JP2022061883A - 横型熱処理炉を用いたシリコンウェーハの熱処理方法 - Google Patents
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Abstract
Description
[1]横方向の中心軸(X)を有する円筒形状の炉芯管(12)と、前記炉芯管(12)の周囲に位置し前記炉芯管(12)を加熱するヒーター(14)と、を有し、前記炉芯管(12)の片方の端部には蓋(12A)が設けられ、前記炉芯管(12)の他方の端部にはガス導入口(12B)が設けられ、前記炉芯管(12)の前記蓋(12A)の付近の炉壁にガス排気口(12C)が設けられた横型熱処理炉(100)を用意し、
前記炉芯管(12)の前記蓋(12A)に近い方を炉口側(H)とし、前記炉芯管(12)の前記ガス導入口(12B)に近い方を炉奥側(S)としたとき、前記蓋(12A)を開けて、前記炉芯管(12)内に、以下の(A)~(C)の状態となるようにボート(16)を配置し、
(A)前記ボート(16)上に、主面が前記炉芯管(12)の中心軸(X)に直交するように複数枚のシリコンウェーハが並べられて、ウェーハ群(WF)を形成し、
(B)前記ボート(16)上の、前記ウェーハ群(WF)よりも炉奥側(S)に、前記ウェーハ群(WF)と離間して、前記炉芯管(12)の中心軸(X)と平行な軸を有する円柱形状の第1保温ブロック(18A)が配置され、前記ウェーハ群(WF)よりも炉口側(H)に、前記ウェーハ群(WF)と離間して、前記炉芯管(12)の中心軸(X)と平行な軸を有する円柱形状の第2保温ブロック(18B)が配置され、
(C)前記ボート(16)上の、前記第1保温ブロック(18A)よりも炉奥側(S)に第1ダミーウェーハ(20A)が、前記第1保温ブロック(18A)と前記ウェーハ群(WF)との間に第2ダミーウェーハ(20B)が、前記第2保温ブロック(18B)と前記ウェーハ群(WF)との間に第3ダミーウェーハ(20C)が、前記第2保温ブロック(18B)よりも炉口側(H)に第4ダミーウェーハ(20D)が、それぞれ、その主面が前記炉芯管(12)の中心軸(X)に直交するように配置され、前記第1乃至第4ダミーウェーハ(20A,20B,20C,20D)は、Feの濃度が1×1011atoms/cm3未満であり、Ni及びCuの濃度がそれぞれ5×1010atoms/cm3未満であり、
前記蓋(12A)を閉め、
前記ガス導入口(12B)から前記炉芯管(12)内にガスを導入し、前記ガス排気口(12C)から前記ガスを排気しつつ、前記ヒーター(14)により前記炉芯管(12)を加熱することで、前記複数枚のシリコンウェーハに熱処理を施す、
横型熱処理炉を用いたシリコンウェーハの熱処理方法。
第1乃至第4ダミーウェーハ20A,20B,20C,20Dは、設置しなかった。第1保温ブロック18Aとウェーハ群WFとの距離、及び、第2保温ブロック18Bとウェーハ群WFとの距離は、ともに4.2mmとした。
第1及び第4ダミーウェーハ20A,20Dは設置せず、第2及び第3ダミーウェーハ20B,20Cのみを、各1枚設置した。第2ダミーウェーハ20Bと第1保温ブロック18Aとの距離、及び、第3ダミーウェーハ20Cと第2保温ブロック18Bとの距離は、0.1mmとした。第2ダミーウェーハ20Bとウェーハ群WFとの距離、及び、第3ダミーウェーハ20Cとウェーハ群WFとの距離は、ともに4.2mmとした。よって、第1保温ブロック18Aとウェーハ群WFとの距離、及び、第2保温ブロック18Bとウェーハ群WFとの距離は、0.1+1.2+4.2=5.5mmである。
第1乃至第4ダミーウェーハ20A,20B,20C,20Dを、各1枚設置した。第1及び第2ダミーウェーハ20A,20Bと第1保温ブロック18Aとの距離、及び、第3及び第4ダミーウェーハ20C,20Dと第2保温ブロック18Bとの距離は、0.1mmとした。第2ダミーウェーハ20Bとウェーハ群WFとの距離、及び、第3ダミーウェーハ20Cとウェーハ群WFとの距離は、ともに4.2mmとした。よって、第1保温ブロック18Aとウェーハ群WFとの距離、及び、第2保温ブロック18Bとウェーハ群WFとの距離は、0.1+1.2+4.2=5.5mmである。
第1乃至第4ダミーウェーハ20A,20B,20C,20Dを、各2枚設置した。第1保温ブロック18Aに最も近い第1及び第2ダミーウェーハ20A,20Bと第1保温ブロック18Aとの距離、及び、第2保温ブロック18Bに最も近い第3及び第4ダミーウェーハ20C,20Dと第2保温ブロック18Bとの距離は、0.1mmとした。隣接するダミーウェーハ間の距離も、0.1mmとした。ウェーハ群に最も近い第2ダミーウェーハ20Bとウェーハ群WFとの距離、及び、ウェーハ群WFに最も近い第3ダミーウェーハ20Cとウェーハ群WFとの距離は、ともに4.2mmとした。よって、第1保温ブロック18Aとウェーハ群WFとの距離、及び、第2保温ブロック18Bとウェーハ群WFとの距離は、(0.1+1.2)×2+4.2=6.8mmである。
第1乃至第4ダミーウェーハ20A,20B,20C,20Dを、各3枚設置した。第1保温ブロック18Aに最も近い第1及び第2ダミーウェーハ20A,20Bと第1保温ブロック18Aとの距離、及び、第2保温ブロック18Bに最も近い第3及び第4ダミーウェーハ20C,20Dと第2保温ブロック18Bとの距離は、0.1mmとした。隣接するダミーウェーハ間の距離も、0.1mmとした。ウェーハ群に最も近い第2ダミーウェーハ20Bとウェーハ群WFとの距離、及び、ウェーハ群WFに最も近い第3ダミーウェーハ20Cとウェーハ群WFとの距離は、ともに4.2mmとした。よって、第1保温ブロック18Aとウェーハ群WFとの距離、及び、第2保温ブロック18Bとウェーハ群WFとの距離は、(0.1+1.2)×3+4.2=8.1mmである。
第1乃至第4ダミーウェーハ20A,20B,20C,20Dを、各3枚設置した。第1保温ブロック18Aに最も近い第1及び第2ダミーウェーハ20A,20Bと第1保温ブロック18Aとの距離、及び、第2保温ブロック18Bに最も近い第3及び第4ダミーウェーハ20C,20Dと第2保温ブロック18Bとの距離は、0mmとした。隣接するダミーウェーハ間の距離は、0.1mmとした。ウェーハ群に最も近い第2ダミーウェーハ20Bとウェーハ群WFとの距離、及び、ウェーハ群WFに最も近い第3ダミーウェーハ20Cとウェーハ群WFとの距離は、ともに4.2mmとした。よって、第1保温ブロック18Aとウェーハ群WFとの距離、及び、第2保温ブロック18Bとウェーハ群WFとの距離は、(0.1+1.2)×3-0.1+4.2=8.0mmである。
熱処理の後、全てのシリコンウェーハのうち最も炉奥側のシリコンウェーハ及び最も炉口側のシリコンウェーハを「モニターウェーハ」として、これらのモニターウェーハのFe濃度をSPV(Surface Photo-Voltage)法により測定した。結果を図1に示した。
12 炉芯管
12A 蓋
12B ガス導入口
12C ガス排気口
14 ヒーター
16 ボート
16A ポケット
18S 第1保温ブロック
18H 第2保温ブロック
20A 第1ダミーウェーハ
20B 第2ダミーウェーハ
20C 第3ダミーウェーハ
20D 第4ダミーウェーハ
S 炉奥側(ガス流入側)
H 炉口側(ガス流出側)
WF ウェーハ群(複数枚のシリコンウェーハ)
X 炉芯管の中心軸
Claims (10)
- 横方向の中心軸を有する円筒形状の炉芯管と、前記炉芯管の周囲に位置し前記炉芯管を加熱するヒーターと、を有し、前記炉芯管の片方の端部には蓋が設けられ、前記炉芯管の他方の端部にはガス導入口が設けられ、前記炉芯管の前記蓋の付近の炉壁にガス排気口が設けられた横型熱処理炉を用意し、
前記炉芯管の前記蓋に近い方を炉口側とし、前記炉芯管の前記ガス導入口に近い方を炉奥側としたとき、前記蓋を開けて、前記炉芯管内に、以下の(A)~(C)の状態となるようにボートを配置し、
(A)前記ボート上に、主面が前記炉芯管の中心軸に直交するように複数枚のシリコンウェーハが並べられて、ウェーハ群を形成し、
(B)前記ボート上の、前記ウェーハ群よりも炉奥側に、前記ウェーハ群と離間して、前記炉芯管の中心軸と平行な軸を有する円柱形状の第1保温ブロックが配置され、前記ウェーハ群よりも炉口側に、前記ウェーハ群と離間して、前記炉芯管の中心軸と平行な軸を有する円柱形状の第2保温ブロックが配置され、
(C)前記ボート上の、前記第1保温ブロックよりも炉奥側に第1ダミーウェーハが、前記第1保温ブロックと前記ウェーハ群との間に第2ダミーウェーハが、前記第2保温ブロックと前記ウェーハ群との間に第3ダミーウェーハが、前記第2保温ブロックよりも炉口側に第4ダミーウェーハが、それぞれ、その主面が前記炉芯管の中心軸に直交するように配置され、前記第1乃至第4ダミーウェーハは、Feの濃度が1×1011atoms/cm3未満であり、Ni及びCuの濃度がそれぞれ5×1010atoms/cm3未満であり、
前記蓋を閉め、
前記ガス導入口から前記炉芯管内にガスを導入し、前記ガス排気口から前記ガスを排気しつつ、前記ヒーターにより前記炉芯管を加熱することで、前記複数枚のシリコンウェーハに熱処理を施す、
横型熱処理炉を用いたシリコンウェーハの熱処理方法。 - 前記炉芯管の中心軸の方向における、前記第1保温ブロックと前記ウェーハ群との距離、及び、前記第2保温ブロックと前記ウェーハ群との距離が、5mm以上である、請求項1に記載の横型熱処理炉を用いたシリコンウェーハの熱処理方法。
- 前記炉芯管の中心軸の方向における、前記第1保温ブロックと前記第1ダミーウェーハとの距離、前記第1保温ブロックと前記第2ダミーウェーハとの距離、前記第2保温ブロックと前記第3ダミーウェーハとの距離、及び前記第2保温ブロックと前記第4ダミーウェーハとの距離が、2mm以下である、請求項1又は2に記載の横型熱処理炉を用いたシリコンウェーハの熱処理方法。
- 前記炉芯管の中心軸の方向における、前記第1保温ブロックと前記第1ダミーウェーハとの距離、前記第1保温ブロックと前記第2ダミーウェーハとの距離、前記第2保温ブロックと前記第3ダミーウェーハとの距離、及び前記第2保温ブロックと前記第4ダミーウェーハとの距離が、0mmである、請求項3に記載の横型熱処理炉を用いたシリコンウェーハの熱処理方法。
- 前記第1乃至第4ダミーウェーハがシリコンウェーハである、請求項1~4のいずれか一項に記載の横型熱処理炉を用いたシリコンウェーハの熱処理方法。
- 前記第1乃至第4ダミーウェーハの厚みが1~5mmの範囲内である、請求項1~5のいずれか一項に記載の横型熱処理炉を用いたシリコンウェーハの熱処理方法。
- 前記第1乃至第4ダミーウェーハの直径が、前記第1及び第2保温ブロックの直径と等しい、請求項1~6のいずれか一項に記載の横型熱処理炉を用いたシリコンウェーハの熱処理方法。
- 前記第1及び第2保温ブロックが、Fe、Ni、及びCuの濃度のいずれかが1×1011atoms/cm3以上であるシリコンからなる、請求項1~7のいずれか一項に記載の横型熱処理炉を用いたシリコンウェーハの熱処理方法。
- 前記第1及び第2保温ブロックの直径が、前記複数枚のシリコンウェーハの直径と等しい、請求項1~8のいずれか一項に記載の横型熱処理炉を用いたシリコンウェーハの熱処理方法。
- 前記第1及び第2保温ブロックの、前記炉芯管の中心軸に沿った幅が、40~75mmの範囲内である、請求項1~9のいずれか一項に記載の横型熱処理炉を用いたシリコンウェーハの熱処理方法。
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