JP2002252179A - 半導体基板熱処理用チューブの清浄化方法並びに金属汚染ゲッター基板及び再生金属汚染ゲッター基板 - Google Patents
半導体基板熱処理用チューブの清浄化方法並びに金属汚染ゲッター基板及び再生金属汚染ゲッター基板Info
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Abstract
で用いられる半導体基板熱処理装置の熱処理チューブを
コストアップすることなく効率よく金属汚染量を減少さ
せ清浄できる方法及びその清浄化方法に用いられる金属
汚染ゲッター基板及び再生金属汚染ゲッター基板を提供
する。 【解決手段】 シリコンのエッチング液に対して非エッ
チング性を有する基板の表面にポリシリコン膜を堆積し
たポリシリコン膜付き基板を熱処理チューブ内に投入し
て熱処理することにより、前記熱処理チューブを清浄化
するようにした。
Description
下、ウェーハということがある)の酸化、拡散工程等で
使用される半導体基板熱処理装置における熱処理チュー
ブの清浄化方法並びにその清浄化方法に用いられる金属
汚染ゲッター基板及び再生金属汚染ゲッター基板に関す
る。
処理工程で用いられる半導体基板熱処理装置としては、
例えば図5に示したようなものが知られている。
置(熱処理炉ともいわれる)で、半導体基板(ウェー
ハ)Wを熱処理するための熱処理チューブ12を有して
いる。14はウェーハを支持するボート、16は該熱処
理チューブ12の周囲に配設されたヒータ、及び18は
該熱処理チューブ12の一端部に設けられたフランジで
ある。
点の1つとして金属汚染があげられる。これは熱処理炉
10で使用している部材、特に熱処理チューブ(反応管
ともいわれる)12の中に含まれている金属が、高温で
処理されるためにウェーハ(基板)Wに付着した結果と
考えられている。この金属汚染の傾向として、熱処理チ
ューブ12を交換して空焼き(製品基板を投入せずに熱
処理を行うこと)した直後は汚染量が多く、空焼きの処
理回数を増加させると減少していく傾向がある。そのた
め製品処理出来るレベルに到達できるまでに要する時間
は膨大になる。
般に、ダミーウェーハといわれる。)を充填して熱処理
する事により金属汚染ゲッター基板(ウェーハ)に金属
汚染物を吸収させ熱処理チューブ12内の汚染を減少さ
せていた。(以下、金属汚染ゲッター基板を充填して熱
処理する場合も空焼きと呼ぶことにする。)
ウェーハの処理ができる水準まで金属汚染量を低減させ
るには、上述した金属汚染ゲッター基板が必要である
が、同一の金属汚染ゲッター基板を再度使用すると逆に
金属汚染の発生源になる事があるので、金属汚染を確実
に減少させるには金属汚染ゲッター基板を毎回新しいも
のに変える必要がある。
中に酸素析出物を高密度に有し、金属不純物のゲッタリ
ング能力が高い基板を使用すれば金属汚染を早く減少さ
せることが可能であるが、そのような基板を作製するた
めには特別な熱処理が必要であり、コストアップにつな
がる。また、繰り返し使用すると基板が反ってしまうた
め、使用回数が制限される。
く、空焼きを効率よく行い金属汚染量を低減させるため
の金属汚染ゲッター基板としては、確実に金属汚染が
吸収出来る材料、及びリサイクルができる母材を用い
ることが必要とされる。つまり、シリコン製の金属汚染
ゲッター基板(ダミーウェーハ)を使うことなく確実に
金属汚染を吸収しコスト面でも安価なものが求められ
る。
なされたもので、半導体基板の酸化、拡散工程等の熱処
理工程で用いられる半導体基板熱処理装置の熱処理チュ
ーブをコストアップすることなく効率よく金属汚染量を
減少させ清浄化できる方法並びにその清浄化方法に用い
られる金属汚染ゲッター基板及び再生金属汚染ゲッター
基板を提供することを目的とする。
に、本発明の半導体基板熱処理装置の熱処理チューブの
清浄化方法は、シリコンのエッチング液に対して非エッ
チング性を有する基板の表面にポリシリコン膜を堆積し
たポリシリコン膜付き基板を熱処理チューブ内に投入し
て熱処理することにより、前記熱処理チューブを清浄化
することを特徴とする。
ンのエッチング液に対して非エッチング性を有する基板
の表面にポリシリコン膜を堆積したポリシリコン膜付き
基板であって、半導体基板熱処理用チューブの清浄化に
用いられるものである。
ッチング性を有する基板として、SiC基板またはSi
C基板の表面に酸化膜が形成された基板を用いるのが好
適である。
基板に酸化膜を成長させ、その後その表面にPoly-
Si(ポリシリコン)膜を成長させたものを金属汚染ゲ
ッター基板として用い、空焼き時に熱処理チューブの中
に入れ処理することにより、ポリシリコンに金属が吸収
され、熱処理チューブ内の金属汚染レベルは低下する。
の態様は、シリコンのエッチング液に対して非エッチン
グ性を有する基板の表面にポリシリコン膜を堆積した金
属汚染ゲッター基板を用いて半導体基板熱処理用チュー
ブの清浄化を行った後、使用後の金属汚染ゲッター基板
に対してエッチング処理を行い、汚染されたポリシリコ
ン膜を除去してシリコンのエッチング液に対して非エッ
チング性を有する基板を再生し、この再生基板の表面に
ポリシリコン膜を再度堆積して形成されるものである。
の態様は、SiC基板又はSiC基板の表面に酸化膜が
形成された基板の表面にポリシリコン膜を堆積した金属
汚染ゲッター基板を用いて半導体基板熱処理用チューブ
の清浄化を行った後、使用後の金属汚染ゲッター基板に
対してエッチング処理を行い、汚染されたポリシリコン
膜又はポリシリコン膜及び酸化膜を除去してSiC基板
を再生し、この再生SiC基板又は再生SiC基板の表
面に酸化膜を形成した再生基板の表面にポリシリコン膜
を堆積して形成されるものである。
汚染ゲッター基板はポリシリコン膜と酸化膜をエッチン
グする事により初期のCVD-SiCと同じ状態になる
ので、再び酸化膜の成長及びポリシリコン膜のデポジシ
ョン(堆積)を行えば金属汚染ゲッター基板として利用
できる。すなわち、CVD-SiC基板→酸化膜の形成
→ポリシリコンのデポジション→使用→エッチング→C
VD-SiC基板という循環的に再生及び再利用を続け
る事が出来る。このように繰り返し使用しても基板が反
りにくいので使用回数に制限がなく、コストダウンが可
能である。
いられているものは、混酸エッチング液(フッ酸、硝
酸、酢酸の混合水溶液)やアルカリエッチング液(KO
HやNaOHの水溶液)であるので、これらに対して非
エッチング性を有する材質としては、SiCの他、石英
基板、アルミナ基板、窒化アルミ基板等がある。
ング液に対して非エッチング性を有する」とは、全くエ
ッチングされないことだけを意味するのではなく、エッ
チング速度がシリコンに比べて10倍以上遅いものも含
む概念である。このような基板であれば、ポリシリコン
膜のエッチングを行っても基板自体のエッチング量は低
く抑えることができるので、十分に再利用することがで
きる。
図面中図1及び図2とともに説明するが、この実施の形
態は例示的に示されるもので本発明の技術思想から逸脱
しない限り種々の変形が可能なことはいうまでもない。
製、使用及び再生を工程順に示すフローチャート、図2
は本発明の金属汚染ゲッター基板の作製、使用及び再生
の各状態における態様の変化を示す模式図である。
基板(ウェーハ)30としては、シリコンのエッチング
液に対して非エッチング性を有する基板32の表面にポ
リシリコン膜34を堆積させたポリシリコン膜付基板が
用いられる。この基板32としては、SiC基板、石英
基板、アルミナ基板、窒化アルミ基板等が用いられる
が、SiC基板及びSiC基板の表面に酸化膜が形成さ
れた基板が好適である。なお、図1及び図2において
は、好ましい例として、基板32としてSiC基板を用
い、表面に酸化膜32aを形成した場合が図示されてい
る。
Cウェーハによって作製する手順を図1及び図2ととも
に説明する。まず、SiCウェーハ32を用意する〔図
1のステップ100、図2(a)〕。SiCウェーハ3
2はCVD法によって作製されたものを用いればよい。
SiC単体を作製するCVD法として一般的には、所定
形状に形成したカーボン基材の表面にCVD-SiC膜
を所定厚さまで堆積し、その後、カーボン基材を酸化し
て除去する方法が知られている。
熱酸化を行い、SiCウェーハ32表面に酸化膜32a
を成長させる〔図1のステップ102、図2(b)〕。
この熱酸化は800℃〜1200℃の条件で、10nm
〜1000nm程度の酸化膜32aを成長させればよ
い。
ーハ32にポリシリコン膜34を堆積させる〔図1のス
テップ104、図2(c)〕。このポリシリコン膜34
の堆積は、例えば、減圧CVD装置を用いて堆積温度6
00℃〜700℃の条件で、0.5μm〜3.0μm程
度のポリシリコン膜34を堆積させればよい。
えば図5に示したような半導体熱処理装置10の熱処理
用チューブ12にセットし空焼きを行うことによって熱
処理用チューブ12の汚染金属がこの金属汚染ゲッター
基板30に吸い込まれてこの熱処理用チューブ12の清
浄化が行われる〔図1のステップ106〕。上記の空焼
きは1150℃で2時間程度行えばよい。上記のように
熱処理用チューブ12内で使用された金属汚染ゲッター
基板30はポリシリコン膜34及び酸化膜32aが汚染
された使用済みの金属汚染ゲッター基板30となる〔図
2(d)〕。
はこのままでは金属汚染の吸い込みを十分に行うことが
できない。しかし、この使用済みの金属汚染ゲッター基
板30の表面の汚染したポリシリコン膜34及び酸化膜
32aをエッチングによって除去し、SiC基板32と
して再生することができる〔図1のステップ108、図
2(e)〕。このエッチング処理に用いられるエッチン
グ液としては、前述した混酸エッチング液(フッ酸、硝
酸、酢酸の混合水溶液)やアルカリエッチング液(KO
HやNaOHの水溶液)等を用いることができる。
酸化膜32aの成長及びポリシリコン膜34の堆積を行
うことによって金属汚染ゲッター基板30を再度作製し
再利用することができる。
ー基板30としてSiC基板32の表面に酸化膜32a
を形成し、その上にポリシリコン膜34を堆積させた場
合を好ましい例として示したが、SiC基板32の表面
に酸化膜32aを形成することなく直接ポリシリコン膜
34を堆積させてもよく、SiC基板32の代わりに前
述した石英基板、アルミナ基板、窒化アルミ基板を用い
ることもできる。
に説明するが、これらの実施例は例示的に示されるもの
で、限定的に解釈されるべきものではない。
たSiC基板(ウェーハ)を用意し、洗浄後、熱酸化を
行ってSiC基板表面に酸化膜を成長させた。この場合
900℃でDry酸化を行い25nmの酸化膜を成長さ
せた。この酸化膜を成長させたSiC基板に減圧CVD
装置を用いてポリシリコン膜を堆積させて金属汚染ゲッ
ター基板を作製した。堆積温度は650℃で、膜厚は1
μmとした。その金属汚染ゲッター基板を熱処理炉の石
英チューブ交換後の立ち上げに用いた。
た後で熱処理炉にセットし、炉内温度を常温から800
℃まで上昇させた。その後、上記ポリシリコン膜を形成
したSiC基板(酸化膜成長+ポリシリコン成長させた
金属汚染ゲッター基板)をボートにフル充填して115
0℃、2時間の1回目の空焼きを行った。そして、その
金属汚染ゲッター基板(SiC基板)を取り出した後、
金属汚染レベルを測定するためのシリコンウェーハ(モ
ニターウェーハ)を1枚仕込んで1150℃、1時間の
熱処理を行った。
シリコン製ダミーウェーハをボートにフル充填して、1
150℃、2時間の2回目の空焼きを行った後、金属汚
染レベルを測定するためのシリコンウェーハ(モニター
ウェーハ)を1枚仕込んで1150℃、1時間の熱処理
を行った。尚、これらの空焼き及びモニターウェーハの
熱処理は、いずれも乾燥酸素雰囲気で行った。
ェーハの熱処理を繰り返し、各空焼き後のモニターウェ
ーハの金属汚染レベル(Cu汚染量)をフレームレス原
子吸光法により測定した。その測定結果を図3に記載し
た。
回(1、3、5回目)を金属汚染ゲッターSiC基板の
充填、偶数回(2、4、6回目)をシリコン製ダミーウ
ェーハの充填としたが、本実験例ではその順序を逆にし
て同様の実験を行い、金属汚染レベルを測定した。測定
結果を図4に記載した。
ーウェーハに比べて、本発明の金属汚染ゲッター基板
(SiC基板)の方が炉内の金属汚染量を有効に減少さ
せる事が確認できた。
てゲッタリング能力があることは知られている。このポ
リシリコンは単結晶化したり、高温の熱処理工程を通る
とポリシリコンのグレインが成長してゲッタリング能力
が落ちる。従って、1回目の空焼きではゲッタリング能
力は保たれるが、2回目には能力が低下することを示唆
している。
常に遅いことがわかっているので、金属汚染があっても
CVD-SiCの中にはほとんど入らない。従って、使
用したSiCウェーハはその表面のポリシリコン膜と酸
化膜をエッチングし、再度酸化+ポリシリコン成長させ
れば再利用できる。SiCは混酸液でもほとんどエッチ
ングされないことから半永久的に利用できる。
熱処理用チューブの清浄化方法によれば、半導体基板の
酸化、拡散工程等の熱処理工程で用いられる半導体基板
熱処理装置の熱処理チューブをコストアップすることな
く効率よく金属汚染量を減少させ清浄化できるという効
果が達成される。本発明の金属汚染ゲッター基板及び再
生金属汚染ゲッター基板を本発明方法に適用することに
よって一層効率よくかつ低コストで上記熱処理チューブ
の清浄化を実現することができる。
及び再生を工程順に示すフローチャートである。
及び再生における基板の態様の変化を各工程に沿って示
す模式図である。
のCu濃度の関係を示すグラフである。
のCu濃度の関係を示すグラフである。
断面的な説明図である。
14:ボート、16:ヒータ、18:フランジ、W:半
導体基板、30:金属汚染ゲッター基板、32:シリコ
ンのエッチング液に対して非エッチング性を有する基
板、32a:酸化膜、34:ポリシリコン膜。
Claims (6)
- 【請求項1】 シリコンのエッチング液に対して非エッ
チング性を有する基板の表面にポリシリコン膜を堆積し
たポリシリコン膜付き基板を熱処理チューブ内に投入し
て熱処理することにより、前記熱処理チューブを清浄化
することを特徴とする半導体基板熱処理用チューブの清
浄化方法。 - 【請求項2】 前記シリコンのエッチング液に対して非
エッチング性を有する基板として、SiC基板またはS
iC基板の表面に熱酸化膜が形成された基板を用いるこ
とを特徴とする請求項1に記載された半導体基板熱処理
用チューブの清浄化方法。 - 【請求項3】 シリコンのエッチング液に対して非エッ
チング性を有する基板の表面にポリシリコン膜を堆積し
たポリシリコン膜付基板であって、半導体基板熱処理用
チューブの清浄化に用いられることを特徴とする金属汚
染ゲッター基板。 - 【請求項4】 前記シリコンのエッチング液に対して非
エッチング性を有する基板として、SiC基板又はSi
C基板の表面に酸化膜が形成された基板を用いることを
特徴とする請求項3記載の金属汚染ゲッター基板。 - 【請求項5】 請求項3記載の金属汚染ゲッター基板を
用いて半導体基板熱処理用チューブの清浄化を行った
後、使用後の金属汚染ゲッター基板に対してエッチング
処理を行い、汚染されたポリシリコン膜を除去して前記
シリコンのエッチング液に対して非エッチング性を有す
る基板を再生し、この再生基板の表面にポリシリコン膜
を再度堆積して形成されることを特徴とする再生金属汚
染ゲッター基板。 - 【請求項6】 請求項4記載の金属汚染ゲッター基板を
用いて半導体基板熱処理用チューブの清浄化を行った
後、使用後の金属汚染ゲッター基板に対してエッチング
処理を行い、汚染されたポリシリコン膜又はポリシリコ
ン膜及び酸化膜を除去してSiC基板を再生し、この再
生SiC基板又は再生SiC基板の表面に酸化膜を形成
した再生基板の表面にポリシリコン膜を再度堆積して形
成されることを特徴とする再生金属汚染ゲッター基板。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001046391A JP2002252179A (ja) | 2001-02-22 | 2001-02-22 | 半導体基板熱処理用チューブの清浄化方法並びに金属汚染ゲッター基板及び再生金属汚染ゲッター基板 |
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Country | Link |
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- 2001-02-22 JP JP2001046391A patent/JP2002252179A/ja active Pending
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