JP2007201058A - Boat for silicon wafer heat treatment - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、シリコンウェーハを高温熱処理する際に用いられる、シリコンウェーハ熱処理用ボートに関する。 The present invention relates to a silicon wafer heat treatment boat used when heat treating a silicon wafer at a high temperature.
近年、半導体製造プロセスにおける熱処理では、従来の横型炉にかえて、縦型炉が多用されるようになっている。 縦型炉では、シリコンウェーハ(以下、特に断らない限り、ウェーハともいう)が熱処理用ボート(以下、単にボートともいう)に水平、平行且つ等間隔にウェーハ支持部によって積載され処理される。このため、横型炉に比べ、ボートとウェーハ裏面との接触面積が大きくなるという特徴がある。
このとき使用されるボートの材質は、高純度で且つ耐熱温度の高いシリコン、炭化珪素、石英からなるものが一般的である(例えば、特許文献1〜3参照)。その中でも、特に耐熱性に優れたシリコン、または、炭化珪素が多用されている。
In recent years, vertical furnaces are frequently used in heat treatment in semiconductor manufacturing processes in place of conventional horizontal furnaces. In the vertical furnace, silicon wafers (hereinafter also referred to as wafers unless otherwise specified) are loaded and processed on a heat treatment boat (hereinafter also simply referred to as a boat) horizontally, in parallel and at equal intervals by a wafer support unit. For this reason, compared with a horizontal furnace, there exists the characteristic that the contact area of a boat and a wafer back surface becomes large.
A boat material used at this time is generally made of silicon, silicon carbide, or quartz having high purity and high heat resistance (see, for example, Patent Documents 1 to 3). Among them, silicon or silicon carbide having particularly excellent heat resistance is frequently used.
図4は、従来技術のシリコンウェーハ熱処理用ボートを示す図である。図4(a)は、3点支持タイプのシリコンウェーハ熱処理用ボート1の概観図である。リング形状の上板2と、同状の下板3とを有し、且つこれら上下板2,3間に3本の支柱4が配設、固定されてなる。図4(b)は、支柱4の一部の拡大図である。支柱4のそれぞれには、ウェーハを水平、等間隔に支持するための複数のウェーハ支持部6が、支柱4の軸方向に沿って、所定間隔ずつ離間して形成されている。
FIG. 4 is a view showing a conventional boat for heat treatment of silicon wafers. FIG. 4A is a schematic view of a three-point support type silicon wafer heat treatment boat 1. An
このように、ボートの材質を耐熱性に優れたシリコンや炭化珪素とした場合、ウェーハと支持部の接触部で溶着が生じやすいという問題点がある。溶着により発生したウェーハ裏面突起物は、ウェーハをリソグラフィ工程でステッパーにチャックした際、チャックステージと干渉して局所的にフラットネスを悪化させる。そのため、デフォーカスが生じ、不良デバイスが発生する原因となる。 Thus, when the boat is made of silicon or silicon carbide having excellent heat resistance, there is a problem that welding is likely to occur at the contact portion between the wafer and the support portion. When the wafer is chucked by the stepper in the lithography process, the wafer back surface protrusion generated by the welding interferes with the chuck stage and locally deteriorates the flatness. As a result, defocusing occurs, causing a defective device.
ところで、シリコンウェーハ熱処理用ボートにウェーハを積載し、高温熱処理すると、ウェーハにスリップ転位が発生する場合がある。スリップ転位は、主にウェーハの自重応力が集中するボートのウェーハ支持部から発生し易い。そのため、最近では、サセプタ、あるいはリング状の支持部を介してウェーハを広範囲に保持することで自重応力を緩和させ、スリップ転位の発生を抑制しようとすることも試みられている(例えば、特許文献1、2参照)。 By the way, when a wafer is loaded on a silicon wafer heat treatment boat and subjected to high temperature heat treatment, slip dislocation may occur in the wafer. Slip dislocation is likely to occur mainly from the wafer support portion of the boat where the self-weight stress of the wafer is concentrated. Therefore, recently, attempts have been made to alleviate the self-weight stress by holding the wafer in a wide range via a susceptor or a ring-shaped support, and to suppress the occurrence of slip dislocation (for example, Patent Documents). 1 and 2).
さらに、スリップ転位発生のもうひとつの原因として、ウェーハ面内に生じる温度差がある。特に、サセプタやリング状の支持部を用いたボートの場合は、ウェーハとの接触面が広いため、接触部からの熱伝導による放熱のため、ウェーハ面内の温度差が大きくなりやすい。そこで、特許文献4では熱処理時に面内温度分布を均一にするため、サセプタに傾斜を持たせ保持面積を極端に少なくする方法を開示している。
しかし、この方法では、応力集中が大きくなり、φ200mm以上の大口径ウェーハに適用することは困難である。
However, this method increases stress concentration and is difficult to apply to a large-diameter wafer having a diameter of 200 mm or more.
高温熱処理で発生するスリップ転位を防止するためにシリコンもしくは炭化珪素から成るサセプタやリング状の支持部が用いられる従来技術では、初期状態では、ウェーハを広範囲に保持することで自重応力を緩和させ、スリップ転位の発生を抑制する効果が得られる。しかし、熱処理バッチが進むとサセプタやリング状の支持部自身の塑性変形が起き、ウェーハを理想的に支持することができなくなり、応力が集中する箇所でスリップ転位が発生するという不都合が生じる。また、支持部が大きくなることにより、点支持タイプのボートに比較して、製造あるいは交換にコストが掛かるという問題もある。 In the prior art in which a susceptor made of silicon or silicon carbide or a ring-shaped support portion is used to prevent slip dislocation generated by high-temperature heat treatment, in the initial state, the wafer is held in a wide range to reduce its own weight stress, The effect of suppressing the occurrence of slip dislocation can be obtained. However, as the heat treatment batch progresses, plastic deformation of the susceptor and the ring-shaped support itself occurs, making it impossible to support the wafer ideally, resulting in inconvenience that slip dislocation occurs where stress is concentrated. In addition, since the support portion becomes large, there is a problem that it costs more for manufacture or replacement as compared with a point support type boat.
また、ウェーハ裏面では、サセプタやリング状の支持部を用いた場合、ウェーハとの接触面積が大きくなることから、上述した溶着の問題が生じやすい。そして、溶着が生じた場合、上述したデフォーカスの問題に加え、溶着跡を起点としてスリップ転位が発生するという問題もある。 On the back surface of the wafer, when a susceptor or a ring-shaped support portion is used, the contact area with the wafer becomes large, so that the above-described welding problem is likely to occur. When welding occurs, in addition to the above-described defocus problem, there is also a problem that slip dislocation occurs starting from the welding mark.
さらに、シリコンや炭化珪素を用いた支持部の場合、シリコンや炭化珪素の熱伝導率が高いことから、ウェーハ面内の温度差が生じやすく、上述のように、特に、サセプタやリング状の支持部を用いた場合は、ウェーハとの接触面積が大きいため、その問題が顕著となる。 Furthermore, in the case of a support portion using silicon or silicon carbide, since the thermal conductivity of silicon or silicon carbide is high, a temperature difference in the wafer surface is likely to occur, and as described above, in particular, a susceptor or ring-shaped support is provided. When the portion is used, the problem becomes significant because the contact area with the wafer is large.
本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、サセプタやリング状の支持部を使用しないで、溶着およびスリップ転位の発生を抑制できるシリコンウェーハ熱処理用ボートを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to provide a silicon wafer heat treatment boat that can suppress the occurrence of welding and slip dislocation without using a susceptor or a ring-shaped support. To do.
本発明の一態様のシリコンウェーハ熱処理ボートは、シリコンウェーハを平行に且つ等間隔に積載するための複数のシリコンウェーハ支持部を有する複数本の支柱を備えたシリコンウェーハ熱処理用ボートであって、前記シリコンウェーハ支持部に、石英治具を載置することを特徴とする。 A silicon wafer heat treatment boat according to one aspect of the present invention is a silicon wafer heat treatment boat including a plurality of support columns having a plurality of silicon wafer support portions for loading silicon wafers in parallel and at equal intervals. A quartz jig is placed on the silicon wafer support.
本発明のシリコンウェーハ熱処理ボートを適用することにより、サセプタやリング状の支持部を使用しないで、溶着およびスリップ転位の発生を抑制できるシリコンウェーハ熱処理用ボートを提供することが可能となる。 By applying the silicon wafer heat treatment boat of the present invention, it is possible to provide a silicon wafer heat treatment boat that can suppress the occurrence of welding and slip dislocation without using a susceptor or a ring-shaped support portion.
(実施の形態)
以下、本発明に係るシリコンウェーハ熱処理用ボートの実施の形態を、図面に沿って説明する。
(Embodiment)
Embodiments of a silicon wafer heat treatment boat according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
(構成)
図1は、本発明の実施の形態のシリコンウェーハ熱処理用ボートを示す図である。
図1(a)は、本発明の実施の形態のシリコンからなる3点支持タイプのφ200mmウェーハ用のシリコンウェーハ熱処理用ボートの外観を示す図である。
図1(a)では、シリコンウェーハ熱処理用ボート1は、リング形状を有する上板2及びリング形状を有する下板3と、上下板間に配設された3本のシリコンからなるからなる支柱4とより固定されている。各支柱4には、シリコンウェーハを平行に且つ等間隔に積載するための複数の支持部6が設けられている。また、シリコンウェーハ熱処理用ボートの支柱4に成形される複数の支持部6は、シリコンウェーハを載置するために成形されており、従って、その支持部6の上部が、シリコンウェーハ保持面10とされる。
(Constitution)
FIG. 1 is a diagram illustrating a silicon wafer heat treatment boat according to an embodiment of the present invention.
FIG. 1A is a view showing the appearance of a silicon wafer heat treatment boat for a three-point support type φ200 mm wafer made of silicon according to an embodiment of the present invention.
In FIG. 1 (a), a silicon wafer heat treatment boat 1 includes a ring-shaped
図1(b)は、本発明の実施の形態に係るウェーハ保持面10に厚さ1mmの石英治具7を仲介させたボートの支柱4の一部を拡大した斜視図である。本図に示すように、本シリコンウェーハ熱処理用ボート1のシリコンウェーハ保持面10では、支柱2の上記複数の支持部6に、厚さが例えば1mmで方形の外形を有する石英治具7が載置されている。石英治具7には、凸部8が設けられ、ボートの支持部6に設けられた凹部9にこの凸部8をはめ込むことにより、石英治具7は支持部6の固定、載置されている。
FIG. 1B is an enlarged perspective view of a portion of a
(効果)
まず、ウェーハと材質の異なる石英治具7をウェーハと支持部6の間に介在させたことにより、ウェーハ裏面との溶着を起きにくくし、裏面突起物の発生を抑制できる。従って、裏面突起物が原因となるスリップ転位がほとんど発生しない。また、裏面突起物に起因するデフォーカスに伴うデバイス不良も抑制することが出来る。
(effect)
First, the
また、シリコンよりも熱伝導率の低い石英より成る石英治具7を介在させたことにより、ウェーハ裏面からボートへの熱伝導が抑制され、ウェーハ面内温度差がつきにくくなったことで熱応力を緩和できる。したがって、熱応力に起因するスリップ転位も抑制することができる。
Further, by interposing a
そして、本実施の形態においては、サセプタあるいはリング状の支持部にくらべ、ウェーハと支持部6との接触面積が格段に小さい。したがって、裏面突起物の発生頻度は格段に押さえられ、かつ、熱伝導によるウェーハ面内温度差も抑えられる。したがって、デフォーカスに伴うデバイス不良およびスリップ転位のより一層の抑制が可能となる。
And in this Embodiment, the contact area of a wafer and the
加えて、サセプタあるいはリング状の支持部を使用する場合に比べ、支持部の面積が小さいため、熱処理バッチが進むにつれ、支持部自身の塑性変形が起きて応力集中が生じ、スリップ転位が発生するという恐れは小さい。確かに、石英は1000℃以上の高温領域では変形がシリコンに比べて早い。しかし、仮に石英治具7に変形が生じたとしても、変形の生じた石英治具7のみを交換することができるため、交換コストが少なくてすむという利点がある。
In addition, since the area of the support part is smaller than when using a susceptor or a ring-like support part, as the heat treatment batch proceeds, the support part itself undergoes plastic deformation, stress concentration occurs, and slip dislocation occurs. The fear is small. Certainly, quartz deforms faster than silicon in a high temperature region of 1000 ° C. or higher. However, even if the
なお、本実施の形態において、石英治具7の厚さは1mmとしたが、石英治具7の厚さは、1.0〜1.5mmの範囲であることが好ましい。これは、厚さが1mm以下であると、薄すぎるためにウェーハ裏面からボートへの熱伝導の抑制効果が低減するからである。また、石英は、シリコンよりも比熱が大きいため、厚さが1.5mm以上になると、石英治具7自身に熱が奪われてしまい逆効果になるからである。
In the present embodiment, the thickness of the
また、石英治具7の石英は、気泡が含まれている不透明状であることが望ましい。なぜなら、気泡が含まれている不透明状の石英は、透明石英に比較して熱伝導率が低い。したがって、スリップ転位に対する抑制効果が高くなるからである。
Further, it is desirable that the quartz of the
そして、ボートの材質は必ずしも、シリコンである必要はなく、例えば、炭化珪素などの耐熱性に優れた他の材料であっても構わない。
なお、本実施の形態においては、支柱4を3本有するシリコンウェーハ熱処理用ボートについて述べたが、これに限らず、支柱は何本であっても良い。また、支柱4を、シリコンウェーハ熱処理用ボートへのウェーハ積載時に作業性の良い位置に配置することもできる。
And the material of a boat does not necessarily need to be silicon, For example, you may be another material excellent in heat resistance, such as silicon carbide.
In the present embodiment, the silicon wafer heat treatment boat having three
石英治具7の形状は、ウェーハ保持面10にあわせて方形の外形を例に挙げて示したが、これに限らず、円形状、楕円形状、三角形状、多角形状、その他の形状であっても構わない。また、石英治具7の支持部6への載置方法は、必ずしも、凸部8を凹部9にはめ込む方法でなくとも、例えば、支持部6に設けた凹部に石英治具7全体をはめ込むなど、熱処理時に石英治具7が支持部6に固定される方法であれば、いかなる方法であっても構わない。
ウェーハ支持部6の形状についても特に限定はない。
The shape of the
There is no particular limitation on the shape of the
そして、本実施の形態では、φ200mmウェーハ用のシリコンウェーハ熱処理用ボートについて記載したが、φ200mm以上のウェーハ用のシリコンウェーハ熱処理用ボートについても本発明は適用可能である。 In this embodiment, a silicon wafer heat treatment boat for φ200 mm wafers is described, but the present invention can also be applied to a silicon wafer heat treatment boat for φ200 mm or more wafers.
上記の実施の形態は一例を記載したものに過ぎず、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない、上記の実施の形態に基づく当業者によるいかなる変形例、変更をも本発明の範疇に含まれることは言うまでもない。 The above-described embodiment is merely an example, and the present invention is not limited to the above-described embodiment, and any modifications and changes by those skilled in the art based on the above-described embodiment will be described. It goes without saying that it is included in the category.
試料の作成:
(実施例)
本実施例では、図1に示す本発明のシリコンからなる3点支持タイプのφ200mmシリコンウェーハ熱処理用ボート(以下、本発明ボート)を使用した。支持部6のウェーハ保持面10には、厚さ1mmの石英治具7を載置した。
この本発明のボートに、酸素濃度が1.2E18atoms/cm3のシリコンウェーハ100枚を積載し、縦型炉内でArガス雰囲気中、1200°C、1時間の熱処理を行った。
(比較例)
本比較例では、図4に示す、従来技術のシリコンからなる3点支持タイプのφ200mmシリコンウェーハ熱処理用ボート(以下、従来ボート)を使用した。支持部6のウェーハ保持面10には、石英治具7は載置しなかった。
この従来ボートに、酸素濃度が1.2E18atoms/cm3のシリコンウェーハ100枚を積載し、縦型炉内でArガス雰囲気中、1200°C、1時間の熱処理を行った。
Sample preparation:
(Example)
In this example, a three-point support type φ200 mm silicon wafer heat treatment boat made of silicon of the present invention shown in FIG. 1 (hereinafter, the present invention boat) was used. A
In this boat of the present invention, 100 silicon wafers having an oxygen concentration of 1.2E18 atoms / cm 3 were loaded, and heat treatment was performed at 1200 ° C. for 1 hour in an Ar gas atmosphere in a vertical furnace.
(Comparative example)
In this comparative example, a three-point support type φ200 mm silicon wafer heat treatment boat (hereinafter referred to as a conventional boat) made of silicon as shown in FIG. 4 was used. The
This conventional boat was loaded with 100 silicon wafers having an oxygen concentration of 1.2E18 atoms / cm 3 and heat-treated at 1200 ° C. for 1 hour in an Ar gas atmosphere in a vertical furnace.
スリップ長、裏面突起高さ評価および評価結果:
上記、実施例および比較例で作成されたシリコンウェーハ中、実施例、比較例それぞれで、ボートのMiddle部に積載したシリコンウェーハ10枚について、スリップ長および裏面突起高さを評価した。
Slip length, back projection height evaluation and evaluation results:
Among the silicon wafers prepared in the above-mentioned Examples and Comparative Examples, the slip length and the height of the back protrusion were evaluated for 10 silicon wafers loaded on the middle portion of the boat in each of the Examples and Comparative Examples.
スリップ長については、測定装置として「リガク社製X線トポグラフィー」を使用した。
図2は、熱処理後のウェーハのスリップ長を示す図であり、従来ボート使用時と、本発明ボート使用時における比較を示している。本図では、縦軸に1枚のウェーハに存在したスリップ転位長(mm)の総和としてスリップ長(mm)を示している。
Regarding the slip length, “Rigaku X-ray topography” was used as a measuring device.
FIG. 2 is a diagram showing the slip length of the wafer after the heat treatment, and shows a comparison between when the conventional boat is used and when the boat of the present invention is used. In this figure, the vertical axis indicates the slip length (mm) as the sum of slip dislocation lengths (mm) existing in one wafer.
図2に示されるように、従来ボートで処理した炉内Middle部10枚の試料を測定したところ、ウェーハ1枚あたりの総スリップ長は、21〜38mmとなった。
これに対し、本発明のボートで処理したウェーハのスリップ長は、最大でも15mmと非常に軽微であり、実施例の比較例に対する優位性が確認された。すなわち、本発明ボートのスリップ転位抑制効果が明らかとなった。
As shown in FIG. 2, when 10 samples of the in-furnace Middle portion processed by a conventional boat were measured, the total slip length per wafer was 21 to 38 mm.
On the other hand, the slip length of the wafer processed with the boat of the present invention was very small at the maximum of 15 mm, and the superiority of the example over the comparative example was confirmed. That is, the slip dislocation suppressing effect of the boat of the present invention was clarified.
次に、裏面突起高さについては、「KLA−Tencor社製の微細形状測定装置P−15」により、シリコンウェーハ熱処理用ボートとの接触によりウェーハ裏面に顕在化した裏面突起物の高さを測定した。
図3は、熱処理後のウェーハ裏面突起高さを示す図であり、従来ボート使用時と、本発明ボート使用時とにおける比較を示している。本図において、縦軸には1枚のウェーハについて測定された裏面突起物の高さ(μm)の最大値を裏面突起高さ(μm)として示した。
Next, as for the height of the back surface protrusion, the height of the back surface protrusion that was revealed on the back surface of the wafer by contact with the boat for silicon wafer heat treatment was measured by the “KLA-Tencor fine shape measuring device P-15”. did.
FIG. 3 is a diagram showing the height of the wafer rear surface protrusion after the heat treatment, and shows a comparison between when the conventional boat is used and when the boat of the present invention is used. In this figure, the vertical axis indicates the maximum value of the height (μm) of the back projection measured for one wafer as the back projection height (μm).
図3に示されるように、従来ボートで処理した炉内Middle部10枚の試料を測定したところ、従来ボートで処理したウェーハには、5〜15μmの高さを有する突起物が確認された。これに対し、本発明ボートで処理したウェーハの突起物高さは、1〜3μmと非常に軽微なものであり、実施例の比較例に対する優位性が確認された。すなわち、本発明ボートのウェーハ裏面突起物抑制効果が明らかとなった。 As shown in FIG. 3, when 10 samples of the in-furnace Middle portion processed in the conventional boat were measured, protrusions having a height of 5 to 15 μm were confirmed on the wafer processed in the conventional boat. On the other hand, the protrusion height of the wafer processed by the boat of the present invention was very small, 1 to 3 μm, and the superiority of the example over the comparative example was confirmed. That is, the wafer back surface protrusion suppression effect of the boat of the present invention was clarified.
1 シリコンウェーハ熱処理用ボート
2 上板
3 下板
4 支柱
6 支持部
7 石英治具
8 凸部
9 凹部
10 ウェーハ保持面
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Silicon wafer
Claims (4)
4. The boat for heat treating a silicon wafer according to claim 1, wherein the quartz forming the quartz jig is in an opaque state containing bubbles. 5.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006016119A JP2007201058A (en) | 2006-01-25 | 2006-01-25 | Boat for silicon wafer heat treatment |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2006016119A JP2007201058A (en) | 2006-01-25 | 2006-01-25 | Boat for silicon wafer heat treatment |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2007201058A true JP2007201058A (en) | 2007-08-09 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2006016119A Pending JP2007201058A (en) | 2006-01-25 | 2006-01-25 | Boat for silicon wafer heat treatment |
Country Status (1)
Country | Link |
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2006
- 2006-01-25 JP JP2006016119A patent/JP2007201058A/en active Pending
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Legal Events
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