JP2006128316A - 熱処理用縦型ボートおよび熱処理方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】1200℃以上の極めて高い温度で熱処理した場合であっても、熱処理中のウェーハ等にスリップが発生するのを非常に効果的に防ぐことができ、さらに、高い生産性でかつ高品質の表面層を有するウェーハとすることができる熱処理用縦型ボートおよび熱処理方法を提供する。
【解決手段】少なくとも、複数のウェーハ状の被処理体を、支持面を有する支柱により上下に間隔をおいて支持して縦型熱処理装置内に搬入・搬出させる熱処理用縦型ボートにおいて、前記ウェーハ状の被処理体の下面を前記支柱に形成された複数の支持面4で支持し、同一の前記被処理体と接触する複数の支持面が形成する面の平面度が0.03mm以下、平行度が0.07mm以下であることを特徴とする熱処理用縦型ボート8。
【選択図】図2
【解決手段】少なくとも、複数のウェーハ状の被処理体を、支持面を有する支柱により上下に間隔をおいて支持して縦型熱処理装置内に搬入・搬出させる熱処理用縦型ボートにおいて、前記ウェーハ状の被処理体の下面を前記支柱に形成された複数の支持面4で支持し、同一の前記被処理体と接触する複数の支持面が形成する面の平面度が0.03mm以下、平行度が0.07mm以下であることを特徴とする熱処理用縦型ボート8。
【選択図】図2
Description
本発明は、半導体ウェーハ等の熱処理用縦型ボートに関し、特にシリコンウェーハを熱処理する際に好適な熱処理用縦型ボートおよび熱処理方法に関する。
シリコン単結晶等の半導体インゴットから切り出したウェーハを用いてデバイスを作製する場合、ウェーハの加工プロセスから素子の形成プロセスまで多数の工程が介在する。それらの工程の一つに熱処理工程がある。この熱処理工程は、ウェーハの表層における無欠陥層の形成、ゲッタリング、結晶化、酸化膜形成、不純物拡散等を目的として行われる非常に重要なプロセスである。
例えば、チョクラルスキー法にて製造されるシリコン単結晶は生産性の面から結晶成長速度を比較的大きくして育成しているのが一般的である。このとき、シリコン単結晶中には空孔型点欠陥の凝集体(ボイド)が形成される。また、このシリコン単結晶から切り出されたウェーハ表面にボイドが露出した場合はCOP(Crystal Originated Particle)と呼ばれ、パーティクルカウンター等で容易に検出することができる。そして、これらのCOPやウェーハ表面近傍のボイド等の結晶欠陥は半導体デバイスの耐圧特性を劣化させることが知られている。そのため、シリコンウェーハを不活性雰囲気下で高温熱処理を施すことにより、ウェーハ表面および表面近傍のCOPやボイドを消滅させることができるアニールウェーハは、最近需要が急激に高まってきた。
このような、アニールウェーハの熱処理工程に用いられる熱処理装置としては、ウェーハの大口径化に伴い、図1に示すような多数のウェーハWを所定の間隔をあけて水平に支持した状態で熱処理を行う縦型の熱処理炉9が主に用いられている。熱処理炉9内のウェーハWは、反応室10の周囲に設けられたヒータ11によって加熱することができる。熱処理中は、反応室10にはガス導入管12を介してガスが導入され、上方から下方に向かって流れてガス排気管13から外部に排出される。なお、使用するガスは熱処理の目的によって異なるが、主としてH2、N2、O2、Ar等が用いられる。不純物拡散の場合には、これらのガスを不純物化合物ガスのキャリアガスとしても使用する。
このような縦型熱処理炉9を用いてウェーハWを熱処理する際には、多数のウェーハWを水平にセットするための熱処理用縦型ボート8(以下、「熱処理用ボート」、「縦型ボート」、或いは単に「ボート」という場合がある。)が用いられる。
このような熱処理用ボートとしては、例えば上下にそれぞれ対向して配置された円形の天板および底板の間に、例えば石英よりなる3本以上の支柱を設け、ウェーハ外周辺部をこの支柱に形成された溝部に挿入して保持する構造のラダーボートと呼ばれているものがある。
また、他のタイプの熱処理用ボートとしては、支柱に平らな支持面を備えたリング状の支持部材を配置し、この支持部材にウェーハを載置するようにしたリングボートと呼ばれているものがある。
このような熱処理用ボートとしては、例えば上下にそれぞれ対向して配置された円形の天板および底板の間に、例えば石英よりなる3本以上の支柱を設け、ウェーハ外周辺部をこの支柱に形成された溝部に挿入して保持する構造のラダーボートと呼ばれているものがある。
また、他のタイプの熱処理用ボートとしては、支柱に平らな支持面を備えたリング状の支持部材を配置し、この支持部材にウェーハを載置するようにしたリングボートと呼ばれているものがある。
このリングボートは、熱処理炉内の昇降温速度が速い場合に、ウェーハの周辺部を前記支持部材に接触させることにより熱容量を大きくして当該周辺部の昇降温の速度を遅くし、ウェーハの中心部と周辺部との昇降温の速度を揃えることを一つの狙いとしている。
しかし、このリングボートはウェーハをローダーで搬送するので、リング部の配列ピッチをラダーボートより大きする必要があった。その結果、ラダーボートより生産性が低いという欠点がある。この問題を解決するため、ボート本体(支柱)となる1本の円筒に円弧状の支持部を一体的に形成した熱処理用ボートも提案されている(特許文献1参照)。
さらに、石英よりも融点の高い炭化ケイ素(SiC)製のラダーボートやリングボートも製造されており、これらの熱処理用ボートは高温での熱処理に適している。
しかし、このリングボートはウェーハをローダーで搬送するので、リング部の配列ピッチをラダーボートより大きする必要があった。その結果、ラダーボートより生産性が低いという欠点がある。この問題を解決するため、ボート本体(支柱)となる1本の円筒に円弧状の支持部を一体的に形成した熱処理用ボートも提案されている(特許文献1参照)。
さらに、石英よりも融点の高い炭化ケイ素(SiC)製のラダーボートやリングボートも製造されており、これらの熱処理用ボートは高温での熱処理に適している。
しかしながら上述したラダーボートではウェーハ外周辺部の支持点にウェーハの自重に相当する大きなモーメントが作用して支持点付近における応力が過大になり、これが原因となって、ウェーハを例えば1050℃以上の高温で熱処理した場合に、ウェーハの熱処理用ボートの支柱により支持されている箇所の付近において、スリップと呼ばれる結晶欠陥が発生しやすいという問題が生じていた。
この対策として、例えば特許文献2では、複数の被処理体を各々ほぼ水平にかつ互いに上下に間隔をおいて複数の支柱の間に支持させて縦型熱処理炉内に搬入・搬出するための熱処理用ボートにおいて、前記支柱の各々に、被処理体の内方側に向かって伸び出す複数の腕部を上下に間隔をおいて形成し、この腕部の内端側上面で被処理体の周縁部よりも内方側を支持することにより、外周縁部で支持する場合よりもモーメントが小さくなり、スリップの発生を抑えることができることが開示されている。
しかし、このウェーハ表面および表面近傍のCOPやボイドを消滅させるためには、1200℃付近の極めて高い温度で熱処理する必要があるため、上記改善によるスリップ防止効果はそれほど高くない。
しかし、このウェーハ表面および表面近傍のCOPやボイドを消滅させるためには、1200℃付近の極めて高い温度で熱処理する必要があるため、上記改善によるスリップ防止効果はそれほど高くない。
一方、円筒部の内面にウェーハ周辺部を支持するための長い溝を形成し、ウェーハの周辺部の大部分を支持するようにしてウェーハの自重を分散させるようにした熱処理用ボートであっても、ウェーハが直接接触することになる溝の支持面の平面度が十分管理されていないことから、微視的に見ると、溝の支持面に大きなうねりが生じていることから、ウェーハ周辺部は、面ではなく、多点で支持されているような状態となっていた。
この対策として、例えば特許文献3では、ウェーハ周辺部の支持面の平面度を0.1mm以下に設定するように構成することが開示されている。
しかし、この方法であっても、1200℃以上の極めて高い温度で熱処理すると、スリップが発生する場合があった。また、ウェーハ周辺部の多くを円弧状に保持する構造は支持体全体の体積が増加することでウェーハへのガスの流通に滞留が起きたり、ウェーハへの熱輻射が妨げられることによるウェーハ品質への悪影響が懸念される。さらに、支持体形状が複雑なためにボート製造工程中破損しやすいという欠点を有する。
しかし、この方法であっても、1200℃以上の極めて高い温度で熱処理すると、スリップが発生する場合があった。また、ウェーハ周辺部の多くを円弧状に保持する構造は支持体全体の体積が増加することでウェーハへのガスの流通に滞留が起きたり、ウェーハへの熱輻射が妨げられることによるウェーハ品質への悪影響が懸念される。さらに、支持体形状が複雑なためにボート製造工程中破損しやすいという欠点を有する。
本発明は、このような問題に鑑みなされたものであって、1200℃以上の極めて高い温度で熱処理した場合であっても、熱処理中のウェーハ等にスリップが発生するのを非常に効果的に防ぐことができ、さらに、高い生産性でかつ高品質の表面層を有するウェーハとすることができる熱処理用縦型ボートおよび熱処理方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明によれば、少なくとも、複数のウェーハ状の被処理体を、支持面を有する支柱により上下に間隔をおいて支持して縦型熱処理装置内に搬入・搬出させる熱処理用縦型ボートにおいて、前記ウェーハ状の被処理体の下面を前記支柱に形成された複数の支持面で支持し、同一の前記被処理体と接触する複数の支持面が形成する面の平面度が0.03mm以下、平行度が0.07mm以下であることを特徴とする熱処理用縦型ボートが提供される(請求項1)。
このように、複数のウェーハ状の被処理体を支持して縦型熱処理装置内へ搬入・搬出させる熱処理用縦型ボートにおいて、前記ウェーハ状の被処理体の下面を前記支柱に形成された複数の支持面で支持し、同一の前記被処理体と接触する複数の支持面が形成する面の平面度が0.03mm以下、平行度が0.07mm以下であるものとすることにより、支持面とウェーハ状の被処理体とは微視的に見ても、点接触ではなく、確実に面接触となり、ウェーハ状の被処理体の自重を効果的に分散させることができる。従って、特にスリップの発生し易い昇温時においても、ストレスを分散させて、極めて高い生産性でかつスリップの発生を非常に効果的に防止することができる。また、ウェーハを複数の支持面で支持するので支持面積を小さくすることができ、前記被処理体へのガスの流通に滞留が起きたり、前記被処理体への熱輻射が妨げられることもなく、酸化膜厚等の均一性が悪化するといったウェーハ状の被処理体の品質への悪影響を防ぐことができる。このとき、平面度、平高度はそれぞれ0mmが最も好ましいが、現行の測定精度は0.001mmが限度である。
この場合、前記支柱は、内方側に向かって伸び出す複数の腕部が上下に間隔をおいて形成され、この腕部の内端側上面でウェーハ状の被処理体の周縁部よりも内方側を支持するものであることが好ましい(請求項2)。
このように、ウェーハ状の被処理体の周縁部よりも内方側を支持することにより、外周縁部において支持する場合より、モーメントが小さくなる結果、支持点における荷重による応力が小さくなり、スリップの発生をさらにより効果的に防止することができる。
このように、ウェーハ状の被処理体の周縁部よりも内方側を支持することにより、外周縁部において支持する場合より、モーメントが小さくなる結果、支持点における荷重による応力が小さくなり、スリップの発生をさらにより効果的に防止することができる。
また、前記熱処理用縦型ボートが、少なくとも2本の支柱を有することが好ましい(請求項3)。
複数の支柱によりウェーハ状の被処理体を支持することにより、熱処理用縦型ボートの構造を安定化させることができるとともに、支持に必要な補助部材が削減され、製造コストを軽減して生産性を高めることができる。また、ガスの流通が均一化され易く、ウェーハへの熱輻射も良好となる。このとき、支柱の本数は2〜4本が最も好ましい。支柱の本数が5本以上となるとウェーハへのガスの流通に滞留を起こしやすくなる。
複数の支柱によりウェーハ状の被処理体を支持することにより、熱処理用縦型ボートの構造を安定化させることができるとともに、支持に必要な補助部材が削減され、製造コストを軽減して生産性を高めることができる。また、ガスの流通が均一化され易く、ウェーハへの熱輻射も良好となる。このとき、支柱の本数は2〜4本が最も好ましい。支柱の本数が5本以上となるとウェーハへのガスの流通に滞留を起こしやすくなる。
また、前記支柱が、天板と底板との間に設けられたものであることが好ましい(請求項4)。
支柱を天板と底板との間に設けることにより、熱処理用縦型ボートの構造を安定化させることができるとともに、高温熱処理時における前記被処理体へのガスの流通や熱輻射を適正化して、前記被処理体の品質を向上し生産性を高めることができる。
支柱を天板と底板との間に設けることにより、熱処理用縦型ボートの構造を安定化させることができるとともに、高温熱処理時における前記被処理体へのガスの流通や熱輻射を適正化して、前記被処理体の品質を向上し生産性を高めることができる。
さらに、前記ウェーハ状の被処理体と前記支柱に形成された複数の支持面の接触面積の合計が、ウェーハ状の被処理体の面積の2%以下であることが好ましい(請求項5)。
このように、前記ウェーハ状の被処理体と、前記支柱に形成された複数の支持面の接触面積の合計が前記被処理体の面積の2%以下となれば、前記被処理体へのガスの流通や熱輻射が適正化され、酸化膜厚等の均一性が悪化するといったウェーハ状の被処理体の品質への悪影響をより確実に防ぐことができる。このとき、前記ウェーハの被処理体と前記支柱に形成された複数の支持面の接触面積の合計が前記被処理体の面積の1%未満になると支持点における荷重による応力が増加するので、前記ウェーハ状の被処理体と前記支柱に形成された複数の支持面の接触面積の合計は前記被処理体の面積の1%以上とするのが好ましい。
このように、前記ウェーハ状の被処理体と、前記支柱に形成された複数の支持面の接触面積の合計が前記被処理体の面積の2%以下となれば、前記被処理体へのガスの流通や熱輻射が適正化され、酸化膜厚等の均一性が悪化するといったウェーハ状の被処理体の品質への悪影響をより確実に防ぐことができる。このとき、前記ウェーハの被処理体と前記支柱に形成された複数の支持面の接触面積の合計が前記被処理体の面積の1%未満になると支持点における荷重による応力が増加するので、前記ウェーハ状の被処理体と前記支柱に形成された複数の支持面の接触面積の合計は前記被処理体の面積の1%以上とするのが好ましい。
前記熱処理用縦型ボートの少なくとも支柱が、石英ガラス、炭化ケイ素、シリコン、および炭化ケイ素とシリコンの複合体のいずれかの材質であることが好ましい(請求項6)。
少なくとも支柱がこれらの材質から構成されていれば、耐熱性に優れるので高温熱処理でも変形せず、また、ウェーハ状被処理体に対する汚染も極力抑えることができる。特に熱処理温度が1200℃〜1300℃程度の場合には、耐熱性に特に優れる炭化ケイ素を用いることが好ましい。
少なくとも支柱がこれらの材質から構成されていれば、耐熱性に優れるので高温熱処理でも変形せず、また、ウェーハ状被処理体に対する汚染も極力抑えることができる。特に熱処理温度が1200℃〜1300℃程度の場合には、耐熱性に特に優れる炭化ケイ素を用いることが好ましい。
さらに本発明によれば、半導体ウェーハを熱処理する方法であって、前記熱処理用縦型ボートを用い、該ボートで支持した半導体ウェーハを1000℃以上、半導体ウェーハの
融点以下の温度で熱処理することを特徴とする半導体ウェーハの熱処理方法が提供される(請求項7)。
シリコンウェーハ等は特に1000℃以上、融点以下といった高温で熱処理される場合が多く、また、そのような高い温度範囲でスリップが発生し易い。そこで、本発明の熱処理用縦型ボートを用いて熱処理することにより、スリップを発生させることなく、生産性および歩留りを向上させることができる。
融点以下の温度で熱処理することを特徴とする半導体ウェーハの熱処理方法が提供される(請求項7)。
シリコンウェーハ等は特に1000℃以上、融点以下といった高温で熱処理される場合が多く、また、そのような高い温度範囲でスリップが発生し易い。そこで、本発明の熱処理用縦型ボートを用いて熱処理することにより、スリップを発生させることなく、生産性および歩留りを向上させることができる。
前記半導体ウェーハとして、直径300mm以上のシリコンウェーハを熱処理することが好ましい(請求項8)。
直径300mm以上のシリコンウェーハでは、大面積であるので、面内温度が不均一になりやすく、また自重が重く支持箇所に荷重が集中して特にスリップが発生しやすいが、本発明に係る熱処理用縦型ボートを用いることにより、多数のウェーハを、スリップの発生を効果的に抑えて熱処理することができる。従って、直径300mm以上のシリコンウェーハの熱処理に特に有効となる。
直径300mm以上のシリコンウェーハでは、大面積であるので、面内温度が不均一になりやすく、また自重が重く支持箇所に荷重が集中して特にスリップが発生しやすいが、本発明に係る熱処理用縦型ボートを用いることにより、多数のウェーハを、スリップの発生を効果的に抑えて熱処理することができる。従って、直径300mm以上のシリコンウェーハの熱処理に特に有効となる。
本発明の熱処理用縦型ボートによれば、1200℃以上の極めて高い温度で熱処理した場合であっても、熱処理中のウェーハ等にスリップが発生するのを非常に効果的に防ぐことができ、さらに、高い生産性でかつ高品質の表面層を有するウェーハとすることができる。
ウェーハ状の被処理体に接触する熱処理用縦型ボートの支持面の平面度に関しては、ウェーハを円弧状に保持するものにつき検討が行われてきたが、スリップの発生を確実に防止することができなかった。本発明者らは、鋭意研究した結果、ウェーハを複数の支持面で支持する場合につき、熱処理用縦型ボートの支持面の平面度だけでなく、平面度と平行度の両方を管理することにより、スリップの発生を非常に効果的に防止できることを見出し、本発明を完成させた。
以下、好適な態様として、ウェーハ状被処理体の熱処理の際に使用する本発明に係る熱処理用縦型ボートについて添付の図面に基づいて具体的に説明する。
図2は、本発明に係わる熱処理用縦型ボートの一例の概略を示している。この熱処理用縦型ボート8は、少なくとも、支持面4を有する支柱3が3本配置され、天板1と底板2の間に固定されている。この支柱の形状や大きさ、配置については、ウェーハ搬送冶具通過のための空間や雰囲気ガス通過のための幅を考慮して適宜に設定する。
図3に示すように3本の支柱3により同一の被処理体Wを支持する支持面4が3つ内方側に形成される。
このとき、本発明では同一の被処理体Wと接触する複数の支持面4(3つ)が形成する面の平面度を0.03mm以下、平行度を0.07mm以下とする。
図3に示すように3本の支柱3により同一の被処理体Wを支持する支持面4が3つ内方側に形成される。
このとき、本発明では同一の被処理体Wと接触する複数の支持面4(3つ)が形成する面の平面度を0.03mm以下、平行度を0.07mm以下とする。
ここで、平行度とは、測定対象面と、平面たる基準面との関係において、垂直方向の座標の最大値と最小値の差をいい、平面度とは、測定対象面内において、平面たる平均面を最小二乗法で算出し、その平均面に対する鉛直方向の最大値と最小値の差をいうが、本発明でいう、同一の被処理体Wと接触する複数の支持面4(図4においては、便宜上4a、4bの2つの面で説明する)が形成する面の平面度および平行度について説明する。
図4に示すように、複数の支持面4a、4bが形成する面の平行度とは、近似的に平面たる基準面(例えば熱処理用縦型ボートの底板2の底面)と複数の前記支持面の関係において、垂直方向の距離の最大値と最小値の差6を意味する。複数の支持面が形成する面4a、4bの平面度とは、複数の支持面のみの関係において、それぞれの平均面を最小二乗法で算出し、その平均面に対する鉛直方向の最大値と最小値の差7を意味する。
そして、同一の被処理体Wと接触する複数の支持面4a、4bが形成する面の平面度が0.03mm以下、平行度が0.07mm以下であれば、被処理体Wと支持面が確実に面接触するようになり、スリップの発生を非常に効果的に防止することができる。
すなわち、例えば、図4cに示されるように、複数の支持面を有する場合、例え平面度7が小さくとも、平行度6が大きくなることがあり、ウェーハにスリップの発生の危険が大となるが、本発明ではウェーハを複数の支持面で支持する場合に、平面度のみならず平行度も小さいので確実にウェーハと面接触することができる。このとき、平面度、平行度はそれぞれ0mmが最も好ましいが、現行の測定精度は0.001mmが限度である。
そして、同一の被処理体Wと接触する複数の支持面4a、4bが形成する面の平面度が0.03mm以下、平行度が0.07mm以下であれば、被処理体Wと支持面が確実に面接触するようになり、スリップの発生を非常に効果的に防止することができる。
すなわち、例えば、図4cに示されるように、複数の支持面を有する場合、例え平面度7が小さくとも、平行度6が大きくなることがあり、ウェーハにスリップの発生の危険が大となるが、本発明ではウェーハを複数の支持面で支持する場合に、平面度のみならず平行度も小さいので確実にウェーハと面接触することができる。このとき、平面度、平行度はそれぞれ0mmが最も好ましいが、現行の測定精度は0.001mmが限度である。
次に、前述のように、熱処理用縦型ボート8は、円盤状の天板1と、この天板1と対峙するように平行に配設された円盤状の底板2との間に3本の支柱3が配置され、固定されており、支柱3には上下に間隔をおいて溝5が形成され、これによりウェーハを保持する支持面4が内方側に向かって伸び出すように形成されることが可能である。
従って、本発明は、支柱の構造が単純で製造コストが低く、また、ウェーハへのガス流通の滞留や熱輻射が妨げられることによるウェーハ品質への悪影響の懸念が小さいラダーボートに適用できる。よって、ラダーボートにおいて、同一の前記被処理体Wと接触する複数の支持面が形成する面の平面度を0.03mm以下、平行度を0.07mm以下に設定することにより、ウェーハ状の被処理体Wと支持面が確実に面接触するようになり、さらに極めて高い生産性でかつスリップの発生を非常に効果的に防止することができる。
この場合、支柱の数は上記のような3本に限定されるものではなく、2本、あるいは3本以上であってもよく、円筒状の支柱であれば1本である場合もあり得る。円筒状の支柱の内表面に溝を形成するとともに貫通孔を設けることによって、複数の支持面を有するものとなる。
さらに、前記ウェーハ状の被処理体Wと、前記支柱に形成された複数の支持面の接触面積の合計はウェーハ状の被処理体Wの面積の2%以下となるように構成する。これにより、ウェーハ状の被処理体Wの周辺部において雰囲気ガスの流通に滞留が発生することがないため、例えば酸化膜厚の均一性が高い高品質の熱処理ウェーハをより確実に得ることができる。このとき、前記ウェーハ状の被処理体Wと、前記支柱に形成された複数の支持面の接触面積の合計がウェーハ状の被処理体Wの面積の1%未満となる支持点における荷重による応力が増加するので、前記ウェーハ状の被処理体Wと、前記支柱に形成された複数の支持面の接触面積の合計はウェーハ状の被処理体Wの面積の1%以上とするのが好ましい。
また、前記天板1、前記底板2、及び前記支柱3の材質は特に限定されるものではないが、1200℃以上の高温熱処理にも耐えられるように耐熱性に優れたものが好ましい。特に支柱3は全てのウェーハ状被処理体Wと接触あるいは近接することになるので、耐熱性に優れるほか、ウェーハ状被処理体Wを汚染しない材質である、石英ガラス、炭化ケイ素、シリコン、および炭化ケイ素とシリコンの複合体のいずれかの材質のものを使用することが好ましく、特に、炭化ケイ素が好ましい。
このような本発明に係る熱処理用縦型ボート8は、直径が200mm以上の半導体ウェーハ、特に300mm以上の大口径のシリコンウェーハを熱処理する場合に特に好適に使用することができる。直径が300mm以上にもなる自重の重い大口径のシリコンウェーハを1000℃以上で熱処理を行うとスリップの発生が顕著になる。そこで、かかる場合であっても本発明に係る熱処理用縦型ボート8を用いれば、支持面の平面度と平行度の両方を管理することにより、スリップの発生を非常に効果的に防止できる。
なお、熱処理温度は目的によるが、1000℃以上でスリップが発生し易く、1300℃以上にもなると、スリップだけでなく、汚染も生じやすくなる。
従って、図1に示したような縦型熱処理炉9でシリコンウェーハを1000℃以上、半導体ウェーハの融点以下の温度で熱処理する場合、特に直径300mm以上の大口径のシリコンウェーハを1100℃以上1300℃以下で熱処理する場合に、本発明の熱処理用縦型ボートを用いて、支持面の平面度と平行度の両方が管理されたボートを用いて、ウェーハを支持することでスリップの発生を非常に効果的に防止し、汚染の発生も防ぎ、全体としてより多くのウェーハを熱処理することができる。従って、歩留りと生産性をともに向上させることができる。
従って、図1に示したような縦型熱処理炉9でシリコンウェーハを1000℃以上、半導体ウェーハの融点以下の温度で熱処理する場合、特に直径300mm以上の大口径のシリコンウェーハを1100℃以上1300℃以下で熱処理する場合に、本発明の熱処理用縦型ボートを用いて、支持面の平面度と平行度の両方が管理されたボートを用いて、ウェーハを支持することでスリップの発生を非常に効果的に防止し、汚染の発生も防ぎ、全体としてより多くのウェーハを熱処理することができる。従って、歩留りと生産性をともに向上させることができる。
以下、本発明の実施例について説明する。
(実施例1)
図2に示したような支柱3本、溝数141のラダー状の熱処理用縦型ボートに直径300mmのシリコンウェーハを仕込み、Ar雰囲気下1200℃/1hrのアニールを施した後、このシリコンウェーハ上のスリップを観察した。これを同じ熱処理用縦型ボート8を使用して繰り返し3バッチ熱処理を実施した。この熱処理用縦型ボート8における各支持面の個々の平面度を図5、各支持面の個々の平行度を図6、各スロット(3個の支持面が形成する面)の平面度、平行度を図7に示す。このとき、平行度の測定は熱処理用縦型ボート8の底板の底面を基準面とした。そして、熱処理後のウェーハに発生したスリップ長さを図8に示す。なお、このときの、ウェーハに接触する支持面の面積の合計はウェーハ面積の1.4%であった。
(実施例1)
図2に示したような支柱3本、溝数141のラダー状の熱処理用縦型ボートに直径300mmのシリコンウェーハを仕込み、Ar雰囲気下1200℃/1hrのアニールを施した後、このシリコンウェーハ上のスリップを観察した。これを同じ熱処理用縦型ボート8を使用して繰り返し3バッチ熱処理を実施した。この熱処理用縦型ボート8における各支持面の個々の平面度を図5、各支持面の個々の平行度を図6、各スロット(3個の支持面が形成する面)の平面度、平行度を図7に示す。このとき、平行度の測定は熱処理用縦型ボート8の底板の底面を基準面とした。そして、熱処理後のウェーハに発生したスリップ長さを図8に示す。なお、このときの、ウェーハに接触する支持面の面積の合計はウェーハ面積の1.4%であった。
その結果、図5、6のように各支持面の個々の平面度は0.01mm以下、各支持面の個々の平行度は0.04mm以下であったが、各スロットにおいては、図7、8のようにスロット番号80以降の平面度は0.03mm、平行度は0.07mmを超える結果となり、このスロット番号80以降において長さが100mm以上の極めて長いスリップが多数観察された。このときの平面度および平行度の測定限界は0.001mmである。
一方、スロット番号70以下の平面度は0.03mm、平行度は0.07mmをいずれも超えることなく、このスロット番号70以下において長さが100mm以上の極めて長いスリップは、バッチ1におけるスロット番号54のサンプルを除き、ほとんど観察されなかった。
この結果から、各スロットの平面度が0.03mm以下、平行度が0.07mm以下であることにより、スリップの発生を非常に効果的に防止できることが分かる。
この結果から、各スロットの平面度が0.03mm以下、平行度が0.07mm以下であることにより、スリップの発生を非常に効果的に防止できることが分かる。
(実施例2)
ウェーハに接触する支持面の面積の合計を同一の前記ウェーハの面積の1.4%として、図2に示したような溝数141のラダー状の熱処理用縦型ボートに直径300mmのシリコンウェーハを仕込み、酸素雰囲気でのアニールを施して、膜厚250Åの酸化膜を形成した。このとき、酸化膜厚をエリプソメータにて5点測定した。これを同じ熱処理用縦型ボートを使用して繰り返し4バッチ熱処理を実施した。その結果、酸化膜厚は平均値が244.3Å、標準偏差は2.7となった。また酸化膜厚の均一性を標準偏差/酸化膜厚の平均値で評価した結果、平均値が1.0%(最大1.5%、最小0.4%)となった。
ウェーハに接触する支持面の面積の合計を同一の前記ウェーハの面積の1.4%として、図2に示したような溝数141のラダー状の熱処理用縦型ボートに直径300mmのシリコンウェーハを仕込み、酸素雰囲気でのアニールを施して、膜厚250Åの酸化膜を形成した。このとき、酸化膜厚をエリプソメータにて5点測定した。これを同じ熱処理用縦型ボートを使用して繰り返し4バッチ熱処理を実施した。その結果、酸化膜厚は平均値が244.3Å、標準偏差は2.7となった。また酸化膜厚の均一性を標準偏差/酸化膜厚の平均値で評価した結果、平均値が1.0%(最大1.5%、最小0.4%)となった。
一方、ウェーハに接触する支持面の面積の合計を同一の前記ウェーハの面積の2.1%として、同様の処理を行ったところ、酸化膜厚は平均値が256.7Å、標準偏差は6.3となった。また酸化膜厚の均一性を標準偏差/酸化膜厚の平均値で評価した結果、平均値が1.5%(最大2.5%、最小1.0%)となった。
この結果から、ウェーハに接触する支持面の面積の合計が増加すると酸化膜厚の均一性に悪影響を及ぼすことが分かる。但し、この程度の相違であれば、ウェーハ品質に及ぼす影響は小さいので、ウェーハに接触する支持面の面積の合計が、同一の前記ウェーハの面積の2%以下であればより好ましい。
(比較例1)
円筒状のボート本体(支柱)の内壁面に円弧状に形成された載置棚の支持面の平面度を0.1mm以下に設定したリングボートを用いて、直径300mmウェーハに1200℃の温度で熱処理を行った。その結果、スリップ長は100mm以上、酸化膜の均一性は、標準偏差/酸化膜厚の平均値で評価した平均値が5.0%以上となり均一性が悪かった。このように、平面度のみを規定して高温熱処理をした場合長いスリップが発生することがあり、また、ウェーハ周辺部の多くを円弧状に保持する構造は支持体全体の体積が増加することでウェーハへのガスの流通に滞留が起きたり、ウェーハへの熱輻射が妨げられることによるウェーハの均一性に関する品質への悪影響がある。
円筒状のボート本体(支柱)の内壁面に円弧状に形成された載置棚の支持面の平面度を0.1mm以下に設定したリングボートを用いて、直径300mmウェーハに1200℃の温度で熱処理を行った。その結果、スリップ長は100mm以上、酸化膜の均一性は、標準偏差/酸化膜厚の平均値で評価した平均値が5.0%以上となり均一性が悪かった。このように、平面度のみを規定して高温熱処理をした場合長いスリップが発生することがあり、また、ウェーハ周辺部の多くを円弧状に保持する構造は支持体全体の体積が増加することでウェーハへのガスの流通に滞留が起きたり、ウェーハへの熱輻射が妨げられることによるウェーハの均一性に関する品質への悪影響がある。
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は単なる例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
上記実施形態ではラダー状の熱処理用縦型ボートの例を説明したが、本発明はこれらの形態に限定されるものではない。本発明は、複数の支持面の平行度および平面度を本発明の規定範囲とすることにより、熱処理用縦型ボートの形態に関係なく同様の効果を得ることができる。
1…天板、 2…底板、 3…支柱、 4、4a、4b…支持面、 5…溝、
6…平行度、 7…平面度、 8…熱処理用縦型ボート、 9…熱処理炉、
10…反応室、 11…ヒータ、 12…ガス導入管、 13…ガス排気管
6…平行度、 7…平面度、 8…熱処理用縦型ボート、 9…熱処理炉、
10…反応室、 11…ヒータ、 12…ガス導入管、 13…ガス排気管
Claims (8)
- 少なくとも、複数のウェーハ状の被処理体を、支持面を有する支柱により上下に間隔をおいて支持して縦型熱処理装置内に搬入・搬出させる熱処理用縦型ボートにおいて、前記ウェーハ状の被処理体の下面を前記支柱に形成された複数の支持面で支持し、同一の前記被処理体と接触する複数の支持面が形成する面の平面度が0.03mm以下、平行度が0.07mm以下であることを特徴とする熱処理用縦型ボート。
- 前記支柱は、内方側に向かって伸び出す複数の腕部が上下に間隔をおいて形成され、この腕部の内端側上面でウェーハ状の被処理体の周縁部よりも内方側を支持するものであることを特徴とする請求項1に記載の熱処理用縦型ボート。
- 前記熱処理用縦型ボートが、少なくとも2本の支柱を有することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の熱処理用縦型ボート。
- 前記支柱が、天板と底板との間に設けられたものであることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の熱処理用縦型ボート。
- 前記ウェーハ状の被処理体と前記支柱に形成された複数の支持面の接触面積の合計が、ウェーハ状の被処理体の面積の2%以下となるものであることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の熱処理用縦型ボート。
- 前記熱処理用縦型ボートの少なくとも支柱が、石英ガラス、炭化ケイ素、シリコン、および炭化ケイ素とシリコンの複合体のいずれかの材質であることを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載の熱処理用縦型ボート。
- 半導体ウェーハを熱処理する方法であって、前記請求項1ないし請求項6のいずれか1項に記載の熱処理用縦型ボートを用い、該ボートで支持した半導体ウェーハを1000℃以上、半導体ウェーハの融点以下の温度で熱処理することを特徴とする半導体ウェーハの熱処理方法。
- 前記半導体ウェーハとして、直径300mm以上のシリコンウェーハを熱処理することを特徴とする請求項7記載の半導体ウェーハの熱処理方法。
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