JP4290187B2 - 半導体ウェーハ熱処理用ボートの表面清浄化方法 - Google Patents
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Description
しかしながら、表面をCVD−SiCコーティングした半導体ウェーハ熱処理用ボート
を用いて、ウェーハの熱処理を行うと、CVD−SiC中の、遊離炭素(C)がウェーハと反応する。そして、ウェーハ表面にパーティクル状のSiCが反応成生物として付着する。このような、反応性生成物はウェーハの平坦性を劣化させるため、後にウェーハ上に形成される半導体デバイスの歩留まり低下の原因となるため好ましくない。
このため、反応成生物の付着を抑制するために、従来、ボートを熱酸化して、表面に100nm程度の酸化膜を形成している。しかし、酸化膜の形成によって、反応成生物は抑制されるが、酸化のソースガス等を供給源とするFeが酸化膜中に取り込まれ、ウェーハに対する金属汚染の原因となるという新たな問題が生じていた。そして、この問題を解決するために、ボートを不活性雰囲気にて長時間高温熱処理し、Fe等の金属元素を雰囲気中に外方拡散する方法が一般的であった。
少なくとも表面がSiCで形成される半導体ウェーハ熱処理用ボートの表面清浄化方法であって、
熱酸化により前記半導体ウェーハ熱処理用ボートの表面を酸化する工程と、
前記酸化する工程で形成された酸化膜の一部を残存させるように、エッチングして除去する工程を有することを特徴とする。
以下、本発明に係る半導体ウェーハ熱処理用ボートの表面清浄化方法について、シリコンウェーハ熱処理用ボートの場合を例にして、添付図面に基づき説明する。
図1(a)は、ボートがSi含浸SiC基材100で形成され、その表面にCVD−SiC102が堆積された半導体ウェーハの熱処理用ボートの一部である。
次に、図1(a)に示すボートに対し、図1(b)に示すように、1100℃〜1200℃程度の温度で、CVD−SiC102を熱酸化し、60nm〜300nm程度の酸化膜104をCVD−SiC表面に形成する。この酸化膜104は、後にウェーハを熱処理する際に、ウェーハにSiC付着物が生じることを防止する。この時、図2で示したように、酸化膜104の表面近傍には、酸化雰囲気中等から取り込まれた高濃度のFeを含有するFe汚染層120が存在する。
次に、図1(c)に示すように、ボートを0.1%〜1.0%程度の希HF水溶液中で2分〜15分間程度エッチングすることにより、ボート表面のFe汚染層120を除去する。この時、酸化膜104の一部は必ず残存させるようにする。
これに対し、本実施の形態によれば、金属汚染の除去を、2分〜15分間程度のウェットエッチングで実現可能である。よって、ボートの表面清浄化処理にかける時間が大幅に削減でき、大幅なコスト削減が実現可能である。
なぜなら、この範囲よりも低温であると、必要な酸化膜を得るのに要する酸化時間が長くなりすぎるからである。また、この範囲よりも高温であると、汚染層に取り込まれるFe濃度が高くなりすぎるからである。
図3に示すように、高濃度のFeは表面から約10nmの深さに存在しており、1200℃酸化の場合では、それ以上の深さにもやや高濃度のFeが存在していることがSIMSプロファイルから推測される。また、1100℃酸化の場合、表面から10nmの深さに高濃度のFeが存在し、それ以上の深さでは低濃度となる。このため、1200℃酸化および1100℃酸化の場合、10nm以上のエッチングで十分ウェーハへのFe汚染が低減でき、1200℃酸化の場合、さらに20nm以上のエッチングをすれば、より一層ウェーハへのFe汚染が低減することが可能だからである。
この結果からも、本実施の形態により、簡便にボート表面のFe等の金属汚染を低減することが可能であることが分かる。
その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全ての半導体熱処理用ボートの表面清浄化方法は、本発明の範囲に包含される。
例えば、本実施の形態においては、Si含浸SiC基材で形成され、その表面にCVD−SiCが堆積された半導体ウェーハの熱処理用ボートを例にして説明した。しかし、例えば、Siを含浸しないSiC基材のボートであっても、本発明を適用することが可能である。
また、汚染層を除去する工程において、希HF水溶液をエッチング液として用いたが、酸化膜をエッチング可能なエッチング液であれば、弗化アンモニウム等、その他のエッチング液を適用しても構わない。さらに、酸化膜をエッチング可能なプロセスであれば、例えば、ドライエッチングによることも可能である。
以上のような表面清浄化処理を行ったボートに、50枚のシリコンウェーハを積載し、アルゴンガス雰囲気中で、1200℃、1時間の熱処理を実施した。熱処理後に3枚のシリコンウェーハの、ボートによるウェーハ支持位置の平均Fe濃度をSPV(Surface Photo Voltage)法により測定した。測定結果は図5に示す。
なお、アルゴンガス雰囲気、1200℃の条件は、一般に、従来の外方拡散の熱処理によく使用される熱処理条件である。
そして、比較例として、HF水溶液によるエッチングを行わないボートについても同様の実験を行った。
加えて、上記比較例として、HF水溶液によるエッチングを行わないボートについては、アルゴンガス雰囲気、1200℃、1時間の熱処理を、1回以上、複数回行ったボートに、シリコンウェーハを搭載して、さらにアルゴンガス雰囲気中、1200℃1時間の熱処理を行う実験も行った。そして、それぞれの熱処理後にシリコンウェーハの、ボートによるウェーハ支持位置の平均Fe濃度をSPV(Surface Photo Voltage)法により測定し変化をモニタした。測定結果は図6に示す。
図6から明らかなように、比較例については、熱処理回数6回で、実施例の場合のFe濃度と同等な結果が得られる。換言すれば、本発明を適用することにより、従来のFe汚染層除去方法である高温熱処理を、アルゴン雰囲気、1200℃、5時間で行う場合に匹敵するFe汚染層除去効果が得られることが判明した。実施例における、エッチング時間は2分間であることからしても、本発明の適用により、半導体ウェーハ熱処理用ボートの表面清浄化に要する時間を大幅に削減できることが実施例により確認された。
102 CVD−SiC
104 酸化膜
120 Fe汚染層
Claims (4)
- 少なくとも表面がSiCで形成される半導体ウェーハ熱処理用ボートの表面清浄化方法であって、
熱酸化により前記半導体ウェーハ熱処理用ボートの表面を酸化する工程と、
前記酸化する工程で形成された酸化膜の一部を残存させるように、エッチングして除去する工程を有することを特徴とする半導体ウェーハ熱処理用ボートの表面清浄化方法。 - 前記除去する工程がHF水溶液をエッチング液として行われることを特徴とする請求項1記載の半導体ウェーハ熱処理用ボートの表面清浄化方法。
- 前記酸化膜の一部を残存させるように、エッチングして除去する工程において、10nm以上の酸化膜を除去することを特徴とする請求項1または請求項2記載の半導体ウェーハ熱処理用ボートの表面清浄化方法。
- 前記HF水溶液を用いたエッチングは、前記半導体ウェーハ熱処理用ボートをHF水溶液中に浸漬させて行うことを特徴とする請求項2または請求項3記載の半導体ウェーハ熱処理用ボートの表面清浄化方法。
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