JP4998246B2 - 半導体基板支持治具及びその製造方法。 - Google Patents
半導体基板支持治具及びその製造方法。 Download PDFInfo
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Description
本発明は、半導体ウエーハ等の被処理基板を熱処理する際に使用する半導体基板支持治具に関する。
半導体単結晶シリコン（以下、単にシリコンということがある）等の単結晶インゴットからウエーハを切出してから半導体デバイスを製造するまでの間には、ウエーハの加工プロセスから素子の形成プロセスまで多数の工程が介在する。それらの工程の一つに熱処理工程がある。この熱処理工程は、ウエーハ表層での無欠陥層の形成、酸素析出物の形成によるゲッタリング層の形成、酸化膜の形成、不純物拡散等の目的で行われ、非常に重要なプロセスである。
このような熱処理工程で用いられる熱処理炉、例えば、酸化や不純物拡散に用いられる拡散炉（酸化・拡散装置）としては、現在、ウエーハの大口径化に伴い、ウエーハを水平に保持した状態で複数のウエーハを同時に熱処理する縦型の熱処理炉が主に用いられている（例えば特許文献１参照）。縦型熱処理炉では、通常、複数のウエーハを保持するための熱処理用ボートが用いられている。このような複数のウエーハに同時に熱処理を行う熱処理炉は、バッチ式の熱処理装置と言われている。
図５は、縦型熱処理炉の一例を示す概略図である。縦型熱処理炉５０の反応室５１の内部に搬入された熱処理用ボート５３には多数のウエーハＷが水平に支持されている。熱処理の際には、ウエーハＷは、反応室５１の周囲に設けられたヒータ５２によって加熱されることになる。熱処理中、反応室５１にはガス導入管５４を介してガスが導入され、上方から下方に向かって流れてガス排気管５５から外部に排出される。使用するガスは熱処理の目的によって異なるが、主としてＨ２、Ｎ２、Ｏ２、Ａｒ等が用いられる。不純物拡散の場合には、これらのガスを不純物化合物ガスのキャリアガスとしても使用する。
縦型熱処理用ボート５３におけるウエーハ支持部は種々の形状が採用されており、円柱形の支柱に凹み状の溝を設けることで半円形にした支持部、幅の広い角柱形状の支柱に凹み状の溝を設けることで長方形にした支持部等がある。
ボートの材質に関しては、例えばシリコンウエーハ用としては、シリコンウエーハの汚染を防ぐため、通常、石英（ＳｉＯ２）、炭化珪素（ＳｉＣ）、シリコン（Ｓｉ）等の材料が使用されている。例えば、１０００℃を超えるような高温熱処理工程では、石英（ＳｉＯ２）製のボートよりも耐熱性が高いＳｉＣやＳｉ製のボートが使用されている。特にＳｉＣ製のボートは、ＣＶＤ−ＳｉＣコートを施すことにより熱処理中に発生する金属汚染をより低減させることができることから多く使用されている。
しかし、ＣＶＤ−ＳｉＣコートのＳｉＣ膜の表層部のＦｅの金属汚染濃度が高い場合があり、ウェーハを載せて熱処理を行う際に、Ｆｅの金属汚染転写が起こることがある。
この金属汚染転写は、熱処理用ボート表面に酸化膜を形成することにより防ぐことができる。しかしながら、酸化膜付きのボートにウェーハを載置してアルゴン雰囲気中で熱処理を行うと、Ｆｅの金属汚染転写量は低減するが、酸化膜によってシリコンウェーハの裏面が荒れてしまうことがあった。
この金属汚染転写は、熱処理用ボート表面に酸化膜を形成することにより防ぐことができる。しかしながら、酸化膜付きのボートにウェーハを載置してアルゴン雰囲気中で熱処理を行うと、Ｆｅの金属汚染転写量は低減するが、酸化膜によってシリコンウェーハの裏面が荒れてしまうことがあった。
また、金属汚染転写のほかにも、熱処理用ボートは、その形状やシリコンウェーハ等の支持方法によってはシリコンウェーハにスリップが発生してしまうため、高度な加工技術が必要となる。その他にも、溝表面形状、清浄度、コスト、耐久性等の要素を満たさなければならないが、部材メーカーによって得意分野が異なるため、全ての要素を充足する熱処理用ボートの製造は難しいという問題があった。
そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、アルゴン等を用いた熱処理を行う際の、シリコンウェーハへのＦｅ汚染転写と、シリコンウェーハ裏面の面荒れの両方を抑制することができる半導体基板支持治具及びその製造方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明は、半導体基板の熱処理を行う際に前記半導体基板を支持する半導体基板支持治具であって、前記半導体基板支持治具は、少なくとも基材と該基材の表面に薄膜が形成されたものであり、前記薄膜の材料は、前記基材の材料とは異なった材料であって、少なくとも、前記半導体基板支持治具が前記半導体基板を支持する際に接触する部分は、前記薄膜が、形成されていないものであることを特徴とする半導体基板支持治具を提供する。
また、本発明は、半導体基板の熱処理を行う際に前記半導体基板を支持する半導体基板支持治具の製造方法であって、少なくとも、半導体基板支持治具の基材を準備する工程と、該基材の表面に、該基材の材料と異なる材料の薄膜を形成する工程とを有し、前記薄膜形成工程では、前記半導体基板支持治具が前記半導体基板を支持する際に接触する部分は、前記薄膜が形成されていないようにすることを特徴とする半導体基板支持治具の製造方法を提供する。
このような半導体基板支持治具およびその製造方法であれば、半導体基板を支持する際に接触する部分に、酸化膜等が形成されていないため、シリコンウェーハを載置して熱処理する際に、シリコンウェーハ裏面と酸化膜等が接触せず、シリコンウェーハ裏面が荒れるのを許容範囲内に抑えることができる。
さらに、接触部分以外には酸化膜等が形成されており、半導体基板支持治具の基材に、酸化膜等が形成されていないものよりも、シリコンウェーハへのＦｅの金属汚染転写量を大幅に低減することができる半導体基板支持治具とできる。
さらに、接触部分以外には酸化膜等が形成されており、半導体基板支持治具の基材に、酸化膜等が形成されていないものよりも、シリコンウェーハへのＦｅの金属汚染転写量を大幅に低減することができる半導体基板支持治具とできる。
そして、本発明の半導体基板支持治具は、ウェーハの支持方法等や熱処理用ボートのＦｅ汚染レベルに比較的左右されず、上述の効果を発揮できるため、スリップ特性の良さを重視して熱処理用ボートを選択することができる。
このとき、前記半導体基板支持治具の基材が、炭化珪素、珪素、炭化珪素によるＣＶＤコーティングが施された炭化珪素、炭化珪素によるＣＶＤコーティングが施された炭素、炭化珪素によるＣＶＤコーティングが施された珪素のいずれかであり、かつ、前記薄膜が酸化珪素膜、窒化珪素膜、酸窒化珪素膜のいずれかである半導体基板支持治具とすることができる。
本発明において、半導体基板支持治具の基材の材料はこれらの中から適宜選択することができ、これらは耐熱性が高く、Ｆｅ等の金属汚染転写量が比較的少ないため、本発明に好適である。また、本発明の薄膜については、純度が高く、薄膜の形成方法に好適な材料を選択することができる。
上記いずれかの材料の薄膜であれば、たとえ基材がＦｅ汚染されていても、治具製造時の熱処理の際にＦｅ拡散速度が大きく、半導体基板支持治具表面のＦｅ汚染濃度が低くなりやすいため、シリコンウェーハ等の半導体基板へのＦｅの金属汚染転写量を効果的に低減することができる。
上記いずれかの材料の薄膜であれば、たとえ基材がＦｅ汚染されていても、治具製造時の熱処理の際にＦｅ拡散速度が大きく、半導体基板支持治具表面のＦｅ汚染濃度が低くなりやすいため、シリコンウェーハ等の半導体基板へのＦｅの金属汚染転写量を効果的に低減することができる。
また、本発明に係る半導体基板支持治具は、縦型熱処理炉用ボート、縦型熱処理炉用ボートのウェーハ支持部に、脱着可能に載置されている支持補助部材、縦型熱処理炉用リングボートのリング状ウェーハ支持治具のいずれかであるものとすることができる。
本発明の半導体基板支持治具であれば、形状等の異なる半導体基板支持治具であっても、シリコンウェーハへのＦｅの金属汚染転写や裏面の面荒れを、同様に抑制できるため、これらの種々の治具に適用できる。そして、スリップ特性の良さを重点に半導体基板支持治具を選ぶことができ、たとえばシリコンウェーハの大きさ等に合わせてスリップ特性の良いものを選択することができる。
さらに、前記半導体基板支持治具が、アルゴンガスを含む雰囲気において１１００℃〜１３５０℃でシリコンウェーハに熱処理を施しアニールする際に、前記シリコンウェーハを載置するものであることを特徴とする半導体基板支持治具とすることができる。
本発明の半導体基板支持治具は、シリコンウェーハをアルゴンアニールする際に、利用することができる。
本発明の半導体基板支持治具に、シリコンウェーハを載置してアルゴンアニールした場合、シリコンウェーハへのＦｅ汚染転写と、裏面の面荒れを抑制することができるため、良好なアニールウェーハを作製することができる。
本発明の半導体基板支持治具に、シリコンウェーハを載置してアルゴンアニールした場合、シリコンウェーハへのＦｅ汚染転写と、裏面の面荒れを抑制することができるため、良好なアニールウェーハを作製することができる。
本発明の製造方法では、前記薄膜を形成する工程を、少なくとも、準備された前記基材全面に酸化珪素膜または酸窒化珪素膜を形成し、該基材に半導体基板を載置し、非酸化性雰囲気において１１００℃〜１３５０℃で１時間以上熱処理を施すことにより、前記半導体基板支持治具が前記半導体基板を支持する際に接触する部分は、前記酸化珪素膜または酸窒化珪素膜を除去することで、前記薄膜を形成されていないようにすることができる。
また、前記薄膜を形成する工程を、少なくとも、準備された前記基材全面に酸化珪素膜、窒化珪素膜、酸窒化珪素膜のいずれかを形成し、該基材の前記半導体基板支持治具が前記半導体基板を支持する際に接触する部分を、フッ化水素酸を含む水溶液で処理することにより、前記半導体基板支持治具が前記半導体基板を支持する際に接触する部分は、前記薄膜を形成されていないようにすることもできる。
これらのような方法によれば、半導体基板を載置するときに半導体基板支持治具と接触する部分の酸化膜を比較的容易にかつ確実に除去でき、本発明の治具の薄膜を形成することができる。
前記薄膜を形成する工程を、少なくとも、準備された前記基材の表面に、前記半導体基板支持治具が前記半導体基板を支持する際に接触する部分をマスキングしてコーティングをすることにより、前記半導体基板支持治具が前記半導体基板を支持する際に接触する部分は、前記薄膜を形成されていないようにすることもできる。
このような方法によれば、半導体基板支持治具が半導体基板を支持するときに接触する部分にマスキングをした後に、コーティングするため、半導体基板支持治具の基材表面の該接触部分にはコーティングされず、本発明の治具の薄膜を形成することができる。
以上のように、本発明の半導体基板支持治具およびその製造方法によれば、半導体基板を支持するときの接触部分以外には酸化膜等の薄膜が形成されているため、基材からシリコンウェーハへのＦｅ汚染転写量を許容範囲内に抑制することができ、また、該接触部分には、酸化膜等が形成されていないため、シリコンウェーハ裏面の面荒れを効率的に防止することができる。
さらに、本発明の半導体基板支持治具は、上述の効果が、その形状等や熱処理用ボートの金属汚染のレベルに比較的左右されないため、スリップ特性等のその他の都合の良さを重視して熱処理用ボートを選択することができる。
さらに、本発明の半導体基板支持治具は、上述の効果が、その形状等や熱処理用ボートの金属汚染のレベルに比較的左右されないため、スリップ特性等のその他の都合の良さを重視して熱処理用ボートを選択することができる。
熱処理用ボートにシリコンウェーハを載置して熱処理を施す際に、シリコンウェーハにＦｅの金属汚染転写が起こることがあった。更に、それを防止するために熱処理用ボートの表面に酸化膜等を形成した場合に、酸化膜等によってシリコンウェーハの裏面が荒れてしまう問題があった。
そこで、本発明者が、上記問題解決のために鋭意研究を行ったところ、以下のことを見出した。
まず、熱処理用ボートの表面に炭化珪素のＣＶＤコーティングを施したとしても、コーティング炉の清浄度が低いと、コーティングされた表層部のＦｅ汚染度が高くなる。これを長時間空焼きしても、炭化珪素ではＦｅの拡散速度が遅く、汚染濃度が減少しにくい。それに対し、酸化膜等をその表面に形成するとＦｅの拡散速度が増大し、空焼きを長時間行うことでＦｅ汚染が外方拡散し、熱処理用ボートのＦｅの汚染濃度が低くなることにより、シリコンウェーハへのＦｅ汚染転写量が低減する。しかし、この酸化膜等とシリコンウェーハが接触することにより、シリコンウェーハの裏面が面荒れしてしまうという問題があった。
まず、熱処理用ボートの表面に炭化珪素のＣＶＤコーティングを施したとしても、コーティング炉の清浄度が低いと、コーティングされた表層部のＦｅ汚染度が高くなる。これを長時間空焼きしても、炭化珪素ではＦｅの拡散速度が遅く、汚染濃度が減少しにくい。それに対し、酸化膜等をその表面に形成するとＦｅの拡散速度が増大し、空焼きを長時間行うことでＦｅ汚染が外方拡散し、熱処理用ボートのＦｅの汚染濃度が低くなることにより、シリコンウェーハへのＦｅ汚染転写量が低減する。しかし、この酸化膜等とシリコンウェーハが接触することにより、シリコンウェーハの裏面が面荒れしてしまうという問題があった。
そこで本発明者らは、熱処理用ボートがシリコンウェーハを支持する際に接触する部分には、酸化膜等を形成してない状態にすることにより、シリコンウェーハの裏面の面荒れを抑制し、また、その他の部分は酸化膜等を形成することで、シリコンウェーハへのＦｅ汚染転写量を許容量範囲内に抑えることができるということを見出し、本発明を完成させた。
以下、本発明の半導体基板支持治具について、詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
まず、本発明の半導体基板支持治具は、その基材として炭化珪素、珪素、炭化珪素によるＣＶＤコーティングが施された炭化珪素、炭化珪素によるＣＶＤコーティングが施された炭素、炭化珪素によるＣＶＤコーティングが施された珪素のいずれかを用いることができる。これらが基材である半導体基板支持治具であれば、耐熱性が高い上にシリコンウェーハを熱処理する際、比較的Ｆｅ汚染転写量の少ない熱処理が可能であるため本発明の半導体基板支持治具に好適である。
さらに、本発明の半導体基板支持治具は、半導体基板を支持する際に接触する部分以外の部分に、基材の材料とは異なった材料の薄膜が形成されており、特に酸化珪素膜、窒化珪素膜、酸窒化珪素膜のいずれかが形成されているのが好ましい。
前記薄膜が形成されていることにより、シリコンウェーハへのＦｅ汚染転写量をさらに抑制することができる。また、本発明の半導体基板支持治具であればシリコンウェーハを支持する際に、シリコンウェーハと接触しないため、熱処理の際のシリコンウェーハの裏面の面荒れが抑制される。
前記薄膜が形成されていることにより、シリコンウェーハへのＦｅ汚染転写量をさらに抑制することができる。また、本発明の半導体基板支持治具であればシリコンウェーハを支持する際に、シリコンウェーハと接触しないため、熱処理の際のシリコンウェーハの裏面の面荒れが抑制される。
また、本発明の半導体基板支持治具は、前記接触部分の近傍についても酸化膜等が形成されていないものとすることができる。シリコンウェーハと酸化膜等が離れているほど、シリコンウェーハの裏面が荒れにくいが、半導体基板支持治具の基材からのＦｅ汚染転写量が増加してしまう可能性がある。このため、基材のＦｅ汚染レベルにもよるが、前記接触部分および前記接触部分から０．２ｍｍ幅以上、好ましくは０．５ｍｍ幅程度の領域を、酸化膜等が形成されていない半導体基板支持治具とすることで、シリコンウェーハの裏面の面荒れとＦｅ汚染転写の両方を、効率的に抑制することができる。
なお、本発明の半導体支持治具の製造方法としては、例えば、炭化珪素等を熱処理用ボートとして成形したものに、炭化珪素をＣＶＤコーティングすることで、半導体支持治具の基材を準備する。
次に、前記基材をフッ化水素水溶液で洗浄してから、熱酸化により約５００ｎｍ厚の酸化珪素膜を形成する。そして、前記基材のすべての溝にシリコンウェーハを載置し、非酸化雰囲気（例えばアルゴン雰囲気）において１１００℃〜１３５０℃で１時間以上熱処理を行うことで、少なくとも、該熱処理の間シリコンウェーハと接触している部分は酸化珪素膜が除去される。
以上の方法で、本発明の半導体基板支持治具が製造されるが、製造方法としては、上述の方法に限られない。
次に、前記基材をフッ化水素水溶液で洗浄してから、熱酸化により約５００ｎｍ厚の酸化珪素膜を形成する。そして、前記基材のすべての溝にシリコンウェーハを載置し、非酸化雰囲気（例えばアルゴン雰囲気）において１１００℃〜１３５０℃で１時間以上熱処理を行うことで、少なくとも、該熱処理の間シリコンウェーハと接触している部分は酸化珪素膜が除去される。
以上の方法で、本発明の半導体基板支持治具が製造されるが、製造方法としては、上述の方法に限られない。
本発明の治具の薄膜の形成方法としては、例えば、酸化膜等形成後に前記接触部分をフッ化水素水溶液で処理することにより、前記接触部分の酸化膜等を除去する方法や、または酸化膜等形成前に前記接触部分をマスキングして、酸化膜等をコーティングすることによって酸化膜等が前記接触部分に形成されないようにする方法によることもできる。
ここで、本発明を適用できる半導体基板支持治具の形状について詳細に説明する。
まず、本発明に係る半導体基板支持治具の第１実施形態について図１を参照しながら説明する。図１は本発明に係る半導体基板支持治具の第１実施形態である、縦型熱処理炉用ボートのウェーハ支持部に、脱着可能に載置されている支持補助部材の概略図である。
まず、本発明に係る半導体基板支持治具の第１実施形態について図１を参照しながら説明する。図１は本発明に係る半導体基板支持治具の第１実施形態である、縦型熱処理炉用ボートのウェーハ支持部に、脱着可能に載置されている支持補助部材の概略図である。
この熱処理用ボート１１は、４本の支柱１４（１本のみ図示）と、各支柱１４の両端部に連結した一対の板状部材（図示せず）とを有している。各支柱１４には、それぞれ同じ高さの位置に多数のスリット（第１の溝）１７が等間隔で形成されており、スリット１７間の凸部がウエーハの間接的な支持部１２として作用する。そして、この熱処理用ボート１１では、各支柱１４の支持部１２に支持補助部材１３が着脱可能に装着される。ウエーハを熱処理する際には、各支柱１４の同じ高さの支持部１２に装着した支持補助部材１３上にウエーハを載置することによりウエーハを水平に支持することができる。第１実施形態ではこの支持補助部材１３が本発明の半導体基板支持治具としてウェーハを支持する。
支持補助部材１３についてさらに詳しく説明する。支持補助部材１３の下面には、図１に見られるように、支持部１２の上面の形状（長方形）に合致したガイド手段１５が設けられている。このようなガイド手段１５により支持補助部材１３が支持部１２に対して位置決めされて装着することができる。
また、支柱本体には、支持部１２の上面側に支持補助部材１３の厚さに相当する溝（第２の溝）１６が設けられている。従って、支持補助部材１３を、ガイド手段１５により支持部１２に合わせるとともに支柱本体の溝１６に嵌め込むことにより、支柱１４の支持部１２だけでなく本体に対しても位置決めされ、安定して装着することができる。
また、支柱本体には、支持部１２の上面側に支持補助部材１３の厚さに相当する溝（第２の溝）１６が設けられている。従って、支持補助部材１３を、ガイド手段１５により支持部１２に合わせるとともに支柱本体の溝１６に嵌め込むことにより、支柱１４の支持部１２だけでなく本体に対しても位置決めされ、安定して装着することができる。
この場合、本発明では、支持補助部材１３の上面のウェーハと接触する部分の薄膜が形成されていないものとされる。一方、このウェーハとの接触部およびその近傍以外は、基材の材料とは異なる薄膜が形成されている。
第１実施形態の場合、酸化膜等は半導体基板支持治具である支持補助部材１３のみならず、熱処理用ボート全体に形成することが好ましい。支持補助部材１３のみに本発明の薄膜を形成するよりも、本体も含めて全体に形成することで、熱処理用ボート自体のＦｅ汚染濃度が低くなるため、シリコンウェーハへのＦｅ汚染転写量がさらに抑制される。
次に、図２は本発明に係る半導体基板支持治具の第２実施形態である、縦型熱処理炉用ボート本体が半導体基板支持治具である場合の概略図である。
第１実施形態との違いは、熱処理用ボートの各支柱に形成されたスリット自体が、ウェーハを支持することである。
図２（Ａ）（Ｂ）はそれぞれ一例を示している。（Ａ）の方は、半円柱形状の支柱２４に凹み状のスリット２１を設けることで半円形の支持部２２を形成したものである。一方、（Ｂ）の方は、（Ａ）のものよりもウエーハＷの中心に近い箇所を支持するために幅の広い角柱形状の支柱２５に凹み状のスリット２１を設けて長方形の支持部２３を形成したものである。
第１実施形態との違いは、熱処理用ボートの各支柱に形成されたスリット自体が、ウェーハを支持することである。
図２（Ａ）（Ｂ）はそれぞれ一例を示している。（Ａ）の方は、半円柱形状の支柱２４に凹み状のスリット２１を設けることで半円形の支持部２２を形成したものである。一方、（Ｂ）の方は、（Ａ）のものよりもウエーハＷの中心に近い箇所を支持するために幅の広い角柱形状の支柱２５に凹み状のスリット２１を設けて長方形の支持部２３を形成したものである。
そして、本発明では支持部２２、２３の上面の少なくとも処理されるウェーハと接触する部分の薄膜が形成されていないものとされる。一方、このウェーハとの接触部およびその近傍以外は、基材の材料とは異なる薄膜が形成されている。
第２実施形態の場合、半円形状の支持部を有する（Ａ）では、ウェーハ支持時の接触領域が少ないため本発明の薄膜により覆われる部分が広く、熱処理の際のシリコンウェーハへのＦｅ汚染転写量が少ない。
長方形の支持部を有する（Ｂ）では、ウェーハＷの中心に近い箇所を支持できるため、スリップ転位の少ない熱処理を行うことができる。
長方形の支持部を有する（Ｂ）では、ウェーハＷの中心に近い箇所を支持できるため、スリップ転位の少ない熱処理を行うことができる。
次に、図３，４は本発明に係る半導体基板支持治具の第３実施形態である、縦型熱処理炉用リングボートのリング状ウェーハ支持治具の概略図である。
第１実施形態との違いは、シリコンウェーハの支持部の形状がリング状になっている点である。
第１実施形態との違いは、シリコンウェーハの支持部の形状がリング状になっている点である。
支柱の支持部上に、図３に示すようなリング状のウェーハ支持治具３１を載せ、このウェーハ支持治具３１を介してウエーハＷを支持するものであり、このウェーハ支持治具３１が本発明の半導体基板支持治具である。直径（例えば３００ｍｍ）の大きいシリコンウエーハを熱処理する場合、ウエーハＷをリング状のウェーハ支持治具３１を介して支持すれば、ウェーハ支持治具３１とウエーハＷとの接触面積が大きくなるので、荷重が分散され、スリップ転位の発生を抑制する効果が得られる。
このようなリング状ウェーハ支持治具３１の場合、図３に示すようにウェーハ支持治具３１の一部にウエーハ保持装置のアームを通過させる為の空間（切り欠き部）３２が形成されている。すなわち、このようなウエーハ保持装置は、ウエーハＷの裏面（下面）側を吸着またはすくい上げ、図４に示すようにウエーハＷの表面（上面）側を上にした状態でウェーハ支持治具３１上に上方から載置するため、アーム４１がウェーハ支持治具３１に触れないように切り欠き部３２が形成されている。
そして、本発明ではリング状ウェーハ支持治具３１の上面の、少なくとも処理されるウェーハと接触する部分の薄膜が形成されていないものとされる。一方、このウェーハとの接触部およびその近傍以外は、基材の材料とは異なる薄膜が形成されている。
第３実施形態の場合も第１実施形態と同様に、熱処理用ボート本体についても酸化膜等を形成することで、シリコンウェーハへのＦｅ汚染転写量がさらに抑制される。
以上のような本発明の半導体基板支持治具は、例えば、シリコンウェーハをアルゴン雰囲気でアニールする際に、シリコンウェーハを支持することに使用できる。アルゴンアニールを行う際、本発明の半導体基板支持治具によりシリコンウェーハを支持することで、Ｆｅ汚染転写量が許容範囲内に抑えられ、裏面の面荒れも防止することができる。
以下、本発明を実施例、比較例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれに限定されない。
（実施例）
まず、本発明の半導体基板支持治具を以下のように製造した。
炭化珪素の粉末と炭素の粉末から形成された成形体の、空隙部分にシリコンを溶融含浸させた反応焼結体炭化珪素を用いて、縦型熱処理装置用ボートを作製し、さらに該ボートにＣＶＤコーティングを施し炭化珪素を厚さ約５０μｍコーティングすることで、半導体基板支持治具の基材を準備した。
（実施例）
まず、本発明の半導体基板支持治具を以下のように製造した。
炭化珪素の粉末と炭素の粉末から形成された成形体の、空隙部分にシリコンを溶融含浸させた反応焼結体炭化珪素を用いて、縦型熱処理装置用ボートを作製し、さらに該ボートにＣＶＤコーティングを施し炭化珪素を厚さ約５０μｍコーティングすることで、半導体基板支持治具の基材を準備した。
次に、前記基材をフッ化水素水溶液で洗浄し、熱酸化することにより、約５００ｎｍ厚の酸化珪素膜を前記基材表面全面に形成した。
さらに、前記基材のすべての溝に直径３００ｍｍのシリコンウェーハを９５枚載置して、アルゴン雰囲気において１２００℃で１００時間の熱処理をおこなった。
これにより、シリコンウェーハとの接触部分および該接触部分から０．５ｍｍ幅の酸化珪素膜が除去され、本発明の半導体基板支持治具を製造した。
さらに、前記基材のすべての溝に直径３００ｍｍのシリコンウェーハを９５枚載置して、アルゴン雰囲気において１２００℃で１００時間の熱処理をおこなった。
これにより、シリコンウェーハとの接触部分および該接触部分から０．５ｍｍ幅の酸化珪素膜が除去され、本発明の半導体基板支持治具を製造した。
このようにして製造された半導体基板支持治具の品質を調べるために、前記半導体基板支持治具に直径３００ｍｍのシリコンウェーハを載置して、アルゴン雰囲気において１２００℃で１時間の熱処理を行った。
この熱処理されたシリコンウェーハを、ＳＰＶ法（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｐｈｏｔｏ Ｖｏｌｔａｇｅ法）により測定したＦｅ濃度は、最大値４×１０１１（ａｔｏｍｓ／ｃｍ３）、平均値３×１０１０（ａｔｏｍｓ／ｃｍ３）と許容範囲内に抑えられていた。
また、前記熱処理されたシリコンウェーハの裏面を、ＫＬＡ ＴＥＮＣＯＲ社のＳＰ−１を用いてＤＷＮモードのＨｉｇｈ−Ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ条件で測定したところ前記半導体基板支持治具との接触部周辺のＨａｚｅ値は０．０６ｐｐｍ以下であり、面荒れは発生しなかった。
この熱処理されたシリコンウェーハを、ＳＰＶ法（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｐｈｏｔｏ Ｖｏｌｔａｇｅ法）により測定したＦｅ濃度は、最大値４×１０１１（ａｔｏｍｓ／ｃｍ３）、平均値３×１０１０（ａｔｏｍｓ／ｃｍ３）と許容範囲内に抑えられていた。
また、前記熱処理されたシリコンウェーハの裏面を、ＫＬＡ ＴＥＮＣＯＲ社のＳＰ−１を用いてＤＷＮモードのＨｉｇｈ−Ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ条件で測定したところ前記半導体基板支持治具との接触部周辺のＨａｚｅ値は０．０６ｐｐｍ以下であり、面荒れは発生しなかった。
（比較例１）
実施例で準備した半導体基板支持治具の基材、すなわち本発明の薄膜形成前の基材をフッ化水素水溶液で洗浄してから、前記基材の溝にシリコンウェーハを載置せずに、アルゴン雰囲気において１２００℃で１００時間の空焼きを行った。
実施例で準備した半導体基板支持治具の基材、すなわち本発明の薄膜形成前の基材をフッ化水素水溶液で洗浄してから、前記基材の溝にシリコンウェーハを載置せずに、アルゴン雰囲気において１２００℃で１００時間の空焼きを行った。
このようにして製造された半導体基板支持治具の品質を調べるために、前記半導体基板支持治具に直径３００ｍｍのシリコンウェーハを載置して、アルゴン雰囲気において１２００℃で１時間の熱処理を行った。
この熱処理されたシリコンウェーハ裏面の、前記半導体基板支持治具との接触部周辺のＨａｚｅ値は０．０６ｐｐｍ以下と面荒れは発生しなかったが、ＳＰＶ法により測定したＦｅ濃度が、最大値２×１０１２（ａｔｏｍｓ／ｃｍ３）、平均値３×１０１１（ａｔｏｍｓ／ｃｍ３）と高い値となった。
この熱処理されたシリコンウェーハ裏面の、前記半導体基板支持治具との接触部周辺のＨａｚｅ値は０．０６ｐｐｍ以下と面荒れは発生しなかったが、ＳＰＶ法により測定したＦｅ濃度が、最大値２×１０１２（ａｔｏｍｓ／ｃｍ３）、平均値３×１０１１（ａｔｏｍｓ／ｃｍ３）と高い値となった。
（比較例２）
実施例で準備した半導体支持治具の基材、すなわち本発明の薄膜形成前の基材を、フッ化水素水溶液で洗浄してから、酸化することにより、約５００ｎｍ厚の酸化珪素膜を前記基材表面全面に形成した。
このようにして製造された半導体基板支持治具の品質を調べるために、前記半導体支持治具に直径３００ｍｍのシリコンウェーハを載置して、アルゴン雰囲気において１２００℃で１時間の熱処理を行った。
この該熱処理されたシリコンウェーハの、ＳＰＶ法により測定したＦｅ濃度が、最大値１×１０１１（ａｔｏｍｓ／ｃｍ３）、平均値２×１０１０（ａｔｏｍｓ／ｃｍ３）と低い値であったが、シリコンウェーハ裏面の前記半導体基板支持治具との接触部周辺のＨａｚｅ値は０．５ｐｐｍ以上と強い面荒れが発生した。
実施例で準備した半導体支持治具の基材、すなわち本発明の薄膜形成前の基材を、フッ化水素水溶液で洗浄してから、酸化することにより、約５００ｎｍ厚の酸化珪素膜を前記基材表面全面に形成した。
このようにして製造された半導体基板支持治具の品質を調べるために、前記半導体支持治具に直径３００ｍｍのシリコンウェーハを載置して、アルゴン雰囲気において１２００℃で１時間の熱処理を行った。
この該熱処理されたシリコンウェーハの、ＳＰＶ法により測定したＦｅ濃度が、最大値１×１０１１（ａｔｏｍｓ／ｃｍ３）、平均値２×１０１０（ａｔｏｍｓ／ｃｍ３）と低い値であったが、シリコンウェーハ裏面の前記半導体基板支持治具との接触部周辺のＨａｚｅ値は０．５ｐｐｍ以上と強い面荒れが発生した。
以上のように、本発明の半導体基板支持治具およびその製造方法であれば、実施例と比較例１、２を比較してわかるように、アニールの際におこるシリコンウェーハの面荒れと、Ｆｅ汚染転写の両方を効果的に抑制できる。
また、本発明は様々な半導体基板支持治具に適用可能であるため、スリップ特性のよい熱処理用ボートを利用することで、その汚染レベルも低減させた、良質なアニールウェーハの製造に用いることができる。
また、本発明は様々な半導体基板支持治具に適用可能であるため、スリップ特性のよい熱処理用ボートを利用することで、その汚染レベルも低減させた、良質なアニールウェーハの製造に用いることができる。
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
１１…熱処理用ボート、 １２…支持部 １３…支持補助部材、 １４…支柱、
１５…ガイド手段、 １６…支柱本体の溝、 １７…スリット
２１…スリット、 ２２、２３…支持部、 ２４、２５…支柱
３１…支持治具、 ３２…切り欠き部 ４１…アーム
５０…縦型熱処理炉、 ５１…反応室、 ５２…ヒータ
５３…熱処理用ボート、 ５４…ガス導入管、 ５５…ガス排気管
Ｗ…シリコンウェーハ
１５…ガイド手段、 １６…支柱本体の溝、 １７…スリット
２１…スリット、 ２２、２３…支持部、 ２４、２５…支柱
３１…支持治具、 ３２…切り欠き部 ４１…アーム
５０…縦型熱処理炉、 ５１…反応室、 ５２…ヒータ
５３…熱処理用ボート、 ５４…ガス導入管、 ５５…ガス排気管
Ｗ…シリコンウェーハ
Claims (9)
- 半導体基板の熱処理を行う際に前記半導体基板を支持する半導体基板支持治具であって、
前記半導体基板支持治具は、少なくとも基材と該基材の表面に薄膜が形成されたものであり、
前記薄膜の材料は、前記基材の材料とは異なった材料であって、前記半導体基板支持治具の基材が、炭化珪素、炭化珪素によるＣＶＤコーティングが施された炭化珪素、炭化珪素によるＣＶＤコーティングが施された炭素、炭化珪素によるＣＶＤコーティングが施された珪素のいずれかであり、かつ、前記薄膜が酸化珪素膜、窒化珪素膜、酸窒化珪素膜のいずれかであり、
少なくとも、前記半導体基板支持治具が前記半導体基板を支持する際に接触する部分は、前記薄膜が、形成されていないものであることを特徴とする半導体基板支持治具。 - 前記半導体基板支持治具が、縦型熱処理炉用ボートであることを特徴とする請求項１に記載の半導体基板支持治具。
- 前記半導体基板支持治具が、縦型熱処理炉用ボートのウェーハ支持部に、脱着可能に載置されている支持補助部材であることを特徴とする請求項１に記載の半導体基板支持治具。
- 前記半導体基板支持治具が、縦型熱処理炉用リングボートのリング状ウェーハ支持治具であることを特徴とする請求項１に記載の半導体基板支持治具。
- 前記半導体基板支持治具が、
アルゴンガスを含む雰囲気において１１００℃〜１３５０℃でシリコンウェーハに熱処理を施しアニールする際に、前記シリコンウェーハを載置するものであることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の半導体基板支持治具。 - 半導体基板の熱処理を行う際に前記半導体基板を支持する半導体基板支持治具の製造方法であって、
少なくとも、半導体基板支持治具の基材を準備する工程と、該基材の表面に、該基材の材料と異なる材料の薄膜を形成する工程とを有し、
前記半導体基板支持治具の基材を、炭化珪素、炭化珪素によるＣＶＤコーティングが施された炭化珪素、炭化珪素によるＣＶＤコーティングが施された炭素、炭化珪素によるＣＶＤコーティングが施された珪素のいずれかとし、かつ、前記薄膜を酸化珪素膜、窒化珪素膜、酸窒化珪素膜のいずれかとし、
前記薄膜形成工程では、前記半導体基板支持治具が前記半導体基板を支持する際に接触する部分は、前記薄膜が形成されていないようにすることを特徴とする半導体基板支持治具の製造方法。 - 前記薄膜を形成する工程を、
少なくとも、準備された前記基材全面に酸化珪素膜または酸窒化珪素膜を形成し、該基材に半導体基板を載置し、非酸化性雰囲気において１１００℃〜１３５０℃で１時間以上熱処理を施すことにより、前記半導体基板支持治具が前記半導体基板を支持する際に接触する部分は、前記酸化珪素膜または酸窒化珪素膜を除去することで、前記薄膜が形成されていないようにすることを特徴とする請求項６に記載の半導体基板支持治具の製造方法。 - 前記薄膜を形成する工程を、
少なくとも、準備された前記基材全面に酸化珪素膜、窒化珪素膜、酸窒化珪素膜のいずれかを形成し、該基材の前記半導体基板支持治具が前記半導体基板を支持する際に接触する部分を、フッ化水素酸を含む水溶液で処理することにより、前記半導体基板支持治具が前記半導体基板を支持する際に接触する部分は、前記薄膜が形成されていないようにすることを特徴とする請求項６に記載の半導体基板支持治具の製造方法。 - 前記薄膜を形成する工程を、
少なくとも、準備された前記基材の表面に、前記半導体基板支持治具が前記半導体基板を支持する際に接触する部分をマスキングして薄膜をコーティングすることにより、前記半導体基板支持治具が前記半導体基板を支持する際に接触する部分は、前記薄膜を形成されていないようにすることを特徴とする請求項６に記載の半導体基板支持治具の製造方法。
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