JP2010245440A - ウェーハ熱処理方法及び熱処理用縦型ボート - Google Patents

Abstract

【課題】生産性の維持を図りつつ、ウェーハにスリップが発生することを抑制することができるウェーハ熱処理方法を提供する。
【解決手段】略水平状態に配置される複数のウェーハＷを、上下方向にほぼ一定のピッチを空けて積み重ね、これらウェーハＷに対して所定の処理温度での熱処理を施すウェーハ熱処理方法において、ピッチをＰｍｍ、処理温度に対する昇降温レートをＲ℃／ｍｉｎとした際に、Ｒ≦０．０４５１×Ｐ^{１．５８８} …（１）の関係を満たす昇降温レートＲでもってウェーハＷに熱処理を施す。
【選択図】図１

Description

本発明は、シリコンウェーハの熱処理方法及びこの熱処理方法を行う熱処理用縦型ボートに関する。

シリコン単結晶等の半導体インゴットから切り出したシリコンウェーハ（以下、単にウェーハと称する）を用いてデバイスを作製する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。

このようなウェーハの熱処理工程を行う際には、ウェーハを上下方向に所定の間隔を空けて水平に支持した状態で熱処理を行う熱処理用縦型ボートが使用されている（例えば特許文献１参照）。

この熱処理用縦型ボートは、上下方向に延びる複数本（例えば３本、あるいは４本）の支柱と、各支柱の上端部が固定される天板と、各支柱の下端部が固定される底板とを備えたもので、一側部にウェーハの出し入れ用の開口部が形成されている。各支柱の内周壁には、ウェーハが載置される支持部としての装填溝が支柱の長さ方向に所定ピッチで形成されている。このような熱処理用縦型ボートは、開口部側から複数のウェーハが装填溝に載置された後、熱処理炉に挿入され、これによって、ウェーハに所定の熱処理が施される。

特開２００５−５１１８７号公報

ところで、上記のような熱処理用縦型ボートにウェーハを収納して熱処理を施すと、ウェーハの自重が該ウェーハと支持部との接触点に集中するため、これによる応力がウェーハに常時作用することになる。さらに、熱処理中の温度上昇時には、ウェーハ面内温度差により生じる熱応力が生じる。そして、応力が臨界剪断応力を超えてしまうと、ウェーハ内の結晶に転位が生じ、この転移が巨視的な大きさまで広がることで、ウェーハ結晶欠陥の一種であるスリップが発生してしまう。このスリップの発生によってウェーハの品質は大きく低下させられる。

このスリップの発生を抑制する方法としては、熱処理中の昇降温レートを小さくする、あるいは、ウェーハ支持部の上下方向間隔を広げてウェーハのピッチを大きくすることが有効である。両者ともに熱処理中のウェーハの温度分布の均一化を図ることができ、熱応力の発生を抑え、スリップを発生し難くすることができる。

しかしながら、昇降温レートを小さくすると熱処理工程に要する時間が増加して生産のスループットを悪化させるという問題が生じ、また、ウェーハを支持する支持部の間隔を上下に広げると熱処理炉に一度に投入できるウェーハの処理枚数が減少してしまい、いずれもウェーハの生産性の低下を招いてしまう。

ここで、従来、口径２００ｍｍ以上のウェーハに熱処理を施す熱処理用縦型ボートでは、一般的に６ｍｍ〜１０ｍｍのピッチで支持部が設けられていた。しかしながら、この大きさの間隔では、口径３００ｍｍ以上のウェーハに熱処理を施す場合、スリップフリーを達成するための昇降温レート範囲が極端に小さくなってしまうため、生産性を低下させるという問題がある。さらには、昇降温レート範囲が制限されることで、ウェーハ内部の欠陥制御や、酸素濃度等の内部分布制御に必要な処理条件を選択できず、所定のウェーハ品質を保持できなくなる可能性がある。

この発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって、生産性の維持を図りつつ、ウェーハにスリップが発生することを抑制することができるウェーハ熱処理方法、及びこれを用いたウェーハ熱処理用縦型ボートを提供することを目的とする。

ここで、本発明の発明者らがこのようなウェーハ熱処理方法について鋭意研究を重ねたところ、スリップの発生を抑えるためには、ウェーハに生じる熱応力の値が一定以下となるようなウェーハのピッチと昇降温レートとの関係を見出す必要があるという知見に至った。

そこで、この発明はこのような知見に基づいて、上記課題を解決するため以下の手段を提案している。
即ち、本発明に係るウェーハ熱処理方法は、略水平状態に配置される複数のウェーハを、上下方向にほぼ一定のピッチを空けて積み重ね、これらウェーハに対して所定の処理温度での熱処理を施すウェーハ熱処理方法において、前記ピッチをＰｍｍ、前記処理温度への昇降温レートをＲ℃／ｍｉｎとした際に、
Ｒ≦０．１２４９×Ｐ^{１．５１７６} …（１）
の関係を満たす、前記ピッチと前記昇降温レートとでもって前記ウェーハに熱処理を施すことを特徴としている。

このような特徴のウェーハ熱処理方法によれば、ウェーハのピッチがＰｍｍの際に、
上記（１）式を満たす昇降温レートＲ℃／ｍｉｎでもって温度を変化させて熱処理を行うことにより、ウェーハに生じる熱応力をほぼ２ＭＰａ以下とすることができる。これによって、ウェーハにスリップが発生するのを抑制することができるとともに、ピッチの大きさに応じた最大の昇降温レートでもって昇降温することで、生産性を高く維持することが可能となる。
ここで、熱応力の２ＭＰａ以下という範囲は、発明者らが実際の測定からウェーハにスリップが発生することのない熱応力の範囲を見出したものである。
また、上記ＰとＲの関係式である（１）式は、ピッチと昇降温レートとを変化させたときにウェーハに生じる熱応力の値を測定し、この測定値から、熱応力が２ＭＰａ以下となる最大の昇降温レートを、ピッチの関数として算出したものである。
なお、Ｒ＝０．１２４９×Ｐ^{１．５１７６}は口径３００ｍｍのウェーハについてのスリップが発生することのない昇降温レートの値Ｒの最大値を示す曲線であり、Ｒ＝０．０４５１×Ｐ^{１．５８８}は口径４５０ｍｍのウェーハについてのスリップの発生することのない昇降温レートの値Ｒの最大値を示す曲線である。したがって、φ４５０ｍｍウェーハを対象とする熱処理においては、
Ｒ≦０．０４５１×Ｐ^{１．５８８} …（２）
の関係を満たしていればよい。
さらに、略水平状態に配置されるとは、ウェーハの主面となる平坦面部分が水平面にほぼ沿って配置されていることを意味し、実質的に水平面に沿っていればよく多少の傾きを有した状態も含んでいる。また、ほぼ一定のピッチとは、積み重ねられた複数のウェーハの大多数が一定のピッチで離間しており、一部少数のウェーハのピッチが異なるものであっても何ら差し支えないことを意味している。

また、本発明に係るウェーハ測定装置においては、前記ピッチが１０ｍｍ≦Ｐ≦３０ｍｍの範囲に設定されていることが好ましい。
ピッチが上記範囲に設定されることで、昇降温レートが極端に小さくなることを回避し、生産性を高く維持することができる。また、ピッチの値Ｐが３０ｍｍを超えるものを排除しているため、一度に熱処理を施すウェーハの枚数が極端に減少することなく、生産性の低下を回避することができる。またピッチが上記の範囲よりも小さいと、熱処理ボートへのウェーハ出し入れの際に、支持手段であるロボットハンド等がウェーハの間に進入した際に不必要にウェーハ表裏面に接触してスリップの原因となる傷をつける可能性があるとともに、これを回避しようとした場合ウェーハ間に進入できず、ウェーハのハンドリングができなくなるため好ましくない。さらに、ウェーハピッチが小さくなると、スリップフリーとして取り得るランプレート（昇降温レート）の範囲が狭くなり、必要な昇降温速度で所望のウェーハ改質処理ができなくなる可能性があるため好ましくない。

また、本発明に係るウェーハ熱処理装置においては、前記処理温度が、８００℃〜１４００℃（シリコンの融点以下）の範囲に設定されていることが好ましい。
処理温度が上記範囲に設定されていることによって、ウェーハの熱処理工程を適確に行うことができ、また、この処理温度の範囲ならば上記ＰとＲの関係式に基づいて昇降温レートを定めることによりスリップの発生を確実に回避することができる。従って、φ３００ｍｍウェーハはもちろんのこと、φ４５０ｍｍウェーハにおいても、空孔注入、酸素析出溶解、ＤＺ層形成、ゲッタリングシンク形成、ゲッタリング能付与、表面改質、表面粗さ低減、表面酸化膜形成、表面窒化膜形成、表面酸窒化膜形成、Ｇｒｏｗ−ｉｎ欠陥除去、ドナーキラー、等の熱処理をスリップフリーで良好におこなうことが可能となる。ここで、φ３００ｍｍウェーハは厚さ７００μｍ程度であり、φ４５０ｍｍウェーハの厚さが、φ３００ｍｍウェーハと同程度か、あるいはその半分程度、または、その２倍程度であっても、このようは熱処理において、スリップフリーとすることができる。

さらに、本発明に係るウェーハ熱処理方法においては、前記ウェーハの口径が３００ｍｍ以上、より好ましくは４５０ｍｍ程度の範囲に設定されていることを特徴としている。
この口径のウェーハに対して上記ＰとＲとの関係式に基づいて定めた昇降温レートで熱処理を行うことにより、昇降温レートを極端に低くすることなく生産性を維持しながらスリップの発生を確実に防止することができる。φ３００ｍｍより小さなウェーハにおいては、自重による支持部分で発生する熱応力が小さいため、上記の範囲外としてもスリップフリーを実現することが可能なためである。
なお、φ３００ｍｍウェーハとは２９０〜３１０ｍｍ程度、φ４５０ｍｍウェーハとは４４０〜４６０ｍｍ程度の幅を有し、それぞれのウェーハ口径の規格を示すものとする。

本発明に係る熱処理用縦型ボートは、上記いずれかのウェーハ熱処理方法を行うウェーハ熱処理用縦型ボートであって、前記ウェーハを水平状態にて支持する複数の支持部を備え、これら支持部が前記ピッチと同様のＰｍｍの間隔を空けて上下方向に配置されていることを特徴としている。

このような特徴の熱処理用縦型ボートによれば、ウェーハを所定のピッチＰで配置することができ、さらに、ＰとＲとの上記関係式により定めた昇降温レートＲでもって昇温することにより、生産性を維持しながらスリップの発生を確実に防止することができる。

本発明のウェーハ熱処理方法及び熱処理用縦型ボートによれば、ピッチの値に応じた昇降温レートでもってウェーハに対して熱処理を行うことによって、生産性を維持しながらスリップの発生を防止することができる。

本発明の実施形態の熱処理用縦型ボートが収容された熱処理炉の側面構成図である。 本発明の実施形態の熱処理用縦型ボートの斜視図である。 本実施形態の熱処理方法の工程を示すフローチャートである。 φ３００ウェーハにおいて、スリップが発生しないウェーハピッチ及び昇降温レートの範囲を示すグラフである。 φ４５０ウェーハにおいて、スリップが発生しないウェーハピッチ及び昇降温レートの範囲を示すグラフである。 熱処理用縦型ボートにおける支持部の納置寸法を説明する平面図である。 熱処理用縦型ボートにおける他の例の支持部の平面図である。

以下、本発明の実施の形態に係るウェーハ熱処理方法及び熱処理用縦型ボートについて、図面を参照して詳細に説明する。
図１に示すように、熱処理用縦型ボート２０は複数枚のウェーハＷを支持した状態で熱処理炉１０に収容され、これによりウェーハＷに対して所定の処理温度Ｔでの熱処理が施される。

熱処理炉１０は、反応管１１と、キャップ１２と、保温筒１３と、載置台１４と、ヒーター１５と、均熱管１６と、ベース１７とを備えている。

反応管１１は、床面に固定されたベース１７の上面に開口する凹部１７ａから鉛直方向に沿って上方に延びており、その上端側が閉塞された有底筒状をなしている。この反応管１１の側面下部には、該反応管１１内と外部とを連通する通気管１１ａが連結されており、これによって、反応管１１内外の空気が行き来できるようになっている。

この反応管１１の下部、即ち、ベース１７の凹部１７ａには、その底部全面を覆うようにしてキャップ１２が設けられており、該キャップ１２の上面には断熱材あるいは発熱体から構成される保温筒１３が配設されている。この保温筒１３の上端には載置台１４が設けられ、該載置台１４上にウェーハＷを支持した熱処理用縦型ボート２０が載置される。

上記反応管１１の外周側には、該反応管１１の外周面と所定間隔離間した状態で反応管１１を側方周囲から覆う均熱管１６が設けられている。この均熱管１６は、例えば熱伝導の高い金属等から構成されている。そして、均熱管１６の外周側には、該均熱管１６の外周面と所定間隔離間した状態で均熱管１６を側方周囲から覆うヒーター１５が設けられている。即ち、この熱処理炉１０においては、内側から外側に向かって反応管１１、均熱管１６及びヒーター１５が順に配置されており、ヒーター１５が発した熱は均熱管１６によって均一化させられて反応管１１に達するようになっている。これによって、反応管１１内は、熱が一部に偏ることなく温度分布の均一化が図られている。

なお、本実施形態においては、ヒーター１５及び均熱管１６は、反応管１１の特に載置台１４の上方の側方周囲をのみ覆っているが、該載置台１４上部に載置される熱処理用縦型ボート２０に熱処理を施すには十分である。また、載置台１４の下部には保温筒１３が設置されているため、下方のみの熱が逃げてしまい反応管１１下部のみの温度が下がってしまうことはない。

そして、上記ヒーター１５には、温度制御部（図示省略）が設けられており、例えば、反応管１１内に取り付けられた温度センサー（図示省略）の出力をフィードバックしながら、所定の昇降温レートの値Ｒ（℃／ｍｉｎ）で反応管１１を、所定の処理温度Ｔまで昇降温させることができるようになっている。また、この温度制御部においては昇降温レートの値Ｒを任意に調整することができるようになっている。
なお、昇降温レートとは、反応管１１内の昇温時又は降温時における１分間当たりの温度変化のことである。また、本実施形態においては、熱処理時の上記処理温度Ｔは、８００℃〜１４００℃の範囲に設定されている。

（熱処理用縦型ボート）
熱処理用縦型ボート２０は、詳しくは図２に示すように、外形円柱状をなしており、底板２１と、天板２２と、４つの支柱２３とから概略構成されている。また、この熱処理用縦型ボート２０は、例えば、石英ガラス、炭化珪素（ＳｉＣ）、単結晶シリコン、多結晶シリコン等から構成されている。このような素材で熱処理用縦型ボート２０を構成することにより、ウェーハＷの汚染を回避することができる。また、炭化珪素（ＳｉＣ）等のセラミックス材料をから構成すれば、ウェーハＷの汚染の回避に加えて、耐熱性にも極めて優れるため好ましい。

底板２１は、平面視にて円形をなして一定の厚みを有する円盤状に形成されており、該底板２１の裏面が、上記熱処理炉１０の載置台１４上に接するように配置される。

この底板２１の表面における外周部には、上記４つの支柱２３が底板２１の周方向に間隔を空けて、上方に向かって延びるように立設されている。より詳細には、この支柱２３は、底板２１の表面における周方向略１８０°以内の範囲に収まるようにそれぞれ近接して配置されている。また、このように近接した４つの支柱２３のうち外側に配置された２つの支柱２３ａ、２３ｂは、底板２１の周方向に沿った長さが、内側に配置された２つの支柱２３ｃ、２３ｄよりも長く形成されている。
さらに、近接して配置された４つの支柱のうち、一方側（図２における左側）の２つの支柱２３ａ、２３ｃは、底板２１の周方向に沿って延びる複数（本実施形態では３つ）連結板２６によって連結されており、他方側（図２における右側）の２つの支柱も同様にして、底板２１の周方向に沿って延びる複数（本実施形態では３つ）の連結板２６によって連結されている。これによって、支柱２３間の強度が維持されている。

また、この４つの支柱２３の上端部には、底板２１と同様に平面視にて円形をなして一定の厚みを有する円盤状に形成された天板２２が、上記底板２１と平行をなすように固定されている。
このようにして、底板２１、天板２２及び４つの支柱２３によって熱処理用縦型ボート２０の外形円柱状が形成される。

そして、上記のような熱処理用縦型ボートの４つの支柱２３には、径方向内側を向く 各支柱の内側面から、径方向外側にコの字状に凹むとともに底板２１の周方向に沿って延びるスリット２４が、上下方向に複数形成されている。
このスリット２４は、４つの支柱２３において上下方向の位置が互いに同一になるようそれぞれ形成されており、各支柱２３の上下方向同一の位置に形成された計４つのスリット２４によって、ウェーハＷが支持される支持部２５が形成されている。即ち、ウェーハＷは、これら４つのスリット２４からなる支持部２５にウェーハＷ裏面の外周部４点が支持されるのである。これによって、各支柱２３において上下方向に複数形成されたスリット２４の数に応じて複数の支持部２５が設けられ、これら支持部によって複数のウェーハＷを収容することができようになっている。
なお、上述のように、４つの支柱２３は底板２１の周方向１８０°以下の範囲に収まるように配置されているため、これら支柱２３が配置されていない側から、ウェーハＷをその平坦状をなす主面を水平方向に沿わせた状態で挿入することで、容易に支持部２５上にウェーハＷを載置することができる。

また、本実施形態の熱処理用縦型ボート２０においては、上記各支柱２３のスリット２４の上下方向の間隔、即ち、ウェーハＷが載置される支持部２５の上下方向の間隔であるピッチの値Ｐｍｍが、１０ｍｍ≦Ｐ≦３０ｍｍの範囲に設定されていることが好ましい。
また、支持部２５納置寸法としては、図６に示すように、４つの支柱２３のうち外側に配置された２つの支柱２３ａ、２３ｂの底板２１の周方向に沿った長さ２５ａ，２５ｂが４０〜８０ｍｍ、内側に配置された２つの支柱２３ｃ、２３ｄの底板２１の周方向に沿った長さ２５ｃ，２５ｄが１０〜２０ｍｍとなるように設定される。また、これらの支持部２５がウェーハＷに接触するウェーハＷ径方向の寸法２５ｒは、４〜１０ｍｍとなるように設定されている。これにともない、スリット２４の深さ寸法は、６〜１２ｍｍとなるように設定されている。
これら支持部２５となる各支柱２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄの横方向中央位置が、載置したウェーハＷまたは底板２１の中心に対する配置角度は、それぞれ、θ１が４５°〜６０°、θ２が４５°〜６０°、θ３が４５°〜６０°とされている。

次に以上のような構成をなす熱処理用縦型ボート２０を使用したウェーハ熱処理方法について説明する。図３は、本実施形態の熱処理方法の工程を示すフローチャートである。

まず、本実施形態の製造方法は、ステップＳ０で示すようにウェーハを処理する熱処理の昇降温レートや処理温度、処理時間などの熱処理条件を設定し、その際に使用可能なウェーハピッチを設定する熱処理条件設定工程と、ステップＳ１で示すように所定のピッチとされた熱処理用縦型ボート２０を用意するボート準備工程と、ステップＳ２で示すように、ウェーハＷを熱処理用縦型ボート２０の複数の支持部２５にそれぞれセットし、ウェーハＷを熱処理用縦型ボート２０内にピッチＰの間隔を空けて積み重ねられた状態とするウェーハセット工程と、ステップＳ３で示すように、反応管１１内部への熱処理用縦型ボート２０を挿入するボート搬入工程と、ステップＳ４で示すように、設定された昇降温レートに対して、許容されるピッチを有するボートであるかどうかを確認するピッチレート確認工程と、熱処理をおこなう昇温工程Ｓ５、処理温度維持工程Ｓ６、降温工程Ｓ７、ボート搬出工程Ｓ７、ウェーハ取り出し工程Ｓ９とを有するものとされる。

熱処理条件設定工程Ｓ０においては、処理内容に応じて決定される昇降温レートＲに対して、ウェーハＷのピッチの値Ｐ、即ち、熱処理用縦型ボート２０の支持部２５の上下方向の間隔の値が、当該熱処理における熱処理炉１０におけるヒーター１５の昇降温レートの値Ｒに対してスリップフリーとなる関係を満たす範囲にあることを確認する。
ここで、本実施形態においては、ウェーハＷが口径３００ｍｍのφ３００ｍｍウェーハの場合、昇降温レートの値Ｒ℃／ｍｉｎとピッチの値Ｐｍｍとが、下記（１）式に示す関係を満たすようにその範囲を決定する。
Ｒ≦０．１２４９×Ｐ^{１．５１７６} …（１）
また、ウェーハＷが口径４５０ｍｍのφ４５０ｍｍウェーハの場合、昇降温レートの値Ｒ℃／ｍｉｎとピッチの値Ｐｍｍとが、下記（２）式に示す関係を満たすようにその範囲を決定する。
Ｒ≦０．０４５１×Ｐ^{１．５８８} …（２）
なお、上記（２）式及び（１）式は、ピッチの値Ｐと昇降温レートの値Ｒとを変化させたときにウェーハＷに生じる熱応力の値を測定し、この測定値から、熱応力が２ＭＰａ以下となる最大の昇降温レートの値Ｒを、ピッチの値Ｐの関数として算出したものである。つまり、ピッチＰによって、この熱処理用縦型ボート２０を用いて処理できる昇降温温レートが規定されるので、この最大値を超えない処理が選択される。または、処理内容によって決定される昇降温レートＲの値に基づいて、当該熱処理に使用可能なピッチＰを有する熱処理用縦型ボート２０を選択する。

そして、ピッチレート確認工程Ｓ４において、上記のようにピッチの値Ｐと昇降温レートの値Ｒとが所定の範囲にあることをヒーター１５の温度制御部で確認した後、ステップＳ５に示すように、反応管１１の昇温、即ち、ウェーハＷに対する加熱が開始される。
この確認は、例えば、熱処理炉１０に熱処理用縦型ボート２０のウェーハＷのピッチＰを検知するセンサーが設けられていて、該センサーによって検知されたピッチの値Ｐが温度制御部に入力されることにより、熱処理用縦型ボート２０を熱処理炉１０に挿入する工程をもって昇降温レートとピッチが好ましい範囲となっているかが確認される手段を有する。
または、熱処理用縦型ボート２０の支柱２３の外側などにこの熱処理用縦型ボート２０のピッチを識別できるマーク等を付与し、これを撮像手段で認識するものであってもよい。ピッチとレーとが一致していない場合には、熱処理開始を中止し、熱処理条件設定工程Ｓ０に戻って、条件設定を再度おこなう。

そして、上記のように決定された昇降温レートの値Ｒで反応管１１内が熱せられて、反応管１１内が所定の処理温度Ｔまで上昇し、ステップＳ６に示すように、この処理温度Ｔを保持してウェーハＷに対する熱処理が行われる。

所望のウェーハ状態を実現して熱処理が終了したら、ステップＳ７で示すように、昇温時と同じ昇降温レートの値Ｒでの降温が開始される。その後、ステップＳ８に示すように、フォークによって熱処理用縦型ボート２０を反応管１１内部から搬出し、ステップＳ９に示すように、処理の終了したウェーハＷを取り出して酸化膜除去などの表面処理工程や研磨等の後工程へと送る。

以上のような熱処理用縦型ボート２０を使用したウェーハ熱処理方法によれば、ウェーハＷのピッチＰｍｍと、昇降温レートの値Ｒ℃／ｍｉｎとに対して、φ３００ｍｍウェーハに対しては上記（２）式、φ４５０ｍｍウェーハＷに対しては上記（１）式をそれぞれ満たす条件でもってウェーハＷの熱処理を行うことにより、ウェーハＷに生じる熱応力を２ＭＰａ以下とすることができる。

ここで、熱応力が２ＭＰａ以下の場合、ウェーハＷに生じる応力の合計が臨界剪断応力を超えてしまうことはない。よって、ウェーハＷ内の結晶に転位が生じることはなく、この転移を起因としたスリップが生じることはない。したがって、上記のように昇降温レートの値Ｒを定めることによって、ウェーハＷにスリップが発生するのを抑制することが可能となる。

また、各ピッチの値Ｐに応じた最大の昇降温レートの値Ｒ、即ち、φ３００ｍｍウェーハに対しては、上記（２）式を満たし、φ４５０ｍｍウェーハに対しては、上記（１）式を満たす昇降温レートの値ＲでもってウェーハＷを昇降温することにより、生産性を高く維持することができる。つまり、ピッチの値から、熱処理条件で規定されるなかで最大の昇降温速度を選択することができれば、それだけ処理温度Ｔに達するまでの時間及び降下させるまでの時間を短縮させることができるため、好ましいピッチを有する熱処理用縦型ボート２０を選択することで、生産のスループットを良好に維持することができる。

また、本実施形態において、好ましくはピッチの値Ｐが１０ｍｍ≦Ｐ≦３０ｍｍの範囲に設定されているため、該昇降温レートＲが極端に小さくなることを回避することができる。これによって、スループットの悪化を防ぎ、生産性を高く維持することができる。また、ピッチの値Ｐが３０ｍｍを超えるものを排除しているため、一度に熱処理用縦型ボート２０に収納できるウェーハＷの枚数が極端に減少することなく、生産性の低下を回避することができる。

また、熱処理時の処理温度Ｔが、ウェーハＷの熱処理工程に適した８００℃〜１４００℃の範囲に設定されているため、当該熱処理工程を適確に行うことができるとともに、この処理温度Ｔの範囲ならば、φ３００ｍｍウェーハに対しては上記（２）式、φ４５０ｍｍウェーハに対しては上記（１）式に基づいて昇降温レートＲを定めることで、スリップの発生を確実に回避しつつ、歩留まりの低下を防止し、生産性を高く維持することが可能となる。

さらに、本実施形態の熱処理用縦型ボート２０においては、支持部２５にウェーハを載置することをもってウェーハＷを所定の値Ｐのピッチ間隔を空けて積み重ねた状態とすることができる。よって、この熱処理用縦型ボート２０にウェーハＷを収容して、負φ３００ｍｍウェーハに対しては上記（２）式、φ４５０ｍｍウェーハに対しては（１）式による昇降温レートの値Ｒでもって昇降温することにより、生産性を維持しながらスリップの発生を確実に防止することができる。

以上、本発明の実施の形態であるウェーハ熱処理方法及び熱処理用縦型ボート２０について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

例えば、実施形態の熱処理用縦型ボート２０は４つの支柱２３を備えているが、これに代えて、３つの支柱２３を備えたものであってもよい。この場合は、３つの支柱２３にそれぞれ設けられた計３つのスリット２４によってウェーハＷが支持されることになる。

また、実施形態の熱処理用縦型ボート２０においては、４つの各支柱２３に設けられたスリット２４によってウェーハＷ裏面の外周部４点を支持する構成であったが、これらスリット２４に代えて、図７に示すように、各支柱２３に設けられたツメ部２８によってウェーハＷ裏面の外周部４点を支持するものであってもよい。この場合、ツメ部２８のウェーハＷに対する接触部分の重心が、上述したスリット２４のウェーハＷに対する接触部分の重心と一致するように構成されていることが好ましい。これにより、実施形態の熱処理用縦型ボート２０におけるスリット２４による支持と同様の状態で、ウェーハＷがツメ部２８によって支持されることになる。

以下、本発明に係る実施例について説明する。

<実施例１>
口径３００ｍｍのＣＺ単結晶ウェーハから切り出され、鏡面加工が施された複数のウェーハを熱処理用縦型ボートに収容し、熱処理炉内において熱処理を施した。
この際、ウェーハのピッチの値Ｐ（ｍｍ）と熱処理炉の昇降温レートの値Ｒ（℃／ｍｉｎ）とを変化させたときにウェーハに生じる熱応力Ｓ（Ｐ、Ｒ）（ＭＰａ）を測定した。なお、ピッチの取り得る値は１ｍｍ≦Ｐ≦３０ｍｍの範囲における１ｍｍ刻みとし、昇降温レートの取り得る範囲は１℃／ｍｉｎ≦Ｒ≦１５℃／ｍｉｎの１℃／ｍｉｎ刻みとし、熱処理時の熱処理温度は７００℃〜１１００℃とした。
そして、この結果から、各ピッチの値Ｐにおいて、熱応力Ｓが２ＭＰａ以下となる昇降温レートの値Ｒの最大値を算出した。この値は、例えば、ピッチがＰ＝１０ｍｍのときはＲ＝４℃／ｍｉｎ、ピッチがＰ＝２０ｍｍのときはＲ＝１２℃／ｍｉｎとなった。そして、このＲの最大値をピッチＰの関数として表した下記（１）式を算出し、図４に示した。
Ｒ≦０．１２４９×Ｐ^{１．５１７６} …（１）
即ち、図４から、各ピッチの値Ｐに対して昇降温レートの値Ｒが曲線上にあれば、熱応力Ｐが２ＭＰａ以下となりスリップフリーを達成することができるとともに、昇降温レートの値Ｒを可能な限り高くすることで生産効率を高く維持できることがわかる。以上から、口径３００ｍｍのφ３００ｍｍウェーハにおいて、スリップの発生を防止しつつ生産性を高く維持するには、上記（１）式の関係を満たすように熱処理条件を設定すればよいことがわかる。

<実施例２>
口径４５０ｍｍのＣＺ単結晶ウェーハから切り出され、鏡面加工が施された複数のウェーハを熱処理用縦型ボートに収容し、熱処理炉内において熱処理を施した。
この際、ウェーハのピッチの値Ｐ（ｍｍ）と熱処理炉の昇降温レートの値Ｒ（℃／ｍｉｎ）とを変化させたときにウェーハに生じる熱応力Ｓ（Ｐ、Ｒ）（ＭＰａ）を測定した。なお、ピッチの取り得る値は１ｍｍ≦Ｐ≦３０ｍｍの範囲における１ｍｍ刻みとし、昇降温レートの取り得る範囲は１℃／ｍｉｎ≦Ｒ≦１５℃／ｍｉｎの１℃／ｍｉｎ刻みとし、熱処理時の熱処理温度は７００℃〜１１００℃とした。
そして、この結果から、各ピッチの値Ｐにおいて、熱応力Ｓが２ＭＰａ以下となる昇降温レートの値Ｒの最大値を算出した。この値は、例えば、ピッチがＰ＝１１ｍｍのときはＲ＝２℃／ｍｉｎ、ピッチがＰ＝２０ｍｍのときはＲ＝６℃／ｍｉｎとなった。そして、このＲの最大値をピッチＰの関数として表した下記（２）式を算出し、図５に示した。
Ｒ≦０．０４５１×Ｐ^{１．５８８} …（２）
即ち、図５から、各ピッチの値Ｐに対して昇降温レートの値Ｒが曲線上にあれば、熱応力Ｐが２ＭＰａ以下となりスリップフリーを達成することができるとともに、昇降温レートの値Ｒを可能な限り高くすることで生産効率を高く維持できることがわかる。以上から、口径４５０ｍｍのφ４５０ｍｍウェーハにおいて、スリップの発生を防止しつつ生産性を高く維持するには、上記（２）式の関係を満たすように熱処理条件を設定する必要があることがわかる。

１０ 熱処理炉
２０ 熱処理用縦型ボート
２１ 底板
２２ 天板
２３ 支柱
２４ スリット
２５ 支持部
Ｐ ピッチの値
Ｒ 昇降温レートの値
Ｗ ウェーハ

Claims (5)

1. 略水平状態に配置される複数のウェーハを、上下方向にほぼ一定のピッチを空けて積み重ね、これらウェーハに対して所定の処理温度での熱処理を施すウェーハ熱処理方法において、
   前記ピッチをＰｍｍ、前記処理温度への昇降温レートをＲ℃／ｍｉｎとした際に、
   Ｒ≦０．０４５１×Ｐ^{１．５８８}
   の関係を満たす、前記ピッチと前記昇降温レートとでもって前記ウェーハに熱処理を施すことを特徴とするウェーハ熱処理方法。
2. 前記ピッチが、１０ｍｍ≦Ｐ≦３０ｍｍの範囲に設定されていることを特徴とする請求項１に記載のウェーハ熱処理方法。
3. 前記処理温度が、８００℃〜１４００℃の範囲に設定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のウェーハ熱処理方法。
4. 前記ウェーハの口径が３００ｍｍ以上４５０ｍｍの範囲に設定されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のウェーハ熱処理方法。
5. 請求項１から４のいずれかに記載のウェーハ熱処理方法を行う際に使用される熱処理用縦型ボートであって、
   前記ウェーハを水平状態にて支持する複数の支持部を備え、これら支持部が前記ピッチＰｍｍの間隔を空けて上下方向に配置されていることを特徴とする熱処理用縦型ボート。

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