JP2009200503A - 熱処理方法、基板の製造方法及びｓｉｍｏｘ基板の製造方法。 - Google Patents

Abstract

【課題】熱処理中に発生する基板のスリップ転位欠陥発生を少なくし、高品質な半導体装置を製造することができる熱処理方法、基板の製造方法及びＳＩＭＯＸ基板の製造方法を提供する。
【解決手段】処理室内に基板６８を搬入する工程と、前記処理室内でシリコン製の板状部材５８から構成され少なくとも前記基板６８が載置される基板載置面７２にアモルファス状の酸化珪素膜７０が設けられた支持部５８により前記基板６８を支持した状態で酸素を用いて熱処理する工程と、熱処理後の前記基板６８を前記処理室内より搬出する工程とを有し、前記支持部５８の前記基板載置面７２に設けられた前記アモルファス状の酸化珪素膜７０は前記熱処理により形成される。
【選択図】図６

Description

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方法、基板の製造方法及びＳＩＭＯＸ基板の製造方法に関する。

例えば縦型熱処理炉を用いて、複数のシリコンウェハ等の基板を熱処理する場合、炭化珪素製の基板支持体（ボート）が用いられている。この基板支持体には、例えば３点で基板を支持する支持溝が設けられている。

この場合、１０００°Ｃ程度以上の温度で熱処理すると、支持溝付近で、基板にスリップ転位欠陥が発生し、これがスリップラインになるという問題があった。スリップラインが発生すると、基板の平坦度が劣化する。これらのため、ＬＳＩ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の製造が困難であるという問題が発生していた。

このような問題を解決する手段として、支持溝にまずダミーウェハを載置し、このダミーウェハの上に処理すべき基板を載置する技術が知られている（特許文献１参照）。これは、従来の３点支持からダミーウェハによる面支持に変えることにより、処理すべき基板の自重応力集中を抑え、基板の反り発生を防止し、スリップ転位欠陥が発生するのを防止しようとするものである。

また、この種の基板支持体の一つとして、Ｓｉ−ＳｉＣ等のボート基材に、基材中からの不純物汚染を防止するため、ＣＶＤ−ＳｉＣ被膜を形成することが知られている（特許文献２参照）。この公知例によれば、ＣＶＤ−ＳｉＣ被膜の厚さは、３０μｍ〜１００μｍである。即ち、被膜の厚さが３０μｍより小さいと、ボート基材から不純物が被膜表面に拡散して、被膜が不純物の拡散を防止するというＣＶＤ被膜の目的を達成できず、被膜の厚さが１００μｍを超えると、ボート基材のエッジ部にＣＶＤが集中して堆積する肉盛り状態になり、この状態でボート（基板支持体）を使用すると、バリが形成されてパーティクル汚染の原因になるとしている。
また、他の従来例として、Ｓｉ含浸焼結ＳｉＣ材、黒鉛などの基材に対してＣＶＤ法によりＳｉＣ膜を形成し、耐熱性、耐衝撃性、耐酸化性、耐食性を改善したものが知られている（特許文献３参照）。この公知例によれば、ＳｉＣ膜の厚さは、２０μｍ〜２００μｍが好ましく、２０μｍ未満では、ＳｉＣ膜自体が消耗を受けるため寿命が短くなるおそれがあり、２００μｍを超えると、ＳｉＣ膜が剥離し易くなるとしている。

また、さらに他の従来例として、ＳｉＣ製の治具（ボート等）の表面にＣＶＤ−ＳｉＣコーティングを施し、その表面にＳｉＯ２膜を形成したものが知られている（特許文献４参照）。この公知例によれば、ＳｉＣコーティングは、基材表面の均一性を確保するために行い、ＳｉＣ膜の厚さは、１００μｍとすることが実施例として示されている。また、ＳｉＯ２膜は、ＣｌＦ３によるドライクリーニング時に基材の減肉を防止するために形成し、その厚さは１００Å〜１００μｍが望ましいとしている。
また、さらに他の従来例として、Ｓｉ−ＳｉＣ製の支持体の表面にＣＶＤ−ＳｉＣを１００μｍ程度被膜することが知られている（特許文献５参照）。

特開２０００−２２３４９５号公報 特開２０００−１６４５２２号公報 特開２００２−２７４９８３号公報 特開平１０−２４２２５４号公報 特開平１０−３２１５４３号公報

しかしながら、本発明者による実験結果によれば、ダミーウェハ上に基板を載置する上記従来例は、３点支持によるものと比較して改善されてはいるものの、スリップラインが発生し、スリップ転位欠陥発生防止という点では不十分であった。

この原因は、ダミーウェハが基板と同様に例えば７００μｍというように薄いため、炭化珪素からなる基板支持体との間に発生する熱膨張の差やその他の応力により変形し、このダミーウェハの変形により基板にスリップ転位欠陥を生じさせるためと考えられる。

また、本願の発明者らが実験した結果、基板支持体の支持部の基板載置面にコーティングする材料や膜の厚さによっては、その膜の熱膨張率等のためにスリップが発生することがあることを発見した。

そこで、本発明は、熱処理中に発生する基板のスリップ転位欠陥発生を少なくし、高品質な半導体装置を製造することができる熱処理方法、基板の製造方法及びＳＩＭＯＸ基板の製造方法を提供することを目的としている。

本発明の一態様によれば、処理室内に基板を搬入する工程と、前記処理室内で、シリコン製の板状部材から構成され少なくとも前記基板が載置される基板載置面にアモルファス状の酸化珪素膜が設けられた支持部により、前記基板を支持した状態で、酸素を用いて熱処理する工程と、熱処理後の前記基板を前記処理室内より搬出する工程と、を有し、前記支持部の前記基板載置面に設けられた前記アモルファス状の酸化珪素膜は前記熱処理により形成される熱処理方法が提供される。

好ましくは、前記支持部は、厚さが少なくとも前記基板の厚さの２倍以上１０ｍｍ以下であって、直径が前記基板の直径よりも小さいシリコン製の板状部材で構成されている。

また好ましくは、前記支持部の厚さが、３ｍｍ以上１０ｍｍ以下である。

また好ましくは、前記支持部の直径が、前記基板の外径の１／３ 〜 ５／６である。

また好ましくは、前記支持部の直径が、前記基板の外径の２／３である。

また好ましくは、前記熱処理は、前記処理室内で、前記支持部を炭化珪素製の本体部で支持した状態で行われる。

また好ましくは、前記熱処理は、前記処理室内で、前記支持部を、直径が前記支持部の直径よりも大きいプレートで支持し、このプレートを本体部で支持した状態で行われる。

また好ましくは、前記熱処理は、前記処理室内で、前記支持部を、直径が前記支持部の直径よりも大きい炭化珪素製のプレートで支持し、この炭化珪素製のプレートを炭化珪素製の本体部で支持した状態で行われる。

本発明の他の態様によれば、処理室内に基板を搬入する工程と、前記処理室内で、厚さが少なくとも前記基板の厚さの２倍以上１０ｍｍ以下であって、直径が前記基板の直径よりも小さいシリコン製の板状部材で構成され少なくとも前記基板が載置される基板載置面にアモルファス状の酸化珪素膜が設けられた支持部により、前記基板を支持した状態で、酸素を用いて熱処理する工程と、熱処理後の前記基板を前記処理室内より搬出する工程と、を有し、前記支持部の前記基板載置面に設けられた前記アモルファス状の酸化珪素膜は前記熱処理により形成される基板の製造方法が提供される。

本発明の更に他の態様によれば、基板内へ酸素イオンを注入する工程と、酸素イオンが注入された前記基板を、シリコン製の板状部材から構成され少なくとも前記基板が載置される基板載置面にアモルファス状の酸化珪素膜が設けられた支持部により支持した状態で、酸素雰囲気下で熱処理する工程と、を有し、前記支持部の前記基板載置面に設けられた前記アモルファス状の酸化珪素膜は前記熱処理により形成されるＳＩＭＯＸ基板の製造方法が提供される。

本発明は、熱処理中に発生する基板のスリップ転位欠陥発生を少なくし、高品質な半導体装置を製造することができる熱処理方法、基板の製造方法及びＳＩＭＯＸ基板の製造方法を提供することができる。

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。 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。 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を示す断面図である。 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拡大断面図である。 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拡大平面図である。 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１の変形例を示す断面図である。 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２の変形例を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。 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３の変形例を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。 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４の変形例を示す断面図である。 支持部の種々の変形例を示す断面図である。 本発明の他の実施形態に係る熱処理装置に用いた基板支持体を示す断面図である。 本発明の実施例における基板処理時の温度変化を示す線図である。

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。

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。
さらに、筺体１２内には、基板移載機２６、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。

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。

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１４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２２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。

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２８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枚の基板のノッチ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。

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。

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３０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１６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。

次に上記基板支持体３０について詳述する。
図３乃至図５において、基板支持体３０は、本体部５６と支持部５８とから構成されている。本体部５６は、例えば炭化珪素からなり、上部板６０、下部板６２、及び該上部板６０と下部板６２とを接続する支柱６４を有する。また、この本体部５６には、この支柱６４から前述した基板移載機２６側に延びる載置部６６が多数平行に形成されている。

支持部５８はシリコン製の板状部材からなり、例えば基板６８と同心円状の円柱状に形成され、この支持部５８の下面が載置部６６上面に接触して支持部５８が載置部６６上に載置され、支持部５８の上面に基板６８の下面が接触して基板６８を載置支持する。

支持部５８の直径は、基板６８の直径より小さく、即ち、支持部５８の上面は、基板６８の下面である平坦面の面積より小さな面積を有し、基板６８は、該基板６８の周縁を残して支持部５８に支持されている。基板６８は例えば直径が３００ｍｍであり、したがって、支持部５８の直径は３００ｍｍ未満であり、１００ｍｍ〜２５０ｍｍ程度（基板外径の１/３〜５/６程度）が好ましい。
なお、支持部５８の直径（面積）は、基板６８の直径（面積）より大きくすることもできる。この場合は、支持部５８の厚さをさらに厚くすることが好ましい。

また、この支持部５８の円柱軸方向の厚さは、基板６８の厚さよりも厚く形成されている。基板６８の厚さは、例えば７００μｍであり、したがって、支持部５８の厚さは、７００μｍを越えており、１０ｍｍまでは可能であり、少なくとも基板６８の厚さの２倍以上、例えば３ｍｍ〜１０ｍｍが好ましく、更には３ｍｍ〜６ｍｍが好ましく、更には４ｍｍ〜５ｍｍが好ましい。また、この支持部５８の厚さは、載置部６６の厚さよりも厚くなっている。支持部５８の厚さをこのような厚さとするのは、支持部５８自体の剛性を増し、支持部５８の熱処理時の変形を抑制するためである。
なお、熱処理時の変形を抑制することができるのであれば、必ずしもシリコン製の支持部５８の厚さは、基板６８の厚さよりも厚く形成する必要はない。

図６に示すように、支持部５８に対応して載置部６６に円形の嵌合溝７４を形成し、この嵌合溝７４に支持部５８を嵌合させるようにしてもよい。支持部５８の厚さを薄くすることなく維持したまま、支持部５８と載置部６６との合計の厚さを薄くすることができ、一度に処理する基板６８の処理枚数を増やすことができる。また、嵌合溝７４に支持部５８を嵌合させることにより支持部５８の位置を安定させることができる。この場合、支持部５８と嵌合溝７４との間には、熱膨張を考慮して若干の隙間を形成してもよい。

また、図７に示すように、載置部６６に開口６６ａを設け、支持部５８の下面に、開口６６ａに嵌る凸部５８ａを設け、この支持部５８の凸部５８ａを載置部６６の開口６６ａに嵌め込むようにしてもよい。本発明では、このような形状のものも、板状部材に含めるものとする。なお、この場合も、支持部５８の凸部５８ａと載置部６６の開口６６ａとの間には、熱膨張を考慮して若干の隙間を形成するとよい。
なお、支持部５８の形状は、この実施形態のように円柱状である必要はなく、楕円柱や多角柱として構成することもできる。また、支持部５８は、載置部６６に固定することもできる。

支持部５８の基板６８側の上面(基板載置面）には、接着防止層(コーティングされた膜）７０が形成されている。この接着防止層７０は、例えばシリコン表面を処理することにより、又はＣＶＤ(プラズマＣＶＤ又は熱ＣＶＤ）等によりシリコン表面上に堆積（ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）することにより形成した窒化珪素（Ｓｉ_３Ｎ_４）膜、炭化珪素（ＳｉＣ）膜、酸化珪素（ＳｉＯ_２）膜、ガラス状炭素、微結晶ダイヤモンド等、耐熱性及び耐磨耗性に優れた材料からなり、基板６８の処理後の支持部５８と基板６８との接着を防止するようにしてある。接着防止層７０を炭化珪素（ＳｉＣ）製の膜とした場合、膜の厚さは、０．１μｍ〜５０μｍの範囲とすることが好ましい。炭化珪素製の膜７０を厚くすると、シリコンと炭化珪素との熱膨張率の差により、シリコン製の支持部５８が炭化珪素製の膜７０に引っ張られて支持部全体の変形量が大きくなり、この大きな変形によって基板６８にスリップが発生するおそれがある。これに対して炭化珪素製の膜７０を上記のような厚さとすると、シリコン製の支持部５８が炭化珪素製の膜７０に引っ張られる量が少なくなり、支持部全体の変形量も少なくなる。即ち、炭化珪素製の膜７０を薄くすると支持部５８と膜７０との熱膨張率の差による応力が低減し、支持部全体の変形量が少なくなり、支持部全体の熱膨張率も本来のシリコンの熱膨張率（基板６８がシリコンの場合は略同等の熱膨張率）に近づき、スリップの発生を防止できるものである。

炭化珪素製の膜７０の厚さを０．１μｍ未満とすると、炭化珪素の膜７０が薄過ぎて消耗し、シリコン製の支持部５８に炭化珪素を再コーティングする必要が生じ、同一の支持部５８を繰り返し使用することができなくなる。この膜７０の厚さを０．１μｍ以上とすれば、炭化珪素の膜７０をシリコン製の支持部５８に頻繁に再コーティングする必要がなくなり、同一の支持部５８を繰り返し使用することができる。尚、炭化珪素製の膜７０の厚さを１μｍ以上とすれば、更に膜が消耗しなくなり、同一の支持部５８を繰り返し使用できる回数が一層増えるので好ましい。

炭化珪素製の膜７０の厚さを５０μｍを超えるようにすると、炭化珪素製の膜７０自体が割れやすくなり、この割れが原因で基板にスリップも発生しやすくなる。この膜７０の厚さを５０μｍ以下とすれば、膜７０の割れが生じにくくなり、上述したようにシリコン製の支持部５８と炭化珪素製の膜７０との熱膨張率の差による応力も低減することから、支持部全体の変形が少なくなり、基板のスリップ発生を防止することができる。炭化珪素製の膜の厚さを１５μｍ以下とすると基板のスリップが殆ど発生しなくなる。さらに炭化珪素製の膜７０の厚さを０．１μｍ〜３μｍとすると基板６８のスリップは発生しなくなる。よって、炭化珪素製の膜７０の厚さは、０．１μｍ〜５０μｍとするのがよく、より好ましくは０．１μｍ〜１５μｍがよく、さらに好ましくは０．１μｍ〜３μｍがよい。

シリコン製の支持部５８と炭化珪素製の膜７０との厚さを両者の割合で示すと、炭化珪素製の膜７０の厚さがシリコン製の支持部５８の厚さの０．００２５％〜１．２５％とするのがよく、より好ましくは０．００２５％〜０．３８％がよく、さらに好ましくは０．００２５％〜０．２５％がよい。

膜７０は、炭化珪素以外に窒化珪素（Ｓｉ_３Ｎ_４）を同様にプラズマＣＶＤ又は熱ＣＶＤによりコーティングして形成することができる。窒化珪素製とした場合は、この膜７０の厚さは０．１μｍ〜３０μｍとすることがよく、より好ましくは０．１μｍ〜５μｍとするのがよい。

また、支持部５８の上面周縁には、滑らかな面取りを施して凹部７２が形成されている。この凹部７２は、支持部５８の周縁に基板６８が接触して基板６８に傷等が発生するのを防止する。

なお、支持部５８の全面に、接着防止層７０を形成するのではなく、図８に示すように、支持部５８の基板載置面の一部に、これらの材料からなるチップ７６を載せて、このチップ７６により基板６８を支持するようにしてもよい。この場合、チップ７６は３個以上設けることが好ましい。

また、図９に示すように、支持部５８の周縁近傍に同心円状の溝７８を形成し、基板６８との接触面積を減らし、基板６８が支持部５８との接触により傷が発生する確率を減らすことができると共に、基板６８がずれるのを防止することができる。

上記実施形態においては、支持部５８の厚さを前述のような基板６８の厚さよりも厚い所定の厚さとしたので、支持部５８の剛性を大きくすることができ、基板搬入時、昇温、降温時、熱処理時、基板搬出時等における温度変化に対する支持部５８の変形を抑制することができる。これにより支持部５８の変形に起因する基板６８へのスリップ発生を防止することができる。また、支持部５８の材質を基板６８と同じ材質であるシリコン製、即ち、シリコン製の基板６８と同じ熱膨張率や硬度を持つ材質としたので、温度変化に対する基板６８と支持部５８との熱膨張、熱収縮の差をなくすことができ、また、基板６８と支持部５８との接触点で応力が発生してもその応力を開放し易くなるので、基板６８に傷が発生しにくくなる。これにより基板６８と支持部５８との熱膨張率の差や硬度の差に起因する基板６８へのスリップ発生を防止することができる。

なお、上記実施形態及び実施例の説明では、支持部の直径（面積）が基板よりも小さい場合について説明したが、基板直径よりも支持部直径を大きくすることもできる。この場合は、支持部５８の剛性を確保するため、支持部５８の厚さをさらに厚くする必要がある。

また、シリコン製の支持部５８には、炭化珪素製の膜等の接着防止膜７０がコーティングされているので、支持部５８と基板６８との熱による接着を防止することができる。膜７０は、上述したように薄く形成されているので、支持部５８と膜７０との熱膨張率の差による応力を小さくすることができ、シリコン製の支持部５８の熱膨張に支障を与えることがなく、膜７０を含めた支持部全体を本来のシリコンが持つ熱膨張率と略同等に維持することができるものである。尚、膜７０は支持部５８の裏面や側面にもコーティングしてもよい。

図１０において、支持部５８に関する種々の変形例が示されている。
前述した実施形態においては、支持部５８の基板載置面にのみ膜７０を形成したが、図１０（ａ）に示すように、支持部５８の全体、即ち、支持部５８の表面（基板載置面）、側面及び裏面に膜７０を形成してもよい。
また、図１０（ｂ）に示すように、支持部５８の裏面を除いて、支持部５８の表面（基板載置面）及び側面に膜７０を形成することもできる。
また、膜７０は一層に限られるものではなく、複数の層として形成してもよく、例えば図１０（ｃ）に示すように、第１の膜８０の上に第２の膜８２を形成することができる。第１の膜８０は、例えば炭化珪素（ＳｉＣ）、窒化珪素（Ｓｉ_３Ｎ_４）、多結晶シリコン（Ｐｏｌｙ−Ｓｉ）、酸化珪素（ＳｉＯ_２）、ガラス状炭素又は微結晶ダイヤモンドからなる。炭化珪素又は窒化珪素から構成する場合は、前述したように、プラズマＣＶＤ又は熱ＣＶＤにて形成することができる。また、第２の膜８２は、熱処理時において第１の膜７０よりも硬度が小さい材料、例えば酸化珪素（ＳｉＯ_２）から構成することができる。このように、最表面となる第２の膜８２を熱処理時において第１の膜８０よりも硬度が小さい材料とすることにより、高温熱処理時に基板６８と支持部５８との接触点で応力が発生した場合に応力を開放し易くなるので、基板６８に傷を与えにくくなり、スリップが発生しにくくなる。特に最表面の膜７０を、熱処理時において基板（Ｓｉ）６８より硬度が小さいＳｉＯ_２とした場合、熱処理時においては、高度の小さい方のＳｉＯ_２が壊れて応力を開放するので、硬度の大きい方の基板６８に傷を発生させず、スリップを発生することがない。即ち、最表面を、熱処理時において他の膜より硬度が小さく、且つ基板よりも硬度が小さい材料とすることが更に好ましい。

また、最表面のＳｉＯ_２は非晶質（アモルファス）であることが好ましい。基板６８と支持部５８とは高温になれば、それらの接触点で融着するが、そのとき支持部５８の基板６８との接触点が結晶である場合、結晶部分は粘性流動しないので、熱膨張の差による応力を開放できず、最終的には基板６８と支持部５８とのどちらかにスリップが発生する。これに対して支持部５８の基板６８との接触点が非晶質である場合、その非晶質部分は粘性流動（粘性変形）するので、基板６８と支持部５８とが融着しても、接触点で発生した応力を開放することが可能となり、基板６８に傷を発生させず、スリップ発生を防止することができる。

また、図１０（ｄ）に示すように、支持部５８は、支持部５８の基板載置面の周縁部分を残して切欠かれ、中心側で円形に形成された切欠部８４と、周縁でリング状に形成された突部８６とから構成され、この突部８６の基板載置面及び側面に第１の膜８０と第２の膜８２を形成してもよい。これにより、基板６８が接触する面積を少なくすることができる。

なお、第２の膜８２は、第１の膜８０と同様にＣＶＤ等により形成することもできるが、後述するように、基板６８を処理するときに自然に形成されるものであってもよい。

[実施例１]
図１１において、本発明に係る第１実施例が示されている。前述した実施形態と同様に例えば本体部が炭化珪素から構成された基板支持体３０には、載置部６６が支柱６４から平行に突出形成されている。尚、支柱は複数本、例えば３〜４本設けられる。プレート（土台）８８は、例えば炭化珪素（ＳｉＣ）製の円柱状の板状部材からなり、該プレート８８の下面周縁が載置部６６に支持されている。支持部８２は、シリコン（Ｓｉ）製の円柱状の板状部材からなり、プレート８８の上面に載置されている。該支持部８２の上面には、例えば炭化珪素からなる接着防止層７０が形成されている。この接着防止層７０は０．１μｍ〜５０μｍとすることが好ましい。基板６８は、この接着防止層７０を介して支持部８２に支持されている。
プレート８８及び支持部８２の厚さは、それぞれ基板６８の厚さよりも厚いことが好ましいが、支持部８２の厚さのみが基板６８の厚さよりも厚くなるようにしてもよい。

プレート８８は、直径Φ３０８ｍｍ、厚さ３ｍｍとした。支持部８２は、直径Φ２００ｍｍ、厚さ４ｍｍとした。基板６８は、直径Φ３００ｍｍ、厚さ７００μｍのシリコンウエハである。炭化珪素からなる接着防止層７０は０．１μｍ〜５０μｍとした。熱処理は、６００°Ｃの温度に保持した反応炉内に基板支持体３０に支持した基板６８をロードし、基板ロード後、反応炉内を処理温度である１２００°Ｃ、又は１３５０°Ｃまで昇温し、窒素（Ｎ２）ガスと酸素（Ｏ２）ガスを導入して反応炉内を処理温度に所定時間保持し、その後反応炉内温度を６００°Ｃに降温して基板支持体３０に支持された基板６８をア
ンロードした。尚、基板６８の昇温、降温速度は高温になる程、遅くなるよう多段階で昇温、降温するようにした。このように多段階で昇温、降温するのは（高温である程、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からである。熱処理時間は合計で１３〜１４時間程度とした。その結果、処理温度が、１２００°Ｃの場合、１３５０°Ｃの場合のいずれの場合においても基板６８にはスリップの発生は見られなかった。

[実施例２]
図１２において、本発明に係る第２実施例が示されている。前述した実施形態と同様に例えば本体部が炭化珪素から構成された基板支持体３０には、載置部６６が支柱６４から平行に突出形成されている。尚、支柱６４は複数本、例えば３本又は４本設けられる。プレート（土台）８８は、例えば炭化珪素（ＳｉＣ）製の円柱状の板状部材からなり、該プレート８８の下面周縁が載置部６６に支持されている。そして、このプレート８８には、前述した円柱状の板状部材からなるシリコン（Ｓｉ）製の支持部５８が載置されている。さらに、支持部５８の上面には、例えば炭化珪素からなる接着防止層７０が形成されている。

本体部が炭化珪素製の基板支持体３０に厚さ２．５ｍｍ〜３ｍｍ、直径Φ３０８ｍｍの炭化珪素製プレート８８を支持し、その上に、厚さ４ｍｍ、直径Φ２００ｍｍ、基板載置面に接着防止層としての炭化珪素膜７０をコーティングしたシリコン製の支持部５８を載せ、その上に厚さ７００μｍ、直径Φ３００ｍｍのシリコンウェハである基板６８を載置した。熱処理は、図１２に示すように、６００°Ｃの温度に保持した反応炉内に基板支持体３０に支持した基板６８をロードし、基板ロード後、反応炉内を処理温度である１３５０°Ｃまで昇温度速度を段階的に変えて昇温し、窒素（Ｎ_２）ガスと酸素（Ｏ_２）ガスを導入して反応炉内を処理温度に所定時間保持し、その後反応炉内温度を６００°Ｃまで降温速度を段階的に変えて降温して基板支持体３０に支持された基板６８をアンロードした。基板６８の昇温、降温速度は高温になる程、遅くなるようにした。即ち、室温から６００°Ｃまでの昇温速度よりも、６００°Ｃから１０００°Ｃまでの昇温速度の方が遅く、６００°Ｃから１０００°Ｃまでの昇温速度よりも１０００°Ｃから１２００°Ｃまでの昇温速度の方が遅く、１０００°Ｃから１２００°Ｃまでの昇温速度よりも１２００°Ｃから１３５０°Ｃまでの昇温速度の方が遅くなるようにした。また、逆に１３５０°Ｃから１２００°Ｃまでの降温速度の方が、１２００°Ｃから１０００°Ｃまでの降温速度よりも遅く、１２００°Ｃから１０００°Ｃまでの降温速度の方が、１０００°Ｃから６００°Ｃまでの降温速度よりも遅く、１０００°Ｃから６００°Ｃまでの降温速度の方が、６００°Ｃから室温までの降温速度よりも遅くなるようにした。このように多段階で昇温、降温するのは（高温である程、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からである。熱処理時間は合計で１３〜１４時間程度とした。その結果、炭化珪素製の膜７０を０．１μｍ〜３μｍとしたときは、基板６８にはスリップは発生しなかった。膜７０を１５μｍ、５０μｍとしたときは、基板６８にはスリップは殆ど発生しなかった。

上記実施例を繰り返し行った結果、１回目の評価よりも、２回目以降の評価の方が、スリップは発生しにくくなることが分った。これは、１回目の評価におけるＮ_２、Ｏ_２雰囲気下での熱処理で支持部５８上の膜７０の表面に非晶質（アモルファス）状のＳｉＯ_２膜が形成されることが原因と考えられる。この非晶質状のＳｉＯ_２膜が支持部５８の最表面に形成されることにより、支持部５８の基板６８と接触する部分の硬度が熱処理時においてＳｉＣ製の膜７０やＳｉ製の基板６８より小さくなり、高温熱処理時において基板６８と支持部５８との接触点で応力が発生してもその応力を開放することができる。しかもＳｉＯ_２が非晶質であることから、高温熱処理時において基板６８と支持部５８とがそれらの接触点で融着しても、非晶質部分の粘性流動により融着した接触点で発生した応力を、非晶質ＳｉＯ_２が粘性流動（粘性変形）することにより開放することができる。その結果、２回目以降の評価における高温熱処理時の基板６８の傷発生を抑制することができるようになり、基板６８へのスリップ発生を抑制できるようになったものと考えられる。
なお、本実施例においては、Ｓｉ製の支持部５８上面に設けたＳｉＣ製の膜７０の表面に、アモルファス状のＳｉＯ_２膜が形成される場合について説明したが、Ｓｉ製の支持部５８の表面に、直接アモルファス状のＳｉＯ_２を設けるようにしてもよいのは勿論のことである。

なお、上記実施形態及び実施例の説明にあっては、熱処理装置として、複数の基板を熱処理するバッチ式のものを用いたが、これに限定するものではなく、枚葉式のものであってもよい。

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。
ＳＯＩ（Silicon On Insulator）ウエハの一種であるＳＩＭＯＸ（Separation by Implanted Oxygen）ウエハの製造工程の一工程に本発明の熱処理方法を適用する例について説明する。

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、Ｏ_２雰囲気のもと、１３００°Ｃ〜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（ＳｉＯ_２層が埋め込まれた）ＳＩＭＯＸウエハが作製される。
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方法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方法を用いて、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。

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方法を適用することも可能である。
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、本発明の熱処理方法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。

本発明の熱処理方法は、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、本発明の熱処理方法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。

以上述べたように、本発明によれば、基板の厚さよりも厚いシリコン製の板状部材から構成された支持部により基板を支持するようにしたので、基板にスリップ転位欠陥が生じるのを防止することができる。
また、本発明によれば、シリコン製の支持部に炭化珪素や窒化珪素膜や、酸化珪素等の接着防止層をコーティングしたので、基板にスリップが生じるのを防止することができると共に、熱処理後の基板と支持部との接着を防止することができる。また、支持部の基板載置面にコーティングした膜の硬度が、熱処理時において、熱処理時における基板の硬度よりも小さいか、又はコーティング膜が非晶質となるようにしたので、基板にスリップが生じるのを更に防止することができる。また、支持部の基板載置面に複数の膜をコーティングする場合、最表面の膜の硬度が熱処理時において最も小さいか、又は最表面の膜が非晶質となるようにしたので、この場合においても、基板にスリップが生じるのをさらに防止することができるものである。

１０ 熱処理装置
３０ 基板支持体
４０ 反応炉
５８ 支持部
６６ 載置部
５８ 基板
７４ 嵌合溝

Claims (10)

1. 処理室内に基板を搬入する工程と、
   前記処理室内で、シリコン製の板状部材から構成され少なくとも前記基板が載置される基板載置面にアモルファス状の酸化珪素膜が設けられた支持部により、前記基板を支持した状態で、酸素を用いて熱処理する工程と、
   熱処理後の前記基板を前記処理室内より搬出する工程と、を有し、
   前記支持部の前記基板載置面に設けられた前記アモルファス状の酸化珪素膜は前記熱処理により形成される熱処理方法。
2. 前記支持部は、厚さが少なくとも前記基板の厚さの２倍以上１０ｍｍ以下であって、直径が前記基板の直径よりも小さいシリコン製の板状部材で構成されている請求項１記載の熱処理方法。
3. 前記支持部の厚さが、３ｍｍ以上１０ｍｍ以下である請求項２記載の熱処理方法。
4. 前記支持部の直径が、前記基板の外径の１／３ 〜 ５／６である請求項２記載の熱処理方法。
5. 前記支持部の直径が、前記基板の外径の２／３である請求項２記載の熱処理方法。
6. 前記熱処理は、前記処理室内で、前記支持部を炭化珪素製の本体部で支持した状態で行われる請求項２記載の熱処理方法。
7. 前記熱処理は、前記処理室内で、前記支持部を、直径が前記支持部の直径よりも大きいプレートで支持し、このプレートを本体部で支持した状態で行われる請求項２記載の熱処理方法。
8. 前記熱処理は、前記処理室内で、前記支持部を、直径が前記支持部の直径よりも大きい炭化珪素製のプレートで支持し、この炭化珪素製のプレートを炭化珪素製の本体部で支持した状態で行われる請求項２記載の熱処理方法。
9. 処理室内に基板を搬入する工程と、
   前記処理室内で、厚さが少なくとも前記基板の厚さの２倍以上１０ｍｍ以下であって、直径が前記基板の直径よりも小さいシリコン製の板状部材で構成され少なくとも前記基板が載置される基板載置面にアモルファス状の酸化珪素膜が設けられた支持部により、前記基板を支持した状態で、酸素を用いて熱処理する工程と、
   熱処理後の前記基板を前記処理室内より搬出する工程と、を有し、
   前記支持部の前記基板載置面に設けられた前記アモルファス状の酸化珪素膜は前記熱処理により形成される基板の製造方法。
10. 基板内へ酸素イオンを注入する工程と、
    酸素イオンが注入された前記基板を、シリコン製の板状部材から構成され少なくとも前記基板が載置される基板載置面にアモルファス状の酸化珪素膜が設けられた支持部により支持した状態で、酸素雰囲気下で熱処理する工程と、
    を有し、前記支持部の前記基板載置面に設けられた前記アモルファス状の酸化珪素膜は前記熱処理により形成されるＳＩＭＯＸ基板の製造方法。

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