewählt und das ausgewählte zusätzliche Stützelement auf dem Stützabschnitt angebracht worden ist oder ein Abstandsstück abhängig von der gemessenen Gestalt von jedem Stützabschnitt ausgewählt und das zusätzliche Stützelement auf dem Stützabschnitt unter Einschieben des Abstandsstücks angebracht worden ist, wodurch die Neigung der für ein Platzieren dienenden Oberfläche des zusätzlichen Stützelements abhängig von jedem Stützabschnitt angepasst wird, kann insbesondere eine Erzeugung der Gleitversetzung aufgrund einer Neigung des Stützabschnitts wirksam unterdrückt werden.
Da die Fähigkeit zum Unterdrücken der Erzeugung von Gleitversetzungen erhöht werden kann, kann die Zeitspanne für das Tempern verkürzt werden und der Schlitzabstand des Boots kann verringert werden, so dass getemperte Wafer effizient hergestellt werden können und eine Verbesserung hinsichtlich der Herstellungskosten erzielt werden kann.
Es ist zu bevorzugen, dass die Neigung der für ein Platzieren dienenden Oberfläche des zusätzlichen Stützelements so angepasst wird, dass der zwischen der für ein Platzieren dienenden Oberfläche und dem Halbleiter-Wafer, der auf der für ein Platzieren dienenden Oberfläche platziert ist, gebildete Winkel innerhalb von ±0,2° liegt.
Indem so die Neigung der für ein Platzieren dienenden Oberfläche des zusätzlichen Stützelements angepasst wird, so dass der zwischen der für ein Platzieren dienenden Oberfläche und dem auf der für ein Platzieren dienenden Oberfläche platzierten Halbleiter-Wafer gebildete Winkel innerhalb von ±0,2° liegt, kann die Neigung der für ein Platzieren dienenden Oberfläche gegenüber dem horizontal gestützten Halbleiter-Wafer ausreichend klein gemacht werden. Dementsprechend kann die Fläche, mit der der Wafer mit der für ein Platzieren dienenden Oberfläche in Kontakt kommt, nicht zu klein gemacht werden und die Belastung kann verteilt werden, so dass eine Erzeugung der Gleitversetzung wirksam verhindert werden könnte.
Wie oben beschrieben, ermöglicht das vertikale Boot für eine Wärmebehandlung und das Wärmebehandlungsverfahren eines Halbleiter-Wafers unter Verwendung von diesem gemäß der Erfindung es, dass die Neigung der für ein Platzieren dienenden Oberfläche angepasst wird, indem die für das Anbringen dienende Oberfläche des zusätzlichen Stützelements bearbeitet wird, oder mittels eines Abstandsstücks. Es ist dementsprechend nicht erforderlich, dass der Stützabschnitt aufwändig, mühsam oder zeitaufwändig bearbeitet wird, so dass das Boot nicht teuer und leicht hergestellt werden kann, und zur gleichen Zeit kann die Neigung der für ein Platzieren dienenden Oberfläche mit hoher Genauigkeit angepasst werden. Als Ergebnis können Substrate von hoher Qualität, wie Halbleiter-Wafer, erhalten werden, wobei eine Erzeugung der Gleitversetzung aufgrund einer Neigung des Stützabschnitts wirksam unterdrückt wird.
Da die Fähigkeit zum Unterdrücken der Erzeugung von Gleitversetzungen erhöht werden kann, kann die Zeitspanne für das Tempern verkürzt werden und kann der Schlitzabstand des Boots verringert werden, so dass getemperte Wafer mit effizienter Wärmebehandlung hergestellt werden können und die Herstellungskosten verringert werden können.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Ansicht, um ein Beispiel eines vertikalen Boots für eine Wärmebehandlung gemäß der Erfindung zu zeigen;
2 ist eine schematische Ansicht, um exemplarische Gestalten von Stützabschnitten zu zeigen;
3 ist eine erläuternde Ansicht, um beispielhafte Beziehungen zwischen einem zusätzlichen Stützelement und einem Stützabschnitt zu veranschaulichen;
4 ist eine erläuternde Ansicht, um ein Beispiel eines zusätzlichen Stützelements, welches in Punktkontakt mit einem Wafer steht, zu veranschaulichen;
5 ist ein Graph, um gemessene Ergebnisse von Gestalten von Stützabschnitten durch ein 3D-Messinstrument zu zeigen;
6 ist eine Beobachtungsansicht, um gemessene Ergebnisse von Gleitversetzungen in den Beispielen 1 bis 4 und in Vergleichsbeispiel 1 zu zeigen;
7 ist eine Beobachtungsansicht, um gemessene Ergebnisse von Gleitversetzungen in den Beispielen 5, 6 und 7 und in Vergleichsbeispiel 2 zu zeigen;
8 ist eine schematische Ansicht, um ein Beispiel eines herkömmlichen vertikalen Boots für eine Wärmebehandlung zu zeigen;
9 ist eine erläuternde Ansicht, um ein herkömmliches vertikales Boot für eine Wärmebehandlung mit dort hinein eingesetzten Wafern zu veranschaulichen;
10 ist eine schematische Ansicht, um ein Beispiel eines vertikalen Ofens für eine Wärmebehandlung zu zeigen;
11 ist eine schematische Ansicht, um Beispiele von Wafer stützenden Abschnitten für ein herkömmliches vertikales Boot für eine Wärmebehandlung zu zeigen; und
12 ist eine erläuternde Ansicht, um ein Beispiel eines Messverfahrens einer Gestalt eines Stützabschnitts unter Verwendung eines 3D-Messinstruments zu veranschaulichen.
BESTE WEISE ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung beschrieben, obgleich die Erfindung nicht auf diese beschränkt ist.
Wenn ein zu behandelndes Substrat, wie ein Halbleiter-Wafer, einer Wärmebehandlung unterzogen wird, wird hauptsächlich ein vertikaler Ofen für eine Wärmebehandlung verwendet, worin die Wärmebehandlung ausgeführt wird, indem viele Wafer horizontal in einem vorher festgelegten Abstand gestützt vorgesehen sind. Für diese Wärmebehandlung wird ein vertikales Boot für eine Wärmebehandlung für das Absetzen von vielen Wafern verwendet. Bei einem herkömmlichen Boot wird manchmal eine Gleitversetzung auf einem Wafer nach der Wärmebehandlung erzeugt.
Die Gleitversetzung wird erzeugt, da das herkömmliche Boot für eine Wärmebehandlung eine sehr raue Oberfläche, die beispielsweise mit CVD-SiC beschichtet ist, hat, so dass ein Wafer, wenn er darauf platziert ist, manchmal durch die Oberfläche in Form eines Punktkontakts gestützt wird.
Für das Problem der Erzeugung von Gleitversetzungen aufgrund eines lokalen Vorsprungs offenbart die japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung (Kokai) Nr. 2004-241545 ein Boot mit Wafer stützenden Abschnitten, auf welchen zusätzliche Stützelemente mit einer auf Hochglanz polierten oder anderweitig bearbeiteten ebeneren Oberfläche entfernbar angebracht sind. Obwohl das Boot in gewissem Ausmaß wirksam ist, wurden nach wie vor Gleitversetzungen auf dem Wafer nach der Wärmebehandlung erzeugt.
Die Erfinder der Erfindung haben eine sorgfältige Untersuchung hinsichtlich der oben beschriebenen Erzeugung der Gleitversetzung ausgeführt und in Hinblick auf ein in der japanischen unveröffentlichten Patentveröffentlichung (Kokai) Nr. 2004-241545 offenbartes Boot herausgefunden, dass das herkömmliche Problem der Erzeugung von Gleitversetzungen aufgrund von lokalen Vorsprüngen auf der Stützabschnittsoberfläche verbessert wurde, dass aber die Erzeugung von Gleitversetzungen aufgrund einer Neigung des Stützabschnitts nicht verhindert werden konnte.
Es ist jedoch von dem Aspekt der Bearbeitungsgenauigkeit bei der Herstellung eines vertikalen Boots für eine Wärmebehandlung aus gesehen extrem schwierig, die Neigung der Rille zu kontrollieren, indem sie in der Größenordnung von mehreren zehn Mikrometern abgespant wird oder indem die Neigung des Stützabschnitts fein angepasst wird, um eine gewünschte Gestalt des Stützabschnitts zu erhalten. Andererseits erfordert eine manuelle Bearbeitung Mühe und Zeit und neigt dazu, variable Ergebnisse zu bewirken.
Die Erfinder der Erfindung haben festgestellt, dass eine Neigung einer Oberfläche, auf der ein Wafer platziert wird, leicht mit hoher Genauigkeit für jeden Stützabschnitt angepasst werden kann, indem ein entfernbares zusätzliches Stützelement an dem Stützabschnitt angebracht wird und indem abhängig von einer Gestalt von jedem Stützabschnitt das zusätzliche Stützelement auf seiner für das Anbringen dienenden Oberfläche bearbeitet wird oder ein Abstandsstück zwischen den Stützabschnitt und das zusätzliche Stützelement eingeschoben wird, und haben die Erfindung vollendet.
Obwohl nachfolgend ein vertikales Boot für eine Wärmebehandlung gemäß der Erfindung und ein Wärmebehandlungsverfahren eines Halbleiter-Wafers unter Verwendung von diesem speziell unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben werden, ist die Erfindung nicht auf diese beschränkt.
1 zeigt ein Beispiel eines vertikalen Boots für eine Wärmebehandlung, das mit Stützabschnitten der Stützsäulen und zusätzlichen Stützelementen gemäß der Erfindung ausgestattet ist. Dieses Boot für eine Wärmebehandlung 1 umfasst vier Stützsäulen 4 und ein Paar von Plattenelementen 6, die mit beiden Enden von jeder Stützsäule 4 verbunden sind. Es ist in jeder der Stützsäulen 4 eine Mehrzahl von Schlitzen (Rillen) 7 gebildet, die einen gleichen Abstand voneinander jeweils in identischer Höhe aufweisen, und nach außen gewölbte Abschnitte zwischen den Schlitzen 7 wirken als Stützabschnitte 2 für Halbleiter-Wafer. In dem Falle des Boots für eine Wärmebehandlung 1 gemäß der Erfindung sind zusätzliche Stützelemente 3 entfernbar auf den Stützabschnitten 2 von jeder Stützsäule 4 angebracht. Wenn Wafer einer Wärmebehandlung unterzogen werden, wird jeder der Wafer auf den zusätzlichen Stützelementen 3 platziert, die an den Stützabschnitten 2, die sich jeweils in der gleichen Höhe von jeder Stützsäule 4 befinden, angebracht sind.
Jetzt werden die Beziehungen zwischen dem Stützabschnitt 2 und dem zusätzlichen Stützelement 3 beschrieben.
Wie oben beschrieben, ist es aufgrund der Einschränkungen bei der Bearbeitungsgenauigkeit schwierig, die Gestalt, wie die Neigung, der Stützabschnitte 2 zu kontrollieren, indem sie in einer Größenordnung von mehreren 10 Mikrometern bearbeitet werden, so dass jeder der Stützabschnitte 2 in der Gestalt in Mikrometermaßstäben variiert. Solche Stützabschnitte mit unterschiedlichen Gestalten sind in 2 gezeigt.
2(A) ist eine Draufsicht eines Stützabschnitts 2 und die 2(B) bis 2(D) sind Querschnittsansichten von verschiedenen Stützabschnitten 2.
Wie in 2(A) gezeigt, ist ein Bereich des Stützabschnitts 2 in der Nähe der Stützsäule als Bereich X definiert, ein Bereich um die Spitze des Stützabschnitts herum ist als Bereich Z definiert und ein Bereich in der Mitte von diesen ist als Bereich Y definiert. Wie in 2(B) gezeigt, weist erstens beispielsweise ein Stützabschnitt 2 eine von Bereich X zu Bereich Z nach oben geneigte Gestalt auf. Im Gegensatz dazu ist auch ein Stützabschnitt, der eine von Bereich X zu Bereich Z nach unten geneigte Gestalt aufweist, wie in 2(C) gezeigt, aufgeführt. Es gibt auch einen Stützabschnitt, wie in 2(D) gezeigt, wo der Bereich Y in Richtung nach oben erhöht ist und eine Neigung von Bereich X zu Bereich Y und auch von Bereich Y zu Bereich Z bewirkt wird.
Natürlich kann ein Stützabschnitt 2 auch Neigungen in verschiedenen dreidimensionalen Richtungen in Mikrometermaßstäben in der Größenordnung von mehreren zehn Mikrometern aufweisen, die nicht auf die in den 2(B) bis 2(D) gezeigten Gestalten beschränkt sind.
Wenn ein Stützabschnitt 2 eine solche geneigte Gestalt hat, ist, wenn einfach dieser Stützabschnitt 2 verwendet wird oder wenn ein herkömmliches ebenes zusätzliches Stützelement 103 mit identischer Gestalt, das nur für den Zweck, lokale Vorsprünge auf der Stützabschnittsoberfläche zu unterdrücken, verwendet wird, an einem solchen Stützabschnitt 2 angebracht wird, ohne die Neigung zu berücksichtigen, eine Fläche, die mit dem Wafer in Kontakt kommt und den Wafer stützt, auf eine sehr enge Fläche beschränkt, wie in 4 gezeigt, so dass die Belastung konzentriert wird. Wenn ein Wafer einer Wärmebehandlung in einem solchen gestützten Zustand unterzogen wird, wird bei dem Wafer eine Gleitversetzung erzeugt.
Bei dem Boot der Erfindung ist andererseits abhängig von der Gestalt von jedem Stützabschnitt 2 das zusätzliche Stützelement 3 auf einer für das Anbringen auf dem Stützabschnitt 2 dienenden Oberfläche bearbeitet oder ist ein Abstandsstück zwischen dem Stützabschnitt 2 und dem zusätzlichen Stützelement 3 eingeschoben, um eine Erzeugung von Gleitversetzungen aufgrund einer solchen Neigung des Stützabschnitts 2 zu verhindern.
Nachfolgend wird als ein Beispiel der Fall beschrieben, in dem ein Stützabschnitt 2 in Richtung des Spitzenbereichs Z nach oben geneigt ist, wie in 2(B) gezeigt. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Gestalt beschränkt und kann in ähnlicher Weise an Gestalten des Stützabschnitts 2 mit anderen Gestalten, die in 2 gezeigt sind, wie auch Gestalten, die in 2 nicht gezeigt sind, angepasst werden. Zusätzlich wird in diesem Beispiel die Neigung der für ein Platzieren eines Wafers dienenden Oberfläche des zusätzlichen Stützelements exemplarisch so angepasst, dass sie horizontal ist, um einen Kontaktbereich mit dem horizontal gestützten Wafer nicht zu eng zu machen; sie ist aber nicht darauf beschränkt, horizontal zu sein, sondern die Neigung kann an eine jegliche, die gewünscht wird, angepasst werden.
Als erstes wird ein Beispiel, in dem ein zusätzliches Stützelement an der für das Anbringen dienenden Oberfläche bearbeitet ist, beschrieben.
In einem in 3(A) gezeigten Beispiel ist ein zusätzliches Stützelement 3 an der für das Anbringen dienenden Oberfläche 8 abhängig von der Gestalt des Stützabschnitts 2 so bearbeitet, dass es eine sich in Richtung auf dessen Spitzenregion verjüngende Gestalt 10 aufweist, und ist an dem Stützabschnitt 2 angebracht. Dadurch kann eine für ein Platzieren eines Wafers dienende Oberfläche 9 des zusätzlichen Stützelements 3 in Hinblick auf dessen Neigung angepasst werden, d. h. kann horizontal sein, sofern gewünscht. Dementsprechend kann dieser Stützabschnitt 2 den Wafer, der horizontal gestützt wird, ohne Punktkontakt mit diesem stützen.
In einem in 3(B) gezeigten Beispiel ist ein zusätzliches Stützelement 3' an der für das Anbringen dienenden Oberfläche 8' abhängig von einer Gestalt des Stützabschnitts 2 so bearbeitet, dass es einen Rücksprung 11 aufweist, und ist an dem Stützabschnitt 2 angebracht. Dadurch kann eine für ein Platzieren eines Wafers dienende Oberfläche 9' des zusätzlichen Stützelements 3' wiederum in Hinblick auf dessen Neigung angepasst werden, d. h. ist horizontal, sofern gewünscht.
Darüber hinaus ist wie in einem in 3(D) gezeigten Beispiel ein zusätzliches Stützelement 3''' so bearbeitet, dass es einen Vorsprung 13 an der für das Anbringen dienenden Oberfläche 8''' aufweist, und kann angebracht werden, so dass die Neigung einer für ein Platzieren eines Wafers dienenden Oberfläche 9''' angepasst werden kann.
Es sind jegliche zusätzlichen Stützelemente 3, 3' und 3''' ausreichend, sofern sie eine in geeigneter Weise bearbeitete Gestalt für jeden Fall auf den für das Anbringen dienenden Oberflächen 8, 8' und 8''' aufweisen, wie eine sich verjüngende Gestalt 10, einen Rücksprung 11 oder einen Vorsprung 13 abhängig von einer Gestalt des Stützabschnitts 2 und folglich werden deren für ein Platzieren eines Wafers dienende Oberflächen 9, 9' und 9''' an eine wünschenswerte Neigung (in den oben gezeigten Beispielen horizontal) angepasst, wenn die zusätzlichen Stützelemente 3, 3' und 3''' an dem Stützabschnitt 2 angebracht werden.
In anderen Worten ist eine Gestalt, die auf der für das Anbringen dienenden Oberfläche durch Bearbeiten gebildet wird, wie eine sich verjüngende Gestalt, ein Rücksprung oder Vorsprung, nicht speziell beschränkt und kann auch in geeigneter Weise in Hinblick auf deren Lage, Tiefe und so weiter angepasst werden. Auch kann die Gestalt geformt werden unter Berücksichtigung der Dicke des zusätzlichen Stützelements oder dergleichen. Darüber hinaus ist die Gestalt nicht auf eine sich verjüngende Gestalt, einen Rücksprung oder Vorsprung beschränkt. Die Gestalt sollte lediglich der gemessenen Gestalt des Stützabschnitts folgen.
Die Neigung der für ein Platzieren dienenden Oberfläche kann auch angepasst werden, indem ein Abstandsstück zwischen den Stützabschnitt und das zusätzliche Stützelement eingeschoben wird.
In 3(C) ist das zusätzliche Stützelement 3'' an dem Stützabschnitt 2 angebracht, indem ein Abstandsstück 12 zwischen diese abhängig von einer Gestalt des Stützabschnitts 2 eingeschoben ist. Dementsprechend wird wieder die für ein Platzieren eines Wafers dienende Oberfläche 9'' des zusätzlichen Stützelements 3'' in Bezug auf die Neigung angepasst, d. h. ist horizontal, wie beschrieben.
Was dieses zusätzliche Stützelement 3'' angeht, kann ein ähnliches zusätzliches Stützelement wie ein herkömmliches verwendet werden. Die für ein Platzieren dienende Oberfläche 9'' des zusätzlichen Stützelements 3'' kann durch das Abstandsstück 12 in Bezug auf eine wünschenswerte Neigung angepasst werden (in dem obigen Beispiel horizontal). Das Material, die Dicke oder die Anzahl der Abstandsstücke 12 sind nicht besonders beschränkt. Sie können abhängig von den zu behandelnden Substraten oder der Gestalt des Stützabschnitts in geeigneter Weise bestimmt werden.
Das zusätzliche Stützelement 3 des Boots 1 gemäß der Erfindung kann beispielsweise mittels einer Hochglanzpolierbearbeitung oder derart, dass es einen abgeschrägten Kantenabschnitt aufweist, so hergestellt sein, dass es eine ebene Oberfläche (eine für ein Platzieren eines Wafers oder dergleichen dienende Oberfläche 9) aufweist. Es ist natürlich möglich, eine ähnliche Bearbeitung wie in dem Falle der zusätzlichen Stützelemente eines herkömmlichen Boots auszuführen. Indem eine solche Bearbeitung ausgeführt wird, kann wirksamer verhindert werden, dass eine Gleitversetzung erzeugt wird, wenn der gestützte Wafer einer Wärmebehandlung unterzogen wird.
Was die anderen Teile als das oben beschriebene zusätzliche Stützelement 3 angeht, sind beispielsweise Stützabschnitt 2, Stützsäule 4, Plattenelement 6 und dergleichen in Hinblick auf ihre Materialien oder Anzahlen nicht beschränkt. Sie können beispielsweise ähnliche Teile wie die herkömmlichen Teile sein.
Wie oben beschrieben, könnte bei einem vertikalen Boot für eine Wärmebehandlung 1 gemäß der Erfindung, da ein zusätzliches Stützelement 3, das auf seiner für das Anbringen dienenden Oberfläche 8 bearbeitet ist, angebracht wird oder durch Einschieben eines Ab standsstücks 12 zwischen den Stützabschnitt 2 und das zusätzliche Stützelement 3 angebracht wird, sogar bei einem Stützabschnitt 2 mit einer beliebigen Gestalt abhängig von der Gestalt die Neigung der für ein Platzieren dienenden Oberfläche 9 für jeden der Stützabschnitte fein angepasst werden, so dass die Neigung leicht zu einer wünschenswerten festgelegt werden kann.
Dementsprechend ist es, um zu beginnen, nicht notwendig, den Stützabschnitt 2 aufwändig oder mühsam zu bearbeiten, um die Neigung des Stützabschnitts 2 selbst anzupassen; das Boot kann nicht teuer und leicht hergestellt werden.
Zusätzlich dazu, dass die Neigung einer für ein Platzieren dienenden Oberfläche 9 angepasst werden kann, indem die für das Anbringen dienende Oberfläche 8 des entfernbaren zusätzlichen Stützelements 3 bearbeitet wird oder indem ein Abstandsstück 12 verwendet wird, kann die Neigung der für ein Platzieren dienenden Oberfläche 9 mit extrem hoher Genauigkeit angepasst werden. Dementsprechend weist das Boot 1 für ein Platzieren dienende Oberflächen 9 auf, die an geeignete Neigungen fein angepasst waren, und dementsprechend kann die Erzeugung von Gleitversetzungen in bemerkenswerter Weise unterdrückt werden, wenn die Wafer in dem Boot 1 platziert und einer Wärmebehandlung unterzogen werden. Es ist speziell hochgradig in der Lage, die Erzeugung von Gleitversetzungen aufgrund der Neigung des Stützabschnitts 2, die konventionell nicht verhindert werden konnte, zu unterdrücken.
Da diese Fähigkeit zum Unterdrücken der Erzeugung von Gleitversetzungen somit verbessert ist, kann ein Wafer gestützt und wärmebehandelt werden, ohne dass eine Gleitversetzung erzeugt wird, beispielsweise bei einer hohen Temperatur, bei welcher die Neigung besteht, dass Gleitversetzungen häufiger erzeugt werden, so dass die Zeitspanne für das Tempern durch die Hochtemperaturbehandlung verkürzt werden kann.
Darüber hinaus kann, sogar bei einer Bootgestalt, welche enge Schlitzabstände aufweist, so dass ein Erzeugungsverhältnis von Gleitversetzungen bei Verwendung eines herkömmlichen Boots hoch war, eine Erzeugung von Gleitversetzungen wirksam verhindert werden, so dass getemperte Wafer von hoher Qualität erhalten werden können. In anderen Worten kann eine Verringerung des Schlitzabstands erzielt werden.
Somit können getemperte Wafer mit höherer Qualität effizienter als bei einem herkömmlichen Boot erhalten werden, so dass eine Verbesserung hinsichtlich der Herstellungskosten und der Herstellungsausbeute erzielt werden kann.
Daneben wurde zur Verhütung einer Erzeugung von Gleitversetzungen aufgrund eines lokalen Vorsprungs der Stützabschnittsoberfläche auch BMD in dem zu behandelnden Wafer eingesetzt. Diese Maßnahme war jedoch bei der Herstellung ineffizient, d. h. Zeit und Arbeit werden mehr als genug verbraucht, da der BMD in höherer Anzahl oder Größe erzeugt werden musste als während der Wafer-Herstellung nötig (Kristallwachstum), um eine Erzeugung der Gleitversetzung zu verhindern. Aber mit einem Boot 1 gemäß der Erfindung wird, sogar wenn man den BMD in dem zu behandelnden Wafer nicht absichtlich bis zu einer solchen Dichte oder Größe, die herkömmlicher Weise benötigt wird, wachsen lässt, die Neigung der für ein Platzieren dienenden Oberfläche 9 ausreichend angepasst und es tritt kein Punktkontakt mit dem Wafer auf. Als Ergebnis können getemperte Wafer mit einer hohen Qualität erhalten werden, indem die Erzeugung der Gleitversetzung ausreichend unterdrückt wird, und folglich kann die Produktivität verbessert werden. Mit einer dementsprechend geringen BMD-Dichte oder dergleichen kann eine Patternverschiebung bei der Pattern-Bildung während der Vorrichtungsverfahren als wirksam verhindert angesehen werden.
Nachfolgend wird ein Wärmebehandlungsverfahren eines Halbleiter-Wafers unter Verwendung eines vertikalen Boots für eine Wärmebehandlung gemäß der Erfindung beschrieben. Es ist anzumerken, dass die Neigung der für ein Platzieren eines Wafers dienenden Oberfläche des zusätzlichen Stützelements in diesem Beispiel so angepasst ist, dass sie horizontal ist, so dass ein Kontaktbereich mit dem horizontal gestützten Wafer nicht zu eng gemacht wird; sie ist aber natürlich nicht darauf beschränkt, horizontal zu sein.
Als erstes wird die Gestalt von jedem Stützabschnitt 2, der in jeder Stützsäule 4 gebildet ist, durch ein 3D-Messinstrument gemessen. Als 3D-Messinstrument wird beispielsweise das Crysta-Apex C-Instrument, das von Mitutoyo hergestellt wird, angegeben, obwohl es nicht auf dieses Instrument beschränkt ist und ein jegliches Instrument verwendet werden kann, solange die Gestalt des Stützabschnitts 2 in geeigneter Weise gemessen werden kann.
Dann wird eine zum Anbringen dienende Oberfläche 8 eines separat hergestellten zusätzlichen Stützelements 3 so bearbeitet, dass sie beispielsweise einen Rücksprung 11, eine sich verjüngende Gestalt 10 oder einen Vorsprung 13 aufweist. Abhängig von der gemessenen Gestalt von jedem Stützabschnitt 2 wird ein zusätzliches Stützelement 3, das in geeigneter Weise an seiner für das Anbringen dienenden Oberfläche 8 bearbeitet worden ist, jeweils ausgewählt, um an dem Stützabschnitt 2 angebracht zu werden.
Alternativ wird durch Auswählen eines geeigneten Abstandsstücks 12 abhängig von der gemessenen Gestalt von jedem Stützabschnitt 2 ein zusätzliches Stützelement 3 an dem Stützabschnitt 2 unter Einschieben des Abstandsstücks 12 angebracht.
Dementsprechend wird durch geeignetes Bearbeiten einer für das Anbringen dienenden Oberfläche 8 des zusätzlichen Stützelements 3 oder durch geeignetes Einschieben eines Abstandsstücks 12 zwischen den Stützabschnitt 2 und das zusätzliche Stützelement 3 die Neigung der für ein Platzieren dienenden Oberfläche 9 des zusätzlichen Stützelements 3 auf einen gewünschten Wert (hier horizontal) für jeden Stützabschnitt 2 durch Anpassen an die Gestalt von jedem Stützabschnitt 2 fein angepasst.
Nach der feinen Anpassung für jeden Stützabschnitt 2 wird ein Halbleiter-Wafer auf der für ein Platzieren dienenden Oberfläche 9 platziert.
Nachdem jeder einer Mehrzahl von Halbleiter-Wafern horizontal durch jeden Stützabschnitt mittels jedes zusätzlichen Stützelements 3 gestützt wird, wird das Boot 1 gemäß der Erfindung in einen vertikalen Ofen für eine Wärmebehandlung, wie in 10 gezeigt, eingeführt, so dass die Wafer der Wärmebehandlung mit einem in den Ofen eingeleiteten Gas unterzogen werden.
Für das Anpassen der Neigung der für ein Platzieren dienenden Oberfläche 9 ist es zu bevorzugen, dass der zwischen der für ein Platzieren dienenden Oberfläche 9 und dem Halbleiter-Wafer, der auf der für ein Platzieren dienenden Oberfläche 9 platziert ist, gebildete Winkel innerhalb von ±0,2° liegt. Indem bewirkt wird, dass der zwischen der für ein Platzieren dienenden Oberfläche 9 und dem horizontal gestützten Halbleiter-Wafer, d. h. der horizontalen Ebene, gebildete Winkel innerhalb von ±0,2° liegt, kommt die für ein Platzieren dienende Oberfläche 9 nicht lokal mit dem horizontal gestützten Wafer begrenzt auf einen lokalen Bereich in Berührung, so dass die Belastung ausreichend verteilt werden kann und dass ein Punktkontakt mit dem Wafer wirksamer verhindert werden kann. Als Ergebnis kann die Erzeugung einer Gleitversetzung unterdrückt werden.
Mit einem solchen Wärmebehandlungsverfahren eines Halbleiter-Wafers gemäß der Erfindung ist es insbesondere möglich, die Erzeugung von Gleitversetzungen aufgrund einer Neigung des Stützabschnitts ausreichend zu verhindern und dementsprechend die Tempertemperatur zu erhöhen, die Zeitspanne für das Tempern zu verkürzen und den Schlitzabstand des Boots zu verringern, so dass eine Verbesserung hinsichtlich der Herstellungskosten und dergleichen erzielt werden kann.
Beispiele
(Beispiel 1)
Als erstes wurde ähnlich zu einem Herkömmlichen ein Körper eines vertikalen Boots für eine Wärmebehandlung, welcher vier prismatische Stützsäulen, ein Paar von Plattenele menten, die mit beiden Enden von vier Stützsäulen verbunden sind, und 100 Stützabschnitte, die an jeder Stützsäule vorgesehen sind, aufweist, durch ein spanabhebendes Formgebungsverfahren hergestellt. Der Körper des Boots für eine Wärmebehandlung war aus SiC hergestellt, auf dessen Oberfläche CVD-SiC als Beschichtung aufgebracht war, so dass eine Oberflächenrauheit Ra von etwa 1 μm erzeugt wurde.
Die Gestalt des Stützabschnitts des Körpers des Boots für eine Wärmebehandlung wurde durch ein 3D-Messinstrument (Crysta-Apex C, hergestellt von Mitsutoyo) gemessen. Das Ergebnis ist in 5 gezeigt.
Als erstes wird ein Messverfahren unter Verwendung des 3D-Messinstruments schematisch in 12 veranschaulicht. Dieses 3D-Messinstrument 21 ist mit einem Arm 22, welcher Abschnitte A, B und C, welche jeweils in X-, Y- bzw. Z-Richtung beweglich sind, aufweist, einer Sonde 23, die an der Spitze des Arms 22 vorgesehen ist, einer Steinplatte 24, auf welcher ein zu messendes Objekt (vertikales Boot für eine Wärmebehandlung) platziert wird, ausgestattet. Die oben beschriebene Sonde 23 kann rotiert werden und an der Spitze der Sonde 23 ist eine Rubinkugel befestigt. Für eine Messung wird durch Anpassen einer Position mittels des Arms 22 und der Sonde 23 eine Rubinkugel der Sonde 23 an vier Abschnitte (siehe 5) von jedem Stützabschnitt des vertikalen Boots für eine Wärmebehandlung gedrückt und dadurch kann die Z-Koordinate von jedem Abschnitt ausgewertet werden. Der Referenzpunkt der Z-Koordinate wird als die obere Oberfläche der Steinplatte 24 festgelegt.
In 5 sind Gestalten von jeweils einem Stützabschnitt des 11., 21., 31., 41., 51., 61., 71. und 81. (gezählt von der Oberseite des Körpers des Boots) Stützabschnittssatzes als repräsentative gemessene Stützabschnitte gezeigt. In anderen Worten, obwohl alle vier Stützabschnitte, welche einen Wafer stützen, tatsächlich gemessen worden waren (für einen Satz wurden insgesamt 16 Abschnitte (4 × 4) gemessen) und die Z-Koordinate des untersten Abschnitts als 0 festgelegt wird, wurden Messdaten für nur einen Stützabschnitt unter vier gemessenen Stützabschnitten in 5 als repräsentativ gezeigt. Dementsprechend ist der unterste Balken in dem Graph von 5 manchmal nicht 0.
Wie in 5 gezeigt, weist jeder Stützabschnitt unterschiedliche Gestalt auf, so dass offensichtlich ist, dass eine Neigung erzeugt ist.
Abhängig von der Gestalt von jedem Stützabschnitt wurde ein geeignetes Abstandsstück unter verschiedenen Abstandsstücken ausgewählt. Beispielsweise wurde ein Abstandsstück (Siliciumplatte) mit einer Dicke von 75 μm für die von dem 81. Satz in 5 gezeigten Stützabschnitte ausgewählt.
Wie in 3(C) gezeigt, wurde ein Stück des oben beschriebenen Abstandsstücks an einer tieferen Stelle, d. h. an der Seite der Basis von jedem Stützabschnitt des 81. Satzes angeordnet und das zusätzliche Stützelement wurde an dem Stützabschnitt derart angebracht, dass das Abstandsstück zwischen dem zusätzlichen Stützelement und dem Stützabschnitt eingeschoben war, wodurch die Neigung der für ein Platzieren dienenden Oberfläche angepasst wurde. Als das zusätzliche Stützelement wurde eines, das aus SiC-Substrat, beschichtet mit SiC, hergestellt worden war, von dem die für ein Platzieren dienende Oberfläche poliert worden war, verwendet.
Nachdem so ein zusätzliches Stützelement an jedem Stützabschnitt mit einem dazwischen eingeschobenen geeigneten Abstandsstück angebracht worden war, wurde ein zu behandelndes Substrat (ein durch die Czochralski-Methode gezüchteter und hochglanzpolierter Silicium-Wafer mit einer Flächenorientierung von (100), einem Durchmesser von 200 mm und einer Dicke von 725 μm) darauf platziert und das Boot wurde dann in einen vertikalen Ofen für eine Wärmebehandlung eingeführt, so dass der Wafer der Wärmebehandlung mit einem Gas, das in den Ofen eingeleitet wurde, unterzogen wurde.
Spezieller wurden die Wafer von der Unterseite des Ofens für eine Wärmebehandlung her bei 700°C eingeführt, der Ofen wurde dann auf 1200°C erwärmt. Nachdem die Wafer der Wärmebehandlung bei 1200°C eine Stunde lang unterzogen worden waren, wurde der Ofen auf 700°C abgekühlt und die Wafer wurden aus dem Ofen gezogen.
Jeder der so wärmebehandelten getemperten Wafer wurde mittels des XRT (Auswertung von Gleitversetzungen durch Röntgenbeugung) dahingehend, ob die Gleitversetzung erzeugt worden war oder nicht, ausgewertet. Wie in 6(A) gezeigt, wurde eine Gleitversetzung nicht erzeugt und es konnte ein getemperter Wafer von hoher Qualität erhalten werden.
(Beispiele 2 bis 4)
An jedem Stützabschnitt des 81. Satzes eines ähnlichen Boots wie in dem Falle von Beispiel 1 wurde ein ähnliches zusätzliches Stützelement wie in Beispiel 1 mit zwei Abstandsstücken (Beispiel 2), drei Abstandsstücken (Beispiel 3) bzw. vier Abstandsstücken (Beispiel 4), die dazwischen eingeschoben wurden, angebracht und dann wurde ein ähnlicher Wafer so platziert, um eine ähnliche Wärmebehandlung auszuführen.
Als Ergebnis wurde, wie in 6(B) für Beispiel 2, 6(C) für Beispiel 3 bzw. 6(D) für Beispiel 4 gezeigt, keine Gleitversetzung in Beispiel 2 erzeugt, während Gleitversetzungen in dem peripheren Bereich des Wafers in den Beispielen 3 und 4 erzeugt wurden. Zusätzlich wurde bestätigt, dass, wenn die Anzahl der Abstandsstücke erhöht wurde und die Neigung der für ein Platzieren dienenden Oberfläche absichtlich erhöht wurde, dichtere oder stärkere Gleitversetzungen erzeugt wurden verglichen mit Beispiel 1 (das ein Abstandsstück verwendete) und Beispiel 2 (welches zwei Abstandsstücke verwendete), bei welchen keine Gleitversetzung erzeugt wurde. In anderen Worten wurde die Belastung in einem größeren Ausmaß zu der Seite der Basis des Stützabschnitts verschoben und stärkere Gleitversetzungen wurden in dem peripheren Bereich des Wafers in Beispiel 4 verglichen mit Beispiel 3 abhängig von der Anzahl der Abstandsstücke bestätigt.
(Vergleichsbeispiel 1)
An jedem Stützabschnitt des 81. Satzes eines ähnlichen Boots wie in dem Falle von Beispiel 1 wurde ein ähnliches zusätzliches Stützelement wie in Beispiel 1 ohne Einschieben eines Abstandsstück angebracht und dann wurde ein ähnlicher Wafer wie in Beispiel 1 darauf platziert, um eine ähnliche Wärmebehandlung auszuführen.
Als Ergebnis wurden, wie in 6(E) gezeigt, Gleitversetzungen in der Innenseite des Wafers erzeugt.
Es wird davon ausgegangen, dass die Gleitversetzungen erzeugt wurden, da die Neigung der für ein Platzieren dienenden Oberfläche nicht unter Verwendung eines Abstandsstücks wie in dem Falle von Beispiel 1 angepasst worden war und die Wärmebehandlung in einem Punktkontakt-Zustand mit dem platzierten Wafer an den Spitzen aufgrund der Neigung der Stützabschnitte selbst ausgeführt worden war.
Es ist offensichtlich, dass in den Beispielen 1 und 2 die Neigungen durch Einschieben eines Abstandsstücks mit einer geeigneten Dicke zwischen die Stützabschnitte und die zusätzlichen Stützelemente angepasst worden war, so dass die Punktkontakte mit einem Wafer an den Spitzen und folglich die Erzeugung von Gleitversetzungen verhindert werden konnten.
Da Gleitversetzungen in den Beispielen 3 und 4 erzeugt worden waren, ist offensichtlich, dass die Neigungen der für ein Platzieren dienenden Oberflächen die Erzeugung der Gleitversetzungen stark beeinflussen. Dementsprechend soll das Abstandsstück in geeigneter Weise abhängig von den Gestalten (wie der Neigung) der Stützabschnitte ausgewählt werden.
In Vergleichsbeispiel 1, wo die Stützabschnitte an der Seite der Spitze an einer höheren Position gelegen waren und kein Abstandsstück verwendet wurde, wurden Gleitversetzungen an der Seite der Spitze erzeugt, wie in 6(E) gezeigt. In Beispiel 1 (6(A)) und Beispiel 2 (6(B)), wo ein oder zwei Abstandsstücke mit einer Dicke von beispielsweise 75 μm verwendet wurden, konnte andererseits eine Erzeugung einer Gleitversetzung verhindert werden. Darüber hinaus wurden, wenn mehr Abstandsstücke verwendet wurden, wie in Beispiel 3 (6(C)), wo die Stützabschnitte an der Seite der Basis höher waren, diesmal Gleitversetzungen an der Seite der Basis erzeugt. Darüber hinaus wurden in Beispiel 4 (6(D)), wo viel mehr Abstandsstücke verwendet worden waren, viel stärkere Gleitversetzungen an der Seite der Basis erzeugt.
Der zwischen der horizontalen Oberfläche und der für ein Platzieren dienenden Oberfläche des zusätzlichen Stützelements gebildete Winkel (d. h. der zwischen dem zu platzierenden Wafer und der für ein Platzieren dienenden Oberfläche des zusätzlichen Stützelements gebildete Winkel) betrug +0,04° in Beispiel 1, –0,17° in Beispiel 2 und –0,38° in Beispiel 3, –0,60° in Beispiel 4 bzw. +0,26° in Vergleichsbeispiel 1. Hier wird der Winkel mit plus angegeben, wenn die Oberfläche an der Seite der Spitze höher als an der Seite der Basis war, und mit minus, wenn ein umgekehrter Fall vorlag. Es wird dementsprechend offensichtlich, dass eine Erzeugung der Gleitversetzung verhindert werden kann, wenn der zwischen der horizontalen Oberfläche und der für ein Platzieren dienenden Oberfläche des zusätzlichen Stützelements gebildete Winkel innerhalb von ±0,2° lag.
Es ist bitte zur Kenntnis zu nehmen, dass der Stützabschnitt in den oben beschriebenen Beispielen 1 bis 4, Vergleichsbeispiel 1 und anderen Beispielen und Vergleichsbeispielen, die nachfolgend beschrieben werden, eine Länge von 2 cm hatte. Der zwischen der horizontalen Oberfläche und der für ein Platzieren dienenden Oberfläche des zusätzlichen Stützelements gebildete Winkel wurde basierend auf dieser Bedingung berechnet.
(Beispiel 5)
An jeden Stützabschnitt des 11. Satzes eines ähnlichen Boots wie in dem Falle von Beispiel 1 wurde ein geeignetes zusätzliches Stützelement mit einem Rücksprung (mit einer Tiefe von 60 μm an der Seite der Basis) an der für das Anbringen dienenden Oberfläche angebracht. Der Winkel zwischen der horizontalen Oberfläche und der für ein Platzieren dienenden Oberfläche des zusätzlichen Stützelements betrug –0,03°.
Dann wurde ein ähnlicher Wafer wie in Beispiel 1 darauf platziert, um eine ähnliche Wärmebehandlung auszuführen.
Als Ergebnis wurde eine Gleitversetzung nicht erzeugt und es konnte ein getemperter Wafer von hoher Qualität erhalten werden, wie in 7(A) gezeigt.
(Beispiel 6)
An jeden Stützabschnitt des 11. Satzes eines ähnlichen Boots wie in dem Falle von Beispiel 1 wurde ein geeignetes zusätzliches Stützelement mit einer sich verjüngenden Gestalt (60 μm dicker an der Seite der Spitze) an der für das Anbringen dienenden Oberfläche angebracht. Der Winkel zwischen der horizontalen Oberfläche und der für ein Platzieren dienenden Oberfläche des zusätzlichen Stützelements betrug –0,04°.
Dann wurde ein ähnlicher Wafer wie in Beispiel 1 darauf platziert, um eine ähnliche Wärmebehandlung auszuführen.
Als Ergebnis wurde eine Gleitversetzung nicht erzeugt und es konnte ein getemperter Wafer von hoher Qualität erhalten werden, wie in 7(B) gezeigt.
(Beispiel 7)
An jeden Stützabschnitt des 11. Satzes eines ähnlichen Boots wie in dem Falle von Beispiel 1 wurde ein geeignetes zusätzliches Stützelement mit einem Vorsprung (60 μm hoch ausgehend von der für das Anbringen dienenden Oberfläche) an einer für das Anbringen dienenden Oberfläche angebracht. Der Winkel zwischen der horizontalen Oberfläche und der für ein Platzieren dienenden Oberfläche des zusätzlichen Stützelements betrug –0,02°.
Dann wurde ein ähnlicher Wafer wie in Beispiel 1 darauf platziert, um eine ähnliche Wärmebehandlung auszuführen.
Als Ergebnis wurde eine Gleitversetzung nicht erzeugt und es konnte ein getemperter Wafer von hoher Qualität erhalten werden, wie in 7(C) gezeigt.
(Vergleichsbeispiel 2)
An jeden Stützabschnitt des 11. Satzes eines ähnlichen Boots wie in dem Falle von Beispiel 1 wurde ein zusätzliches Stützelement ähnlich wie in Beispiel 1 mit einer nicht bearbeiteten für das Anbringen dienenden Oberfläche angebracht. Der Winkel zwischen der horizontalen Oberfläche und der für ein Platzieren dienenden Oberfläche des zusätzlichen Stützelements betrug –0,23°. Dann wurde ein ähnlicher Wafer darauf platziert, um eine ähnliche Wärmebehandlung auszuführen.
Als Ergebnis wurden Gleitversetzungen in dem peripheren Bereich des Wafers erzeugt, wie in 7(D) gezeigt.
Wie oben beschrieben, ist offensichtlich, dass durch abhängig von einer Gestalt des Stützabschnitts erfolgendes Auswählen und Anbringen eines zusätzlichen Stützelements unter den Mitgliedern, die an der für das Anbringen dienenden Oberfläche bearbeitet sind und dadurch einen Rücksprung, eine sich verjüngende Gestalt oder einen Vorsprung aufweisen, die Neigung der für ein Platzieren dienenden Oberfläche fein angepasst werden kann; als Ergebnis kann die Erzeugung einer Gleitversetzung wirksam verhindert werden.
Obwohl die 11. und 81. Sätze in den oben beschriebenen Beispielen als ein Beispiel verwendet worden waren, könnten andere Stützabschnitte in gleicher Weise gemäß der Erfindung in Bezug auf die Neigung der für ein Platzieren eines Wafers dienenden Oberfläche angepasst werden. Indem die Neigung so in geeigneter Weise angepasst wird, könnte die Erzeugung einer Gleitversetzung verhindert werden. Was den Stützabschnitt des 31. Satzes angeht, war kein zusätzliches Stützelement mit einer sich verjüngenden Gestalt, einem Rücksprung, einem Vorsprung oder kein Abstandsstück erforderlich, da der Stützabschnitt nahezu horizontal war.
Die Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Die oben beschriebenen Ausführungsformen sind lediglich Beispiele und jene, die im Wesentlichen die gleiche Zusammensetzung oder Struktur wie jene, die in den beigefügten Ansprüchen beschrieben ist, aufweisen und die gleichen Funktionswirkungen bereitstellen, sind in dem Umfang der Erfindung enthalten.
Zusammenfassung
Vertikales Boot für eine Wärmebehandlung und Wärmebehandlungsverfahren von Halbleiter-Wafern unter Verwendung desselben
Bereitgestellt wird ein vertikales Wärmebehandlungsboot mit mindestens einer Mehrzahl von Stützsäulen und einem Paar von plattenartigen Elementen, die mit den beiden Endabschnitten von jeder Stützsäule verbunden sind. Eine Mehrzahl von Stützabschnitten für ein horizontales Stützen eines zu behandelnden Substrats ist an jeder Stützsäule gebildet und zusätzliche Stützelemente, auf welchen die zu behandelnden Substrate jeweils platziert werden sollen, sind entfernbar auf den Stützabschnitten montiert. Die Neigung der Oberfläche des zusätzlichen Stützelements, auf welcher das Substrat platziert werden soll, wird für jeden Stützabschnitt angepasst, indem eine Oberfläche, die auf dem Stützabschnitt montiert wird, gemäß der Gestalt von jedem Stützabschnitt bearbeitet wird oder indem man ein Abstandsstück zwischen dem Stützabschnitt und dem zusätzlichen Stützelement vorsieht. Dementsprechend wird das geringe Kosten verursachende und leicht verbesserte vertikale Wärmebehandlungsboot, das eine Erzeugung von Gleitversetzungen aufgrund einer Neigung von jedem Stützabschnitt zum Zeitpunkt der Wärmebehandlung des Substrats durch den vertikalen Wärmebehandlungsofen verhindert, bereitgestellt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- JP 2000-53497 [0007]
- JP 2005-159028 [0007]
- JP 2004-241545 [0015, 0016, 0046, 0047]

Claims

Vertikales Boot für eine Wärmebehandlung, welches mindestens eine Mehrzahl von Stützsäulen, ein Paar von Plattenelementen, welche jeweils mit jedem der beiden Enden von jeder Stützsäule verbunden sind, aufweist, wobei in jeder der Stützsäulen eine Mehrzahl von Stützabschnitten für ein horizontales Stützen von zu behandelnden Substraten gebildet ist und ein zusätzliches Stützelement, um jedes der zu behandelnden Substrate darauf zu platzieren, entfernbar an jedem der Mehrzahl von Stützabschnitten angebracht ist, wobei bei dem vertikalen Boot für eine Wärmebehandlung das zusätzliche Stützelement für jeden Stützabschnitt in Hinblick auf die Neigung einer Oberfläche für ein Platzieren der zu behandelnden Substrate abhängig von der Gestalt von jedem Stützabschnitt angepasst ist, indem eine für das Anbringen an dem Stützabschnitt dienende Oberfläche bearbeitet ist oder indem ein Abstandsstück zwischen dem Stützabschnitt und dem zusätzlichen Stützelement eingeschoben ist.
Vertikales Boot für eine Wärmebehandlung nach Anspruch 1, wobei das zusätzliche Stützelement an der für das Anbringen dienenden Oberfläche derart bearbeitet ist, dass es einen Rücksprung aufweist.
Vertikales Boot für eine Wärmebehandlung nach Anspruch 1, wobei das zusätzliche Stützelement an der für das Anbringen dienenden Oberfläche derart bearbeitet ist, dass es eine sich verjüngende Gestalt aufweist.
Vertikales Boot für eine Wärmebehandlung nach Anspruch 1, wobei das zusätzliche Stützelement an der für das Anbringen dienenden Oberfläche derart bearbeitet ist, dass es eine einen Vorsprung aufweisende Gestalt aufweist.
Wärmebehandlungsverfahren eines Halbleiter-Wafers unter Verwendung des vertikalen Boots für eine Wärmebehandlung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, welches die Schritte umfasst: Messen einer Gestalt von jedem Stützabschnitt von jeder Stützsäule; Bearbeiten von jedem der zusätzlichen Stützelemente an der für das Anbringen dienenden Oberfläche, Auswählen von einem der zusätzlichen Stützelemente, die an der für das Anbringen dienenden Oberfläche bearbeitet sind, abhängig von der gemessenen Gestalt von jedem Stützabschnitt und Anbringen des ausgewählten zusätzlichen Stützelements auf dem Stützabschnitt oder Auswählen eines Abstandsstücks abhängig von der gemessenen Gestalt von jedem Stützabschnitt und Anbringen des zusätzlichen Stützelements auf dem Stützabschnitt unter Einschieben des ausgewählten Abstandsstücks; wodurch die Neigung der für ein Platzieren dienenden Oberfläche des zusätzlichen Stützelements abhängig von jedem Stützabschnitt angepasst wird; dann Platzieren des Halbleiter-Wafers auf der für ein Platzieren dienenden Oberfläche; und Ausführen einer Wärmebehandlung.
Wärmebehandlungsverfahren eines Halbleiter-Wafers nach Anspruch 5, wobei die Neigung der für ein Platzieren dienenden Oberfläche des zusätzlichen Stützelements so angepasst ist, dass der zwischen der für ein Platzieren dienenden Oberfläche und dem Halbleiter-Wafer, der auf der für ein Platzieren dienenden Oberfläche platziert ist, gebildete Winkel innerhalb von ±0,2° liegt.