JP2003324106A - 熱処理装置、半導体デバイスの製造方法及び基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】上述した従来の問題点を解消し、熱処理中に発
生する基板の傷発生を少なくし、基板のスリップライン
の発生を抑制し、基板の反りを抑制し、もって高品質な
半導体デバイス又は基板を製造することができる熱処理
装置、半導体デバイスの製造方法及び基板の製造方法を
提供する。 【解決手段】基板支持体３０は、複数の支柱３８を有す
る。この支柱３８は、本体部５６と、基板６８に接触す
る接触部５８とから構成されている。基板６８は、シリ
コンウェハ又は石英基板からなる。本体部５６を構成す
る構成物が炭化珪素、シリコン又は石英である。接触部
を構成する構成物は、ガラス状炭素、黒鉛、又はガラス
状炭素よりも硬度が小さい物質の表面をガラス状炭素に
より覆ったもののいずれかであり、基板の硬度より硬度
が小さい。このため、基板６８と接触部５８との衝突に
よる応力を緩和し、基板の傷発生を防止することができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウェハやガ
ラス基板等を熱処理するための熱処理装置、及び半導体
ウェハやガラス基板等を熱処理する工程を有する半導体
デバイスの製造方法及び基板の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば縦型熱処理炉を用いて、複数のシ
リコンウェハ又は石英基板を熱処理する場合、炭化珪素
製又は石英製等の基板支持体（ボート）が用いられてい
る。

【０００３】図１２において、上述した従来の基板支持
体１が示されている。基板支持体１は、上部板２と下部
板３との間に３本又は４本の支柱４が設けられ、この支
柱４に溝状の支持部５が複数形成され、この支持部５に
シリコンウェハ又は石英基板からなる基板６が支持され
るようになっている。

【０００４】この場合、１０００°Ｃ程度以上の温度で
熱処理すると、支持部５付近で、基板６に傷が発生する
という問題があった。更に、シリコンウェハでは、スリ
ップラインが発生し、シリコンウェハが反ってしまうと
いう問題があった。このように傷あるいはスリップライ
ンが発生すると、基板６の裏面の平坦度が劣化する。こ
れらのため、ＬＳＩ製造工程あるいはＬＣＤ製造工程に
おける重要な工程の一つであるリソグラフィ工程で、マ
スク合わせずれ（焦点ずれ又は変形によるマスク合わせ
ずれ）が生じ、所望パターンを有するＬＳＩ又はＬＣＤ
の製造が困難であるという問題が発生していた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の問題の原因は次
の通りと考えられる。６００°Ｃ〜７００°Ｃに加熱し
た反応炉内へ、室温のシリコンウェハが複数枚配置され
た基板支持体を挿入すると、基板支持体に支持されたシ
リコンウェハには、それぞれシリコンウェハ内の周辺部
と中心部とで温度差を生じる（例えば特開平５−６８９
４号公報参照）。このためシリコンウェハが弾性変形す
る。この変形過程で、シリコンウェハは硬度が大きい炭
化珪素製の基板支持体、あるいは同一程度の硬度を有す
る石英又はシリコン製の基板支持体の支持部５（図１２
参照）で衝突し、傷が発生する。単結晶シリコンの傷発
生部においては、転位生成のための降伏応力が著しく低
下する（結晶工学と評価技術第１４５委員会第６８研究
会（角野、ｐ４）参照）。このため、その後の昇温過程
あるいは高温の熱処理中に、この傷から転位が発生し、
更にスリップラインが成長し、最終的にはシリコンウェ
ハは反ってしまう。また、昇温過程においても傷は発生
し、その後の熱処理により、同様の過程でシリコンウェ
ハが反る原因になる。図１３は、シリコンウェハに発生
した傷７及びスリップライン８の一例を示す。なお、９
はノッチを示す。

【０００６】また、同様に、６００°Ｃ〜７００°Ｃに
加熱した反応炉内へ、石英基板が複数枚配置された基板
支持体を挿入すると、基板支持体に支持された石英基板
には、それぞれシリコンウェハ内の周辺部と中心部とで
温度差を生じ、このため石英基板が弾性変形する。この
とき、石英基板は硬度が大きい炭化珪素製の基板支持
体、あるいは同一程度の硬度を有する石英又はシリコン
製の基板支持体の支持部で衝突し、傷が発生する。図１
４は、石英基板に発生した傷７の一例を示す。

【０００７】本発明は、上述した従来の問題点を解消
し、熱処理中に発生する基板の傷発生を少なくし、基板
のスリップラインの発生を抑制し、基板の反りを抑制
し、もって高品質な半導体デバイス又は基板を製造する
ことができる熱処理装置、半導体デバイスの製造方法及
び基板の製造方法を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明者らは、従来の熱処理装置により発生する傷
について観察した。その結果、傷は、シリコンウェハ又
は石英基板に限って発生し、炭化珪素製の基板支持体の
支持部には、殆ど発生していないことを見出した。この
ことから、熱処理すべきシリコンウェハ又は石英基板の
硬度に比べて、基板支持体の硬度が大きいことが、シリ
コンウェハまたは石英基板で傷が発生する要因ではない
かと推定した。そこで、シリコンウェハ又は石英基板の
硬度より小さい材料で、且つ、シリコンＬＳＩ製造工程
あるいは石英ＬＣＤ製造工程で汚染の原因となりにくい
材料を、シリコンウェハ又は石英基板と基板支持体との
間に配置すれば、シリコンウェハ又は石英基板には傷が
発生しないと考え、評価を実施した。

【０００９】硬度が小さい材料としては、ガラス状炭
素、黒鉛、又はガラス状炭素よりも硬度が小さい物質
（例えば黒鉛）の表面をガラス状炭素により覆ったもの
がある。これらの材料をシコンウェハ又は石英基板と基
板支持体との間に配置し、縦型熱処理装置で熱処理した
結果、いずれの材料においても、シリコンウェハ及び石
英基板には、傷が発生しないことを確認した。さらに、
上記硬度の小さい材料から被熱処理体への重金属（鉄、
銅）の汚染がないことを、予めこれらの材料とシリコン
ウェハを同時に熱処理（１２００°Ｃ，１時間、アルゴ
ン雰囲気）することで確認した。評価は全反射蛍光Ｘ線
測定装置を用いて実施した。

【００１０】本発明は、上述した仮説と実証に基づいて
なされたものである。即ち、本発明の第１の特徴とする
ところは、一枚又は複数枚の基板を基板支持体に支持し
た状態で熱処理する熱処置装置において、前記基板支持
体は、本体部と、前記基板と接触する接触部とを有し、
前記接触部の少なくとも表面を構成する構成物がガラス
状炭素又は黒鉛のいずれかであって、前記接触部表面は
前記本体部表面とは異なる材質である熱処理装置にあ
る。

【００１１】前記接触部は、前記接触部表面の構成物よ
りも硬度が小さい物質の表面を前記支持部表面の構成物
で覆ったものであることが好ましい。ここで、基板とし
て、シリコンウェハ又は石英基板が用いられるとすれ
ば、基板、本体部及び接触部を構成する材料の硬度関係
は表１のようになる。

【００１２】

【表１】 ここで、硬度はビッカース硬さであり、試験機について
は、ＪＩＳ Ｂ７７２５により、測定方法については、
ＪＩＳ Ｚ２２４４による。

【００１３】このように、本発明においては、基板より
も硬度が小さい硬度を持つ材料を接触部の構成物とした
ので、基板と接触部との衝突による応力を緩和し、基板
の傷発生を防止することができる。一方、本体部は、炭
化珪素、シリコン又は石英から構成することができるの
で、高温化での強度を保つことができる。また、接触部
を構成する構成物を、黒鉛表面をガラス状炭素で覆った
ものを用いると、黒鉛から発生するパーティクルを防止
し、ガラス状炭素単体を用いる場合よりコストが安く、
また、ガラス状炭素単体で用いる場合より硬度が小さ
く、黒鉛に近い硬度を得ることができる。

【００１４】なお、特開平６−５５３０号公報に開示さ
れているように、基板支持体の表面全体を基板より硬度
が小さい材料によりコーティングしたり、特開平１０−
２０９０６４号公報に開示されているように、基板支持
体自体をガラス状炭素とするものと比較すると、本発明
は、接触部のみを硬度が小さい材料から構成したので、
安価に製造することができる利点を有する。

【００１５】本発明の第２の特徴とするところは、処理
室内に基板を搬入するステップと、本体部と、基板と接
触する接触部とを有し、前記接触部の少なくとも表面を
構成する構成物がガラス状炭素又は黒鉛のいずれかであ
って、前記接触部表面は前記本体部表面とは異なる材質
である基板支持体に、一枚又は複数枚の基板を支持する
ステップと、処理室内で前記一枚又は複数枚の基板を前
記基板支持体に支持した状態で熱処理するステップと、
基板を前記処理室より搬出ステップと、を有する半導体
デバイスの製造方法にある。

【００１６】本発明は、基板の製造方法にも適用するこ
とができる。即ち、本発明の第３の特徴とするところ
は、処理室内に基板を搬入するステップと、本体部と、
基板と接触する接触部とを有し、前記接触部の少なくと
も表面を構成する構成物がガラス状炭素又は黒鉛のいず
れかであって、前記接触部表面は前記本体部表面とは異
なる材質である基板支持体に、一枚又は複数枚の基板を
支持するステップと、処理室内で前記一枚又は複数枚の
基板を前記基板支持体に支持した状態で熱処理するステ
ップと、基板を前記処理室より搬出ステップと、を有す
る基板の製造方法にある。

【００１７】

【発明の実施の形態】次に本発明の実施形態を図面に基
づいて説明する。図１には、本発明の実施形態に係る熱
処理装置１０が示されている。この熱処理装置１０は、
例えば縦型であり、主要部が配置された筺体１２を有す
る。この筺体１２には、ポッドステージ１４が接続され
ており、このポッドステージ１４にポッド１６が搬送さ
れる。ポッド１６は、例えば２５枚の基板が収納され、
図示しない蓋が閉じられた状態でポッドステージ１４に
セットされる。

【００１８】筺体１２内において、ポッドステージ１４
に対向する位置には、ポッド搬送装置１８が配置されて
いる。また、このポッド搬送装置１８の近傍には、ポッ
ド棚２０、ポッドオープナ２２及び基板枚数検知器２４
が配置されている。ポッド搬送装置１８は、ポッドステ
ージ１４とポッド棚２０とポッドオープナ２２との間で
ポッド１６を搬送する。ポッドオープナ２２は、ポッド
１６の蓋を開けるものであり、この蓋が開けられたポッ
ド１６内の基板枚数が基板枚数検知器２４により検知さ
れる。

【００１９】さらに、筺体１２内には、基板移載機２
６、ノッチアライナ２８及び基板支持体３０（ボート）
が配置されている。基板移載機２６は、例えば５枚の基
板を取り出すことができるアーム３２を有し、このアー
ム３２を動かすことにより、ポッドオープナ２２の位置
に置かれたポッド、ノッチアライナ２８及び基板支持体
３０間で基板を搬送する。ノッチアライナ２８は、基板
に形成されたノッチまたはオリフラを検出して基板のノ
ッチまたはオリフラを一定の位置に揃えるものである。
基板支持体３０は、上部板３４及び下部板３６を有し、
この上部板３４と下部板３６との間を例えば３本の支柱
３８により接続されて構成されており、この支柱３８に
例えば７５枚の基板が支持され、後述する反応炉４０に
投入されるようになっている。なお、支柱３８は、３本
に限らず、基板を支持できれば何本であってもよい。

【００２０】図２において、反応炉４０が示されてい
る。この反応炉４０は、反応管４２を有し、この反応管
４２内に基板支持体３０が挿入される。反応管４２の下
方は、基板支持体３０を挿入するために開放され、この
開放部分はシールキャップ４４により密閉されるように
してある。また、反応管４２の周囲は、均熱管４６によ
り覆われ、さらに均熱管４６の周囲にヒータ４８が配置
されている。熱電対５０は、反応管４２と均熱管４６と
の間に配置され、反応炉４０内の温度をモニタできるよ
うにしてある。そして、反応管４２には、処理ガスを導
入する導入管５２と、処理ガスを排気する排気管５４と
が接続されている。

【００２１】次に上述したように構成された熱処理装置
１０の作用について説明する。まず、ポッドステージ１
４に複数枚の基板を収容したポッド１６がセットされる
と、ポッド搬送装置１８によりポッド１６をポッドステ
ージ１４からポッド棚２０へ搬送し、このポッド棚２０
にストックする。次に、ポッド搬送装置１８により、こ
のポッド棚２０にストックされたポッド１６をポッドオ
ープナ２２に搬送してセットし、このポッドオープナ２
２によりポッド１６の蓋を開き、基板枚数検知器２４に
よりポッド１６に収容されている基板の枚数を検知す
る。

【００２２】次に、基板移載機２６により、ポッドオー
プナ２２の位置にあるポッド１６から基板を取り出し、
ノッチアライナ２８に移載する。このノッチアライナ２
８においては、基板を回転させながら、ノッチを検出
し、検出した情報に基づいて複数の基板を同じ位置に整
列させる。次に、基板移載機２６により、ノッチアライ
ナ２８から基板を取り出し、基板支持体３０に移載す
る。

【００２３】このようにして、１バッチ分の基板を基板
支持体３０に移載すると、例えば７００°Ｃ程度の温度
に設定された反応炉４０内に複数枚の基板を装填した基
板支持体３０を装入し、シールキャップ４４により反応
管４２内を密閉する。次に、炉内温度を熱処理温度まで
昇温させて、導入管５２から処理ガスを導入する。処理
ガスには、窒素、アルゴン、水素、酸素等が含まれる。
基板を熱処理する際、基板は例えば１０００°Ｃ程度以
上の温度に加熱される。なお、この間、熱電対５０によ
り反応管４２内の温度をモニタしながら、予め設定され
た昇温、熱処理プログラムに従って基板の熱処理を実施
する。

【００２４】基板の熱処理が終了すると、例えば炉内温
度を７００°Ｃ程度の温度に降温した後、基板支持体３
０を反応炉４０からアンロードし、基板支持体３０に支
持された全ての基板が冷えるまで、基板支持体３０を所
定位置で待機させる。なお、炉内温度降温の際も、熱電
対５０により反応管４２内の温度をモニタしながら、予
め設定された降温度プログラムに従って降温を実施す
る。次に、待機させた基板支持体３０の基板が所定温度
まで冷却されると、基板移載機２６により、基板支持体
３０から基板を取り出し、ポッドオープナ２２にセット
されている空のポッド１６に搬送して収容する。次に、
ポッド搬送装置１８により、基板が収容されたポッド１
６をポッド棚２０に搬送し、さらにポッドステージ１４
に搬送して完了する。

【００２５】次に上記基板支持体について詳述する。図
３乃至図５において、基板支持体３０の第一例が示され
ている。基板支持体３０は、前述したように、例えば３
本の支柱３８を有している。これら支柱３８は、本体部
５６と、基板を支持するとともに基板と接触する接触部
５８とから構成されている。本体部５６を構成する構成
物は、炭化珪素、シリコン又は石英である。この本体部
５６には、支持部６０が支柱３８の長手方向内側に連続
して形成されている。支持部６０は溝から構成され、奥
壁６２、上壁６４及び下壁６６を有し、この支持部６０
に基板６８が挿入自在に配置されるようになっている。
ただし、支持部６０の断面形状は、４角形に限られるも
のではなく、他の多角形や円あるいは楕円の一部であっ
てもよい。

【００２６】さらに、図５に示すように、支持部６０の
下壁６６には、接触部５８を載置するための載置溝７０
が形成されている。この載置溝７０の幅は、後述する接
触部５８の幅よりも大きく形成され、載置溝７０と接触
部５８との間でスペースが設けられるようになってい
る。この載置溝７０に接触部５８が、接着剤等を介する
ことなく、載せられており、幅方向にスペース的な余裕
があることと相まって容易に接触部５８を取り替えられ
るようにしてある。

【００２７】接触部５８は、本体部５６及び本体部表面
とは異なる材質であって、前記基板の硬度より硬度が小
さい材質であり、この接触部５８を構成する構成物は、
例えばガラス状炭素、黒鉛、又はガラス状炭素よりも硬
度が小さい物質の表面をガラス状炭素により覆ったもの
である。ガラス状炭素よりも硬度が小さい物質には黒鉛
が含まれる。この接触部５８は、前述した載置溝７０に
挿入されるように成形されていると共に、この接触部５
８の上方端部の角が丸められており、基板６８がこの接
触部５８に載せられた場合に、接触による基板６８の傷
発生を防止するようにしてある。

【００２８】図６乃至図８において、基板支持体３０に
関する第二例が示されている。この第二例においては、
接触部５８は馬蹄形に形成され、３本の支柱３８全体で
支持されている。図８に示すように、支持部６０の端部
には、載置溝７０が形成され、この載置溝７０に接触部
５８の周縁が載置されている。前述した第一例と同様
に、接触部５８の周縁上部角部は丸みが付けられてい
る。なお、接触部５８は馬蹄形となっていて、挿入溝７
２が形成されているのは、この挿入溝７２に前述した基
板移載機のアーム先端に設けられるツィーザを挿入する
ためである。なお、第一例と同一部分については、図面
に同一番号を付して説明を省略する。

【００２９】図９乃至図１１において、基板支持体３０
に関する第三例が示されている。この第三例において
は、支柱３８は４本あり、これら４本の支柱３８を接続
するように、支持部６０が形成されている。この支持部
６０は、下壁６６が馬蹄形に形成され、この下壁６６に
例えば５つの円形の載置溝７０が所定間隔を隔てて形成
されている。図１１に示すように、この載置溝７０に円
柱状の接触部５８が載置されている。前述した第一例及
び第二例と同様に、接触部５８の周縁上部角部は丸みが
付けられている。なお、支持部６０は馬蹄形となってい
て、挿入溝７２が形成されているのは、この挿入溝７２
に前述した基板移載機のアーム先端に設けられるツィー
ザを挿入するためである。なお、第一例及び第二例と同
一部分については、図面に同一番号を付して説明を省略
する。

【００３０】

【実施例】次に実施例及び比較例について説明する。実
施例１乃至３は、前述した第一例の基板支持体を用い、
本体部の構成物が炭化珪素からなり、接触部の構成物が
ガラス状炭素からなる。

【００３１】

【実施例１】直径３００ｍｍのシリコンウェハを１回の
処理につき７５枚を基板支持体に支持し、雰囲気ガスと
して１００％アルゴンを使用し、反応炉へ１００ｍｍ／
分の挿入速度で挿入した。基板支持体を挿入するときの
管内温度は７００°Ｃとした。その後、７００°Ｃから
１２００°Ｃまで昇温を行った。なお、７００°Ｃから
１０００°Ｃまでは１６°Ｃ／分の昇温速度で、１００
０°Ｃから１２００°Ｃまでは１．５°Ｃ／分の昇温速
度で昇温した。そして、１２００°Ｃで１時間保持し、
その後、１２００°Ｃから７００°Ｃまで降温を行っ
た。なお、１２００°Ｃから１０００°Ｃまでを１．５
°Ｃ／分の降温速度で、１０００°Ｃから７００°Ｃま
でを１５°Ｃ／分の降温速度で降温した。２段階で昇
温、降温するのは（高温での昇温速度、降温速度を小さ
くするのは）、高温で急激に温度を変化させると、基板
面内で均一に温度が変化せず、スリップ発生の原因とな
るためである。基板支持体を反応炉から取り出す時の温
度は７００°Ｃであり、１００ｍｍ／分の速度で基板支
持体を取り出した。その後、光学微分顕微鏡で観察した
結果、シリコンウェハには傷の発生はなく、スリップラ
インの発生もなかった。また、反り計でシリコンウェハ
の反りを測定した結果、反り量は１０μｍ以下であり、
反り量を１０μｍ以下とした熱処理前と変化は見られな
かった。反りの測定は、一般的に実施されているよう
に、レーザ光の光軸に対して垂直にシリコンウェハを立
て、レーザ光を走査し、シリコンウェハから反射した光
から算出した。Ｎ数は１０枚である。

【００３２】

【実施例２】反応炉での保持温度を１０８０°Ｃとし
て、実施例１と同様の実験を実施した。即ち、昇温時の
雰囲気ガスは、９９．５％のアルゴンと０．５％の酸素
との混合ガスであり、７００°Ｃから１０００°Ｃまで
は１６°Ｃ／分の昇温速度で、１０００°Ｃから１０８
０°Ｃまでは１．５°Ｃ／分の昇温速度で昇温し、雰囲
気ガスを１００％アルゴンとして１０８０°Ｃで１時間
保持し、雰囲気ガスを１００％アルゴンのままで、１０
８０°Ｃから１０００°Ｃまでを１．５°Ｃ／分の降温
速度で、１０００°Ｃから７００°Ｃまでを１５°Ｃ／
分の降温速度で降温し、その他の条件は実施例１と同じ
とした。その結果、シリコンウェハには傷の発生はな
く、スリップラインの発生及び反り量の増大も見られな
かった。

【００３３】

【実施例３】反応炉での保持温度を１０００°Ｃとし
て、実施例１及び実施例２と同様の実験を実施した。即
ち、昇温時の雰囲気ガスは、９９．５％のアルゴンと
０．５％の酸素との混合ガスであり、７００°Ｃから１
０００°Ｃまでは１６°Ｃ／分の昇温速度で昇温し、雰
囲気ガスを１００％アルゴンとして１０００°Ｃで２時
間保持し、雰囲気ガスを１００％アルゴンのままで、１
０００°Ｃから７００°Ｃまで１５°Ｃ／分の高温速度
で降温し、その他の条件は実施例１と同じとした。その
結果、シリコンウェハには傷の発生はなく、スリップラ
インの発生及び反り量の増大も見られなかった。

【００３４】次の実施例４乃至６は、前述した第一例の
基板支持体を用い、本体部の主たる構成物が炭化珪素か
らなり、接触部の主たる構成物は、表面がガラス状炭素
で覆われた黒鉛である。

【００３５】

【実施例４】実施例１と同一の熱処理を実施した。その
結果、シリコンウェハには傷の発生はなく、スリップラ
インの発生及び反り量の増大も見られなかった。

【００３６】

【実施例５】雰囲気ガスを１００％アルゴンとした他は
実施例２と同一の熱処理を実施した。その結果、シリコ
ンウェハには傷の発生はなく、スリップラインの発生及
び反り量の増大も見られなかった。

【００３７】

【実施例６】雰囲気ガスを１００％アルゴンとした他は
実施例３と同一の熱処理を実施した。その結果、シリコ
ンウェハには傷の発生はなく、スリップラインの発生及
び反り量の増大も見られなかった。

【００３８】次の実施例７乃至９は、前述した第二例の
基板支持体を用い、本体部の構成物が炭化珪素からな
り、接触部の主たる構成物が黒鉛からなる。

【００３９】

【実施例７】実施例１と同一の熱処理を実施した。その
結果、シリコンウェハには傷の発生はなく、スリップラ
インの発生及び反り量の増大も見られなかった。

【００４０】

【実施例８】実施例５と同一の熱処理を実施した。その
結果、シリコンウェハには傷の発生はなく、スリップラ
インの発生及び反り量の増大も見られなかった。

【００４１】

【実施例９】雰囲気ガスを１００％窒素とした他は実施
例３と同一の熱処理を実施した。その結果、シリコンウ
ェハには傷の発生はなく、スリップラインの発生及び反
り量の増大も見られなかった。

【００４２】

【実施例１０】前述した第二例の基板支持体を用い、本
体部の主たる構成物をシリコンに変更し、実施例１乃至
９と同一の実験を実施した。その結果、シリコンウェハ
には傷の発生はなく、スリップラインの発生及び反り量
の増大も見られなかった。

【００４３】

【実施例１１】前述した第三例の基板支持体を用い、本
体部の構成物を石英に変更し、実施例２、３、５，６，
８及び９と同一の実験を実施した。その結果、シリコン
ウェハには傷の発生はなく、スリップラインの発生及び
反り量の増大も見られなかった。

【００４４】

【実施例１２】前述した第一例の基板支持体を用い、本
体部の構成物が炭化珪素からなり、接触部の構成物をガ
ラス状炭素、表面をガラス状炭素で覆った黒鉛及び黒鉛
にそれぞれ変えて、実施例２、３、５，６，８及び９と
同一の実験を石英基板に対して熱処理を実施した。石英
基板は、直径３００ｍｍ、厚さ１．０ｍｍのものを用い
た。光学微分顕微鏡で観察した結果、石英基板には傷の
発生は見られなかった。

【００４５】

【実施例１３】実施例１２に対し、本体部の構成物をシ
リコンに変更し、実施例１２と同一の実験を実施した。
その結果、石英基板には傷の発生は見られなかった。

【００４６】

【実施例１３】実施例１２に対し、本体部の主構成物を
石英に変更し、実施例１２と同一の実験を実施した。そ
の結果、石英基板には傷の発生は見られなかった。

【００４７】

【比較例１】図１２で示した従来の基板支持体を用い、
炭化珪素製の基板支持体に直接シリコンウェハを支持
し、実施例１と同一の実験を実施した。シリコンウェハ
の裏面においては、支持部に対応する部分３箇所に大き
さ５０〜３００μｍ、深さ約５μｍ、高さ約１０μｍの
傷が発生した。それらの傷からは、約４〜３０ｍｍの長
さのスリップラインが多数本発生した（図１３）。その
シリコンウェハは、熱処理前の反り量が１０μｍ以下に
対し、熱処理後は約６０〜９０μｍの反りがあった。Ｎ
数は１０枚である。

【００４８】

【比較例２】図１２で示した従来の基板支持体を用い、
シリコン製の基板支持体に直接シリコンウェハを支持
し、実施例２と同一の実験を実施した。シリコンウェハ
の裏面においては、支持部に対応する部分３箇所に大き
さ２０〜１００μｍの傷が発生した。それらの傷から
は、約２〜３０ｍｍの長さのスリップラインが多数本発
生した。そのシリコンウェハは、熱処理前の反り量が１
０μｍ以下に対し、熱処理後は約６０〜８０μｍの反り
があった。

【００４９】

【比較例３】図１２で示した従来の基板支持体を用い、
石英製の基板支持体に直接石英基板を支持し、実施例３
と同一の実験を実施した。石英基板は、直径３００ｍ
ｍ、厚さ１．０ｍｍのものを用いた。石英基板の裏面に
おいては、支持部に対応する部分３箇所に大きさ１００
〜２００μｍの傷が発生した（図１４）。このときの傷
の最大高さは、約２０μｍであった。

【００５０】なお、前記実施例においては、シリコンウ
ェハ又は石英基板として、直径３００ｍｍのものを用い
たが、直径が小さい例えば２００ｍｍの場合にも有効で
ある。また、直径が大きい例えば４００ｍｍ或いは四角
形の石英又はガラス基板に対しても有効である。また、
上記比較例においては、基板支持体と基板との材料の組
み合わせとして、シリコン製の基板支持体と石英基板、
あるいは石英製の基板支持体とシリコンウェハについて
は述べていないが、シリコンの硬度と石英の硬度とは同
程度であるため、傷が発生するものと考えられる。

【００５１】本発明の熱処理装置は、基板の製造工程に
も適用することができる。

【００５２】ＳＯＩ（Silicon On Insulator）ウエハの
一種であるＳＩＭＯＸ（Separation by Implanted Oxyg
en）ウエハの製造工程の一工程に本発明の熱処理装置を
適用する例について説明する。

【００５３】まずイオン注入装置等により単結晶シリコ
ンウエハ内へ酸素イオンをイオン注入する。その後、酸
素イオンが注入されたウエハを上記実施形態の熱処理装
置を用いて、例えばＡｒ、Ｏ２雰囲気のもと、１３００
〜１４００°Ｃ、例えば１３５０°Ｃ以上の高温でアニ
ールする。これらの処理により、ウエハ内部にＳｉＯ２
層が形成された（ＳｉＯ２層が埋め込まれた）ＳＩＭＯ
Ｘウエハが作製される。

【００５４】また、ＳＩＭＯＸウエハの他、水素アニー
ルウエハの製造工程の一工程に本発明の熱処理装置を適
用することも可能である。この場合、ウエハを本発明の
熱処理装置を用いて、水素雰囲気中で１２００°Ｃ程度
以上の高温でアニールすることとなる。これによりＩＣ
（集積回路）が作られるウエハ表面層の結晶欠陥を低減
することができ、結晶の完全性を高めることができる。

【００５５】また、この他、エピタキシャルウエハの製
造工程の一工程に本発明の熱処理装置を適用することも
可能である。

【００５６】以上のような基板の製造工程の一工程とし
て行う高温アニール処理を行う場合であっても、本発明
の熱処理装置を用いることにより、基板のスリップの発
生を防止することができる。

【００５７】本発明の熱処理装置は、半導体装置の製造
工程にも適用することも可能である。特に、比較的高い
温度で行う熱処理工程、例えば、ウェット酸化、ドライ
酸化、水素燃焼酸化（パイロジェニック酸化）、ＨＣｌ
酸化等の熱酸化工程や、硼素（Ｂ）、リン（Ｐ）、砒素
（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）等の不純物（ドーパン
ト）を半導体薄膜に拡散する熱拡散工程等に適用するの
が好ましい。このような半導体デバイスの製造工程の一
工程としての熱処理工程を行う場合においても、本発明
の熱処理装置を用いることにより、スリップの発生を防
止することができる。

【００５８】以上のように、本発明は、特許請求の範囲
に記載した事項を特徴とするが、さらに次のような実施
形態が含まれる。 （１）請求項１記載の熱処理装置において、前記接触部
は、ガラス状炭素よりも硬度が小さい物質の表面をガラ
ス状炭素で覆ったものであることを特徴とする熱処理装
置。 （２）請求項１記載の熱処理装置において、前記接触部
は、黒鉛表面をガラス状炭素で覆ったものであることを
特徴とする熱処理装置。 （３）請求項１記載の熱処理装置において、前記本体部
の構成物は炭化珪素、シリコン又は石英であることを特
徴とする熱処理装置。 （４）請求項１記載の熱処理装置において、前記接触部
は本体部から取り外し自在に設けられていることを特徴
とする熱処理装置。 （５）請求項１記載の熱処理装置において、前記基板支
持体は、複数枚の基板を略水平状態で隙間をもって複数
段に支持するよう構成されてなることを特徴とする熱処
理装置。 （６）請求項１記載の熱処理装置において、熱処理は１
０００°Ｃ以上の温度で行うことを特徴とする熱処理装
置。 （７）請求項１記載の熱処理装置において、熱処理は１
３５０°Ｃ以上の温度で行うことを特徴とする熱処理装
置。

【００５９】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、熱
処理中に発生するシリコンウェハ又は石英等の基板の傷
発生を少なくし、基板のスリップラインの発生を抑制
し、基板の反りを抑制し、もって高品質な半導体デバイ
ス又は基板を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る熱処理装置を示す斜視
図である。

【図２】本発明の実施形態に係る熱処理装置に用いた反
応炉を示す断面図である。

【図３】本発明の実施形態に係る熱処理装置に用いた基
板支持体の第一例を示す断面図である。

【図４】本発明の実施形態に係る熱処理装置に用いた基
板支持体の第一例を示し、図３のＡ−Ａ線断面図であ
る。

【図５】本発明の実施形態に係る熱処理装置に用いた基
板支持体の第一例を示す拡大した断面図である。

【図６】本発明の実施形態に係る熱処理装置に用いた基
板支持体の第二例を示す断面図である。

【図７】本発明の実施形態に係る熱処理装置に用いた基
板支持体の第二例を示し、図６のＢ−Ｂ線断面図であ
る。

【図８】本発明の実施形態に係る熱処理装置に用いた基
板支持体の第二例を示す拡大した断面図である。

【図９】本発明の実施形態に係る熱処理装置に用いた基
板支持体の第三例を示す断面図である。

【図１０】本発明の実施形態に係る熱処理装置に用いた
基板支持体の第三例を示し、図９のＣ−Ｃ線断面図であ
る。

【図１１】本発明の実施形態に係る熱処理装置に用いた
基板支持体の第三例を示す拡大した断面図である。

【図１２】従来の基板支持体を示す斜視図である。

【図１３】従来の熱処理装置で処理したシリコンウェハ
を示す平面図である。

【図１４】従来の熱処理装置で処理した石英基板を示す
平面図である。 １０ 熱処理装置 ３０ 基板支持体 ３８ 支柱 ５６ 本体部 ５８ 接触部 ６０ 支持部 ６８ 基板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石黒 謙一 東京都中野区東中野三丁目14番20号 株式 会社日立国際電気内 Ｆターム(参考） 5F031 CA02 CA05 HA02 HA08 HA10 HA37 HA42 HA62 NA07 PA11 5F045 AA20 AB32 AC11 AC16 AD14 AD15 AD16 AD17 BB13 DP19 DQ05 EM06 EM09

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一枚又は複数枚の基板を基板支持体に支
   持した状態で熱処理する熱処置装置において、前記基板
   支持体は、本体部と、前記基板と接触する接触部とを有
   し、前記接触部の少なくとも表面を構成する構成物がガ
   ラス状炭素又は黒鉛のいずれかであって、前記接触部表
   面は前記本体部表面とは異なる材質であることを特徴と
   する熱処理装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の熱処理装置において、前
   記接触部は、前記接触部表面の構成物よりも硬度が小さ
   い物質の表面を前記支持部表面の構成物で覆ったもので
   あることを特徴とする熱処理装置。
3. 【請求項３】 処理室内に基板を搬入するステップと、 本体部と、基板と接触する接触部とを有し、前記接触部
   の少なくとも表面を構成する構成物がガラス状炭素又は
   黒鉛のいずれかであって、前記接触部表面は前記本体部
   表面とは異なる材質である基板支持体に、一枚又は複数
   枚の基板を支持するステップと、 処理室内で前記一枚又は複数枚の基板を前記基板支持体
   に支持した状態で熱処理するステップと、 基板を前記処理室より搬出ステップと、を有することを
   特徴とする半導体デバイスの製造方法。
4. 【請求項４】 処理室内に基板を搬入するステップと、 本体部と、基板と接触する接触部とを有し、前記接触部
   の少なくとも表面を構成する構成物がガラス状炭素又は
   黒鉛のいずれかであって、前記接触部表面は前記本体部
   表面とは異なる材質である基板支持体に、一枚又は複数
   枚の基板を支持するステップと、 処理室内で前記一枚又は複数枚の基板を前記基板支持体
   に支持した状態で熱処理するステップと、 基板を前記処理室より搬出ステップと、 を有することを特徴とする基板の製造方法。