JP5071217B2 - 縦型熱処理用ボートおよびそれを用いたシリコンウエーハの熱処理方法 - Google Patents
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Description
の表面を研磨することにより隆起状部を除去する等の対策が講じられている。
しかし、熱処理ボートの支持部は薄く脆いため、機械等で面取り加工や研磨加工する際
に破損が起こりやすいという問題がある。支持部を1つでも破損すると、ボート全体とし
て不良品となってしまう。そのため、完全な鏡面に研磨するには手作業等で行う必要があ
るが、各支持部の面粗さにバラツキが出やすい上、全ての支持部を鏡面研磨するには多大
な労力を必要とし、非常に高価なボートとなってしまう。
表面粗さや面取り形状に設定した種々の熱処理用ボートを作製して数多くの事前実験を行
う必要がある。しかし、熱処理ボートは高価なため、多様な熱処理用ボートを揃えて実験
することは非常にコストがかかってしまう。
助部材を装着したボートが開示されている。このようなボートであれば、支持補助部材は
着脱可能なものであるため、ウエーハを載置する面において、面取り加工や研磨加工を安
価で容易に所望したものに施すことができるし、その研磨加工等を施した支持補助部材を
支持部に装着し、ウエーハを載置して熱処理を施せば、スリップの発生を効果的に抑制す
ることができるとされている。
一方、支持補助部材に酸化膜を形成しない場合には、支持補助部材の側面から発生したFeが次段のウエーハ表面を汚染してしまうという問題があった。
このように、基板支持部材の被処理基板が載置される面の高さ位置と、ガイド部材の上面の高さ位置の差が0.05mm以上、すなわち、基板支持部材の被処理基板が載置される面(基板載置面)の高さ位置が、ガイド部材の上面の高さ位置よりも0.05mm以上高ければ、被処理基板が基板支持部材上に載置されたとき、被処理基板がガイド部材に直接接触するのを避けることができる。また、ガイド部材の上面よりも高くに位置する、基板支持部材の側面からのFe汚染を抑制するために、上記高さ位置の差の上限は1.0mmとするのが好ましい。
また、同時に、支持補助部材から被処理基板表面へのFeの金属汚染転写量を大幅に低減することが可能である。
このような高温の熱処理の場合、Fe等による金属汚染が問題となってくるが、本発明の熱処理方法であればその金属汚染を効果的に抑制することができるため、該問題を解決するにあたり極めて有効である。
大口径の半導体ウエーハ等の被処理基板に熱処理を施す場合、多数のウエーハを所定の間隔をあけて水平に支持した状態で熱処理を行う縦型の熱処理炉が主に用いられている。そして、この熱処理のときに多数のウエーハをセットするための縦型熱処理用ボートが用いられているが、従来のボートでは熱処理後のウエーハにスリップが発生することがあった。
図1に本発明の縦型熱処理用ボートの一例を示す。この縦型熱処理用ボート1は、4本の支柱2と、各支柱2の両端部に連結した一対の板状部材3とを有している(これらの構成をボート本体4とする)。各支柱2には、それぞれ同じ高さの位置に複数のスリット5(溝)が等間隔で形成されており、スリット5間の凸部が被処理基板(ここではシリコンウエーハを例に挙げる。ただし、本発明はこれに限定されない。)の支持部6として作用する。
そして、この本発明の熱処理用ボート1では、各支柱2の支持部6に支持補助部材7が着脱可能に装着されている。ウエーハを熱処理する際には、各支柱2の同じ高さの支持部6に装着した支持補助部材7上に各々1枚ずつウエーハが載置される。
例えば、図2(B)のように、ガイド部材8の下面(支持部6に装着している側の面)に溝10が形成されたものとすることができる。この装着のための溝10は、ボート1の支持部6の形状と嵌合するように形成されており、この溝10に支持部6を嵌めることによってガイド部材8を支持部6に装着可能になっている。予め支持部6の形状を測定しておき、その測定データに基づいてガイド部材8の溝10を形成すると良い。
基板支持部材9の載置面15をガイド部材8の上面13より少なくとも0.05mm高くすれば、載置されたシリコンウエーハが直接ガイド部材8に接触するのをより効果的に避けることができる。また、機械加工精度の面からもこの程度の差がある方が良い。
一方、基板支持部材9が厚すぎると該基板支持部材9の側面からのFe汚染が問題になりやすいため、出来るだけ薄くしたほうが好ましい。例えば上記差を1.0mm程度までとすることにより、基板支持部材9の側面からのFe汚染をより効果的に防ぐことが可能である。
このような材料からなるものであれば、耐熱性が高く加工もしやすいものとなる。シリコンウエーハが直接接触する載置面15は、スリップ防止の観点から鏡面研磨が施されているのが好ましく、この点において、上記加工のしやすさは有効である。
また、シリコンウエーハが載置されたときに基板支持部材9がシリコンウエーハで完全に覆われずに、はみ出していると、はみ出した部分から雰囲気中にFe汚染物が放出されるので、基板支持部材9の形状や大きさは、シリコンウエーハが載置されたときにシリコンウエーハによって完全に覆われるものが好ましい。
このようにガイド部材を石英または酸化膜等が形成された材料にすることで、ガイド部材8の表面からシリコンウエーハ表面へのFeによる汚染を抑制することができる。従って、全体として、ウエーハのFe汚染を低減することができる。
一方、従来品では、支持補助部材の全体が酸化膜等が施されていない炭化珪素からなるものであれば、その表面からのFe等によってシリコンウエーハが汚染されてしまう。また酸化膜等を全面に施したものであれば、これと接触するウエーハ裏面に荒れが生じてしまうこととなる。
本発明の熱処理方法では、図1、2に示すような本発明の縦型熱処理用ボート1を用いて行う。
ボート本体4の支持部6に支持補助部材7を装着し、支持補助部材7の基板支持部材9の載置面15上にシリコンウエーハを載置して熱処理を行う。この本発明の熱処理方法によって、シリコンウエーハの裏面を荒らすこともなくFe汚染も抑制された熱処理を行うことができる。
なお、上記以外は特に限定されず、例えば従来の熱処理方法と同様の手順で行うことができる。
(実施例1)
図1に示すような4本の角柱状の支柱、各支柱の両端部に連結した一対の板状部材、各支柱に100個のウエーハ支持部を有する縦型熱処理用のボート本体を機械加工により製造した。
なお、この熱処理用ボート本体の材質はSiCであり、表面には炭化珪素のCVDコーティングを施して表面粗さをRa=1μm程度としたものである。ウエーハは、1枚につき4箇所の支持部に支持されるようになっており、外側2箇所の支持部(図1の手前側)は内側2箇所の支持部(図1の奥側)より20mm程度長くなっている。
なお、支持補助部材を装着した時、基板支持部材の上面はガイド部材の上面より0.2mm高くなった。
また、前記熱処理されたシリコンウエーハの裏面のヘイズを測定した。KLA TENCOR社製のSP−1を用い、DWNモードのHigh-Throughput条件で測定したところ、前記ウエーハ支持補助部材との接触部周辺のヘイズ値は0.06ppm以下であり、面荒れは発生しなかった。
実施例1と同様のボート本体を用意してフッ酸洗浄し、熱酸化することにより約500nm厚の酸化珪素膜を形成した。その上で、ボート本体の支持部に、実施例1と同様の基板支持部材とガイド部材からなる支持補助部材を装着した。
鏡面研磨されたシリコンウエーハを載置してから、ボートを縦型熱処理炉に導入し、実施例1と同様に、炉内にアルゴンガスを供給しながら1200℃で1時間の熱処理を行った。
また、前記熱処理されたシリコンウエーハの裏面における、前記ウエーハ支持補助部材との接触部周辺のヘイズ値は0.06ppm以下と、面荒れは発生しなかった。
支持補助部材として、本発明のように基板支持部材とガイド部材に分かれているものではなく、図3のような従来の一体型の支持補助部材を用意した。図3(A)は支持部に、支持補助部材が装着されている様子を示している。図3(B)は支持部に装着されたときの支持補助部材の断面図である。なお、図3(B)に示すように、支持部は炭化珪素製で表面に酸化珪素膜が施されており、支持補助部材はSiCにSiC−CVDコートをして鏡面研磨が施されている。
実施例2と同様にして約500nm厚の酸化珪素膜を形成したボート本体において、その支持部に上記支持補助部材を装着し、その上にシリコンウエーハを載置して、アルゴンガスを供給しながら1200℃で1時間の熱処理を行った。
熱処理されたシリコンウエーハ裏面の支持補助部材との接触部周辺のヘイズ値は0.06ppm以下と面荒れは発生しなかった。
しかしながら、SPV法により測定したFe濃度は、最大値が4×1012atoms/cm3であり、平均値が6×1011atoms/cm3と高い値になった。
実施例2と同様にして約500nm厚の酸化珪素膜を形成したボート本体において、その支持部に支持補助部材を装着しないで、支持部の上にシリコンウエーハを載置して、アルゴンガスを供給しながら1200℃で1時間の熱処理を行った。
熱処理されたシリコンウエーハをSPV法により測定したFe濃度は、最大値が2×1011atoms/cm3であり、平均値が2×1010atoms/cm3と低い値であった。
しかしながら、シリコンウエーハ裏面の支持部との接触部周辺のヘイズ値は0.5ppm以上と強い面荒れが発生した。
4…ボート本体、 5…ボートのスリット、 6…支持部、
7…支持補助部材、 8…ガイド部材、 9…基板支持部材、
10…ガイド部材の下面側の溝、 13…ガイド部材の上面、
14…ガイド部材の上面の穴、 15…載置面。
Claims (5)
- 少なくとも、複数の支柱と、各支柱の両端部に連結した一対の板状部材と、前記各支柱に被処理基板を水平に支持するための複数の支持部とを有するボート本体と、前記複数の支持部の各々に着脱可能に装着されており、前記被処理基板が載置される支持補助部材とを備えた縦型熱処理用ボートであって、
前記支持補助部材は、前記支持部に装着されるガイド部材と、該ガイド部材により定置され、前記被処理基板が載置される板状の基板支持部材とを有しており、
前記ガイド部材は上面に穴が形成されており、
前記基板支持部材は、前記ガイド部材の穴に挿嵌されて定置されており、前記支持補助部材がボート本体の支持部に装着されたとき、前記被処理基板が載置される面の高さ位置が、前記ガイド部材の上面の高さ位置よりも高いものであり、
前記基板支持部材は、炭化珪素、珪素、炭化珪素のCVDコーティングが施された炭化珪素、炭化珪素のCVDコーティングが施された珪素、炭化珪素のCVDコーティングが施された炭素のいずれかからなり、
前記ガイド部材は、石英、酸化珪素膜が施された炭化珪素、窒化珪素膜が施された炭化珪素、酸窒化珪素膜が施された炭化珪素、酸化珪素膜が施された珪素、窒化珪素膜が施された珪素、酸窒化珪素膜が施された珪素のいずれかからなるものであることを特徴とする縦型熱処理用ボート。 - 前記ボート本体は、石英、酸化珪素膜が施された炭化珪素、窒化珪素膜が施された炭化珪素、酸窒化珪素膜が施された炭化珪素、酸化珪素膜が施された珪素、窒化珪素膜が施された珪素、酸窒化珪素膜が施された珪素のいずれかからなるものであることを特徴とする請求項1に記載の縦型熱処理用ボート。
- 前記基板支持部材の被処理基板が載置される面の高さ位置と、前記ガイド部材の上面の高さ位置の差が、0.05〜1.0mmであることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の縦型熱処理用ボート。
- 請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の縦型熱処理用ボートを用いてシリコンウエーハを熱処理する方法であって、
前記複数の支持部の各々に前記支持補助部材を装着し、該支持補助部材の基板支持部材上にシリコンウエーハを載置して熱処理を行うことを特徴とするシリコンウエーハの熱処理方法。 - 前記シリコンウエーハの熱処理を、1100〜1350℃の温度で行うことを特徴とする請求項4に記載のシリコンウエーハの熱処理方法。
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