JP2004063617A

JP2004063617A - シリコンウエーハの熱処理用治具

Info

Publication number: JP2004063617A
Application number: JP2002217713A
Authority: JP
Inventors: Nobuyuki Morimoto; 森本　信之; Akihiko Endo; 遠藤　昭彦
Original assignee: Sumitomo Mitsubishi Silicon Corp
Current assignee: Sumco Corp
Priority date: 2002-07-26
Filing date: 2002-07-26
Publication date: 2004-02-26

Abstract

【課題】半導体シリコンウェーハの熱処理、特に高温熱処理時やシリコンからなる熱処理用治具を用いた場合に発生していたスリップを低減でき、安価に提供できるシリコンウエーハの熱処理用治具。
【解決手段】機械加工による汚染を除去するために所定量の酸性エッチングを施すことで、全体が滑らかになりすぎてシリコンウエーハと接着する可能性が生じてスリップの発生を招来するため、ウェーハと接触する表面を、アルカリエッチングによる０．３μｍ〜１００μｍ（ＲＭＳ）の表面荒さとなすことで、スリップの発生を著しく低減できる。
【選択図】　　　　なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、シリコンウエーハの熱処理に際して、縦型ボートなどの熱処理用治具とウエーハとの接着による起点、スリップ発生を防止することが可能で、かつ低コストで得られるシリコンウエーハの熱処理用治具に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体シリコンウェーハの製造には、研磨やエッチングなどの表面処理の他、品質改善など種々温度で実施される各種の熱処理が施されるが、これらの熱処理に使用されるボート、すなわち熱処理用治具の材質としては、炭化珪素、石英ガラス、シリコン等、熱処理用途に応じて種々の材質が利用される。
【０００３】
かかる熱処理の中でも、処理温度が高い、特に１１００℃以上のプロセスに関しては、ウェーハと熱処理用治具との接触に起因するスリップ発生の問題があり、これまで熱処理ボートの形態や形状、あるいはウェーハの支持方法等、様々な手法を用いてスリップ発生の低減化が図られている。
【０００４】
例えば、熱処理ボートの支持部の表面を滑らかにすることで、ウェーハ自体の自重を分散させることによりスリップを抑制する方法が提案（特開平１０−２８４４２９）されている。また、石英製の熱処理ボートにサンドブラスト加工を施し、ウェーハと該ボートとの癒着を防止することで、スリップを抑制する方法が提案（特開平１０−３３０１２４）されている。
【０００５】
さらに、熱処理治具の表面荒さに関しても、ウェーハが接触する表面の荒さを０．０５〜５０μｍ（Ｒａ）とすることで、ウェーハ支持部からの損傷を受けることなく熱処理できるということが開示（特開平１０−３２１５４３）される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
発明者らは、高温熱処理の場合や特に縦型炉用のシリコンからなる縦型ボートおよびリングボート等の熱処理治具においては、従来の前記手法を採用してもスリップ発生の低減が容易にできないことを知見した。
【０００７】
この発明は、半導体シリコンウェーハの熱処理、特に１１００℃以上の高温熱処理時やシリコンからなる熱処理用治具を用いた場合に発生していたスリップを低減でき、さらには安価に提供できるシリコンウエーハの熱処理用治具の提供を目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
発明者らは、シリコンからなる熱処理用治具を用いた際に発生するスリップについて種々検討した結果、従来、シリコンからなる縦型ボート及びリングボートは機械加工及び酸系エッチング溶液でのエッチングを行い、その表面荒さを所定値に改善しているが、機械加工による汚染を除去するために所定量の酸性エッチングを施すことで、全体が滑らかになりすぎてシリコンウエーハと接着する可能性が生じてスリップの発生につながっていることを知見した。
【０００９】
さらに発明者らは、シリコンからなる熱処理用治具の表面性状、すなわち高温熱処理時にスリップを発生させない表面性状について鋭意検討した結果、ウェーハと接触する表面を、アルカリエッチングによる０．３μｍ〜１００μｍ（ＲＭＳ）の表面荒さとなすことで、スリップの発生を著しく低減できることを知見し、この発明を完成した。
【００１０】
すなわち、この発明は、シリコンからなる熱処理用治具であり、少なくともシリコンウェーハと接触する表面が、アルカリエッチングによる０．３μｍ〜１００μｍ（ＲＭＳ）の表面荒さを有することを特徴とするシリコンウエーハの熱処理用治具である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
この発明において、熱処理用治具は、半導体シリコンウェーハの製造で適用されるいずれの熱処理の治具であってもよく、実施例の縦型処理炉用の縦型ボート及びリングボートのほか、成膜用のサセプターなどいずれの構成の治具にも、この発明の構成を採用できる。
【００１２】
熱処理用治具の材質は、被熱処理材のシリコンウェーハと同様に高純度シリコンが望ましく、他にＳｉＣはシリコンに比べ耐久性はあるが、加工起因のスリップ、汚染、コスト高等の問題がある。
【００１３】
この発明において、熱処理用治具の製造工程は、所要の高純度シリコンブロックから機械研削加工、研磨、酸エッチング、そして特徴とするアルカリエッチング処理を経て製造される。
【００１４】
この発明において、機械研削加工は、シリコンブロックを損傷なく、数ｍｍ程度に研削することのできる加工機であれば、その構成や研削方法は問わない。また、研磨、酸エッチングを行う場合、研削時のダメージ層を除去する程度でよい。
【００１５】
この発明において、エッチングは、加工時の汚染やダメージ層を除去するために行われるが、エッチング量が少ないと、熱処理中に汚染がウェーハヘ転写し、品質の悪化につながる。
【００１６】
また、エッチング溶液としては、酸系、アルカリ系とあるが、酸系のエッチングでは前記の加工時の汚染やダメージ層を除去できるまでエッチングを行うと、表面が滑らかになりすぎて熱処理中に治具とウェーハの接着が起こり、起点、スリップが発生するため、アルカリエッチング処理を行うことで、これを防止するものである。
【００１７】
すなわち、アルカリエッチング処理は、等方性であって同じエッチング量でも、加工時の形状を比較的維持しており、表面荒さが酸系エッチングよりも荒い結果となる。そのため、熱処理中に治具とウェーハが接着することなく、接着による起点、スリップを防止することができるものと考えている。
【００１８】
この発明において、アルカリエッチング処理前の当該熱処理用治具表面の性状が重要であり、その性状は、機械加工またはエッチングにより、表面荒さを３００μｍ以下になるようにする必要がある。表面荒さが３００μｍを越えると、アルカリエッチングを施しても、表面が荒すぎてスリップ発生の要因となる。
【００１９】
この発明において、アルカリエッチング後の表面の荒さは、０．３μｍ未満では表面が滑らかになりすぎて、ウェーハとの接着でスリップが発生し、１００μｍを超えると表面が荒すぎて、逆にスリップ発生の要因となってしまう。従つて、表面荒さとしては０．３μｍ〜１００μｍの範囲がよい。さらには、エッチング時間等、生産性を考えると、０．５〜５μｍの範囲が望ましい。
【００２０】
この発明において、エッチング液はＫＯＨ溶液を用いることが必要であるが、組成や温度にによりエッチングレイトが異なるため、生産性およびエッチング後の表面状態を考慮すると、ＫＯＨ濃度は２０％以上、処理温度は６０℃以上が好ましい。すなわち、ＫＯＨ濃度が２０％未満、または温度が６０℃未満の場合、エッチングレイトが遅く、長時間の浸漬時間を要し生産性が悪くなり、また、短時間の浸漬では、加工時のダメージ層を除去するだけのエッチングができないため、汚染の問題がある。
【００２１】
この発明において、アルカリエッチング後の洗浄方法としては、エッチング時の汚染を除去するため、公知の酸洗浄又はＳＣ１洗浄が必要である。
【００２２】
【実施例】
実施例１
シリコンブロックより機械研削加工にて表面荒さが３００μｍ以下になるように切り出した治具を用い、ＫＯＨ濃度を２０％、温度を６０℃に保持し、浸漬時間を種々設定し、表面荒さが０．１〜２００μｍになるようにアルカリエッチングを施した。得られた各種の治具にシリコンウェーハを移載し、１２００℃、１時間保持の熱処理を行った。なお、該治具の表面荒さは表面形状粗さ計（ＷＹＫＯ）にて測定（１ｍｍ×１ｍｍ）した。
【００２３】
熱処理後のシリコンウェーハについて、ウェーハとの接着による起点、スリップの発生状況並びに汚染状況を測定した。その結果を表１に示す。表１において、スリップの発生が認められるものは×印、○印はスリップはないが、接着による起点が僅かに観察されたものであり、◎印はスリップ及び起点共に良好なものを表している。
【００２４】
また汚染状況は、×印ははるかに悪いものであり、○印は同レベル、◎印は良好なレベルを表している。
【００２５】
比較のため、同様に製造したシリコン製の該治具をＨＦ／ＨＮＯ_３溶液にてエッチングを行い、その治具にウェーハを移載し、前記と同様条件で熱処理を行い、熱処理後のシリコンウェーハについて、ウェーハとの接着による起点、スリップの発生状況並びに汚染状況を測定した。その結果を表１に示す。
【００２６】
実施例２
シリコンブロックより機械研削加工にて切り出し、前処理として酸エッチングを施して表面荒さが３００μｍ以下になるように作製した治具を用い、ＫＯＨ濃度を２０％、温度を６０℃に保持し、浸透時間を種々設定し、表面荒さが０．１〜２００μｍになるようにアルカリエッチングを施した。
【００２７】
得られた各種の治具にシリコンウェーハを移載し、１２００℃、１時間保持の熱処理を行った。その後、ウェーハとの接着による起点、スリップ発生状況、並びに汚染状況を観察したが、その結果は実施例１と同様であった。
【００２８】
比較例１
実施例１又は実施例２において、アルカリエッチング処理前の表面荒さが３００μｍ以上の治具において、実施例１と同様なエッチングを行った後、表面荒さを測定したところ、表面荒さはすべて２００μｍ以上であった。
【００２９】
これらの比較例治具にシリコンウェーハを移載し、１２００℃、１時間保持の熱処理を行った後、ウェーハとの接着による起点、スリップ発生状況を確認したが、全てのウェーハにスリップが発生していた。
【００３０】
以上の実施例と比較例及び表１に示すごとく、酸エッチングのみではスリップ発生の低減と汚染の低減の両立が困難であるが、アルカリエッチングでは、表面荒さを規定することによりスリップ及び汚染の両方についてこれを低減することが可能であることがわかる。
【００３１】
【表１】

【００３２】
【発明の効果】
この発明によると、半導体シリコンウエーハの熱処理用治具を、アルカリエッチングによる仕上り表面となすことで、シリコンウェーハの熱処理、特に高温熱処理時に発生していたスリップを低減でき、さらにはシリコンブロックなどを機械加工しアルカリエッチング処理するだけで熱処理用治具が得られることから、スリップの発生が少ない高温熱処理用治具を安価に提供できる利点がある。

Claims

シリコンからなる熱処理用治具であり、少なくともシリコンウェーハと接触する表面が、アルカリエッチングによる０．３μｍ〜１００μｍ（ＲＭＳ）の表面荒さを有するシリコンウエーハの熱処理用治具。
表面荒さが０．５μｍ〜５μｍ（ＲＭＳ）である請求項１に記載のシリコンウエーハの熱処理用治具。
アルカリエッチング前の表面状態が、機械加工仕上げ面または酸エッチング仕上げ面であり、かつ表面荒さが３００μｍ以下である請求項１に記載のシリコンウェーハの熱処理用治具。