JP5130808B2

JP5130808B2 - ウエーハ熱処理用治具およびこれを備えた縦型熱処理用ボート

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Publication number: JP5130808B2
Application number: JP2007182507A
Authority: JP
Inventors: 亨彦水野
Original assignee: Shin Etsu Handotai Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Handotai Co Ltd
Priority date: 2007-07-11
Filing date: 2007-07-11
Publication date: 2013-01-30
Anticipated expiration: 2027-07-11
Also published as: JP2009021368A; WO2009008124A1; TW200919554A

Description

本発明は、半導体シリコンウエーハを熱処理する際に使用するウエーハ熱処理用治具およびこれを備えた縦型熱処理用ボートに関し、特には、熱処理時にスリップ転位が被処理ウエーハに発生するのを抑制することができるウエーハ熱処理用治具および縦型熱処理用ボートに関する。

半導体単結晶ウエーハ、例えばシリコンウエーハを用いてデバイスを作製する場合、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し、その一つに熱処理工程がある。熱処理工程は、ウエ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重要なプロセスである。

このような熱処理工程、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、ウエーハの大口径化に伴い、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、縦型熱処理炉を用いてウエーハを熱処理する際には、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る。

図５は、従来の一般的な縦型熱処理用ボート２１０の概略を示している。４本の支柱（ロッド）２１４の両端部に一対の連結部材２１６（天板および底板）が連結されている。各支柱２１４には多数のスリット２１１が形成され、各スリット２１１間の凸部がウエーハの支持部２１２として作用する。被処理ウエーハ（以下、単にウエーハということがある）を熱処理する際には、図６（Ａ）の平面図、図６（Ｂ）の正面図に示したように、各支柱２１４の同じ高さに形成されている支持部２１２にウエーハＷの外周部を載置することでウエーハＷが水平に支持されることになる。

図７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２２０の反応室２２２の内部に搬入された縦型熱処理用ボート２１０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２２２の周囲に設けられたヒータ２２４によって加熱されることになる。熱処理中、反応室２２２にはガス導入管２２６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２２８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Ｈ_２、Ｎ_２、Ｏ_２、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２１０におけるウエーハ支持部２１２は種々の形状が採用されており、図８（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２１４に凹み状のスリット（溝）２１１を設けることで半円形の支持部２１２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２１５に凹み状のスリット２１１を設けて長方形の支持部２１３を形成したものである。他にも、スリット形状を円弧状にしたものや、鉤型状にしたものなどもある。

また、上記のような縦型熱処理用ボートを用いたものの他、例えば特許文献１に開示されているような枚葉式用のウエーハ熱処理用治具が挙げられる。
図９は従来の枚葉式用のウエーハ熱処理用治具の一例を示したものである。（Ａ）が平面図、（Ｂ）が断面図である。このウエーハ熱処理用治具３１０では、熱処理するときにウエーハＷを載置する面に、同心円状に突出した２本のリング状の突起３１１が形成されている。半導体ウエーハはこの２本のリング状の突起上に載置されて支持され、枚葉式の熱処理炉内に挿入されて熱処理が施される。

ところで、前述した従来の縦型熱処理用ボート、枚葉式のウエーハ熱処理用治具等を用い、特に酸化や不純物拡散等を目的とした高温の熱処理を行う場合、ウエーハに結晶欠陥であるスリップ（スリップ転位）が発生してしまうことがあった。このスリップ転位が発生した箇所に素子を形成すると、接合リーク等の原因となり、デバイス作製の歩留まりを著しく低下させてしまう。

特開２００１−６０５５９号公報

本発明は、上記問題点を鑑みてなされたもので、縦型熱処理炉により半導体シリコンウエーハを熱処理する際、スリップ転位が発生するのを抑制することができるウエーハ熱処理用治具、およびこれを備えた縦型熱処理用ボート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、熱処理するときに半導体シリコンウエーハを水平に載置して支持する板状のウエーハ熱処理用治具であって、前記ウエーハ熱処理用治具は、中央部を貫通する穴が形成されたドーナツ型であり、前記半導体シリコンウエーハを載置する面には、切れ目なくフルリング状に突出して、載置される半導体シリコンウエーハを支持するリング状突起が形成されており、該リング状突起は、同じ高さの突起が同心円状に３本以上形成されているものであることを特徴とするウエーハ熱処理用治具を提供する。

このように、本発明のウエーハ熱処理用治具では、半導体シリコンウエーハを載置する面には、切れ目なくフルリング状に突出して、載置される半導体シリコンウエーハを支持するリング状突起が形成されており、該リング状突起は、同じ高さの突起が同心円状に３本以上形成されているので、これを用いて半導体シリコンウエーハを熱処理する場合、ウエーハ荷重が偏ることもなく、半導体シリコンウエーハを安定して支持することができ、この荷重の偏りを原因とするスリップ転位の発生を効果的に防止することができる。そして、半導体シリコンウエーハが、熱処理中に熱衝撃等によって動いた場合でも、前述した従来のリング状の突起が２本しかないものよりもウエーハを支持する支持点が多いため、やはりウエーハを安定して支持することができ、ウエーハ荷重の偏りが発生せず、スリップ転位の発生を防止することが可能である。

しかも、本発明のウエーハ熱処理用治具では、中央部を貫通する穴が形成されたドーナツ型であるため、熱処理において、載置された半導体シリコンウエーハに対し、ガスの流れを改善することができ、ウエーハ内温度分布の不均一性を起因とするスリップ転位の発生を防止することができる。
また、上記のような穴が形成されているため、半導体シリコンウエーハを載置する際、半導体シリコンウエーハとウエーハ熱処理用治具との間に位置する空気により、半導体シリコンウエーハが浮いてずれてしまうこともなく、所望の位置に正確に載置することができるため、安定して支持して熱処理することができる。

したがって、本発明のウエーハ熱処理用治具は、ウエーハ荷重の不均一性およびウエーハ内温度分布の不均一性が生じるのを防止することができ、これらを起因とするスリップ転位の発生を著しく抑制することが可能である。

また、前記ウエーハ熱処理用治具は、外径が前記支持される半導体シリコンウエーハの直径よりも５％乃至２０％大きいものであるのが好ましい。
このように、外径が支持される半導体シリコンウエーハの直径よりも５％以上大きいものであれば、例えば、このウエーハ熱処理用治具を縦型熱処理用ボートに載置して熱処理を行った場合、ウエーハ熱処理用治具上に載置された半導体シリコンウエーハが熱処理中に動いても、ウエーハ熱処理用治具の外径が大きいため、半導体シリコンウエーハがウエーハ熱処理用治具からはみ出て外部と接触するのを効果的に防止することができる。
また、２０％以内で大きいものであれば十分であるし、熱処理効率が悪化するのを防ぐことができる。

このとき、前記ウエーハ熱処理用治具の中央部に形成された穴は、直径が前記ウエーハ熱処理用治具の外径の１０％乃至４０％のものであるのが好ましい。
このように、ウエーハ熱処理用治具の中央部に形成された穴において、直径がウエーハ熱処理用治具の外径の１０％以上のものであれば、熱処理中のガスの流れをより効率良く改善することができ、ウエーハ内温度分布の均一性をさらに向上させることができる。
また、半導体シリコンウエーハをウエーハ熱処理用治具に載置する際に、半導体シリコンウエーハとウエーハ熱処理用治具との間の空気をより抜けやすくすることが可能であり、所望の位置に載置し易い。
また、４０％以内であれば、穴が大きすぎることもなく、半導体シリコンウエーハを支持するための強度に影響を与えることもない。

そして、前記リング状突起は、幅が２ｍｍ以下であり、高さが１ｍｍ乃至３ｍｍのものであるのが好ましい。
このように、リング状突起において、幅が２ｍｍ以下であり、高さが３ｍｍ以下のものであれば、突出して形成されるリング状突起のサイズが大きすぎず、比較的欠け難いものとすることができる。このため、リング状突起の欠けによって、リング状突起上に載置して支持される半導体シリコンウエーハに傷が生じたり、欠けたものがパーティクルとして半導体シリコンウエーハに付着してしまうことをより効果的に防止することができる。
また、高さが１ｍｍ以上あれば、半導体シリコンウエーハの支持部として低すぎず、半導体シリコンウエーハがリング状突起以外の部分に触れるのを十分に防止することができる。

また、前記３本以上のリング状突起は、各々、２ｍｍ乃至１０ｍｍの間隔で形成されたものであるのが好ましい。
このように、３本以上のリング状突起が、各々、２ｍｍ乃至１０ｍｍの間隔で形成されたものであれば、リング状突起が適度な間隔で形成されており、間隔が狭すぎたり、広すぎたりすることによって生じるウエーハ荷重の偏りを効果的に防止することができる。

そして、前記３本以上のリング状突起は、前記ウエーハ熱処理用治具の半径方向において、前記ウエーハ熱処理用治具の半径５０％乃至８０％の領域に形成されたものであるのが好ましい。
このように、３本以上のリング状突起が、ウエーハ熱処理用治具の半径方向において、ウエーハ熱処理用治具の半径５０％乃至８０％の領域に形成されたものであれば、より確実に、ウエーハの重心付近で半導体シリコンウエーハを支持することができる。このため、安定した支持が可能となり、ウエーハ荷重の偏りが発生するのを一層防ぐことができる。

また、前記リング状突起は、断面形状が三角形またはアーチ状のものであるのが好ましい。
このように、リング状突起が、断面形状が三角形またはアーチ状のものであれば、半導体シリコンウエーハとの接触領域が必要以上に広くなるのを防ぐことができ、スリップ転位が発生するのをより防ぐことができる。

そして、前記ウエーハ熱処理用治具は、ＳｉＣからなるもの、またはＣＶＤ法でカーボンにＳｉＣをコーティングしたものとすることができる。
このように、ＳｉＣからなるものであれば、より強度の高いものとすることができ、半導体シリコンウエーハをより確実に支持することが可能である。
また、ＣＶＤ法でカーボンにＳｉＣをコーティングしたものであれば、加工しやすいものであるし、コストをかけずに製造できるものとなり、アニールウエーハの製造コストの低減を図ることができる。

また、前記板状のウエーハ熱処理用治具の厚さは２ｍｍ以上であるのが好ましい。
このように、板状のウエーハ熱処理用治具の厚さが２ｍｍ以上であれば、半導体シリコンウエーハを載置して水平に支持するにあたって、十分な強度を有することができる。

そして、本発明は、前記のウエーハ熱処理用治具を備えた縦型熱処理用ボートであって、少なくとも、天板と、底板と、該天板と底板の間に固定された複数の支柱とを有し、前記複数の支柱の各々に、前記半導体シリコンウエーハを水平に支持するための複数の支持部が形成されており、該複数の支持部に、前記半導体シリコンウエーハが各々一枚ずつ載置されて支持される前記ウエーハ熱処理用治具が載上されているものであることを特徴とする縦型熱処理用ボートを提供する。

このような縦型熱処理用ボートであれば、本発明のウエーハ熱処理用治具を備えたものであるので、たとえ熱処理中に熱衝撃等によってウエーハ熱処理用治具上の半導体シリコンウエーハが動いても安定して支持することができる。また、半導体シリコンウエーハを正確に所望の位置に載置して支持することができるし、熱処理中におけるガスの流れを改善し、ウエーハ内温度分布を均一なものとすることができる。したがって、半導体シリコンウエーハにスリップ転位が発生するのを極めて抑制することが可能である。
しかも、一度に複数枚熱処理することができ、上記のような高品質の半導体シリコンウエーハを効率良く得ることができる。

本発明のウエーハ熱処理用治具、およびこれを備えた縦型熱処理用ボートであれば、熱処理する半導体シリコンウエーハにスリップ転位が発生するのを著しく抑制することができ、デバイス作製の歩留まりを格段に向上することが可能である。

以下では、本発明の実施の形態について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
従来、半導体シリコンウエーハを熱処理する際、例えば図５〜９に示すような治具を用いて行っていたが、熱処理を施した半導体シリコンウエーハにはスリップ転位が発生してしまっていた。
本発明者がこのスリップ転位について鋭意研究を行ったところ、特に酸化や不純物拡散等を目的とした高温の熱処理を行う場合、ウエーハの自重による内部応力やウエーハ内温度分布の不均一性による熱歪応力などが生じ、これらの応力がある一定の臨界値を超えると、ウエーハに結晶欠陥であるスリップ（スリップ転位）が発生してしまうことが判った。

一方で、ウエーハの自重による内部応力の偏りを起因とするスリップ転位の発生を防止するにあたって、本発明者は、図９のように、半導体シリコンウエーハをリング状の突起によって支持するものであれば、ウエーハの重心付近を支持し易く、比較的安定して支持することができることを見出した。
しかしながら、図９のようなウエーハ熱処理用治具を用いて本発明者が熱処理実験を行ったところ、特に、昇温時等の熱処理中の熱衝撃によって半導体シリコンウエーハが踊ってしまった場合、上記従来のウエーハ熱処理用治具ではリング状突起が２本しかなく、支持点が少ないために、半導体シリコンウエーハの支持が不安定になってウエーハ荷重に偏りが生じ、それを起因としてスリップ転位が発生してしまうことが判った。

そして、本発明者は、半導体シリコンウエーハを載置して支持するリング状突起の本数を３本以上とすることにより、熱処理中にウエーハが動いたとしても、支持点が多いためにウエーハ荷重の偏りが生じるのを防止することができ、スリップ転位の発生を抑制することができることを見出した。
図１０に、本発明者が行ったリング状突起の本数ごとのスリップ転位発生面積の比較結果を示す。図１０に示すように、リング状突起の本数が３本以上の場合にスリップ転位を大幅に抑制できていることが分かる。
なお、この実験において、リング状突起はフルリング状に突出しており、それぞれ同じ高さで同心円状に形成されたものである。また、中央部に穴が形成されたものを用いた。

さらに本発明者は、中央部を貫通する穴が形成されているものであれば、熱処理でのガスの流れを改善でき、ウエーハ内温度分布を均一にすることが可能となり、ウエーハ内温度分布の不均一性による熱歪応力を起因としてスリップ転位が発生するのを防止することができることを見出した。
図１１に、本発明者が行った穴の有無ごとのスリップ転位発生面積の比較結果を示す。このように、穴を中央部に形成することでスリップ転位を抑制できていることが分かる。
なお、実験には、それぞれリング状突起が３本形成されており、中央部に穴があるものとないものを用いた。

以上の結果から、本発明者は、上記のようなリング状突起が３本以上形成され、かつ中央部に穴が形成されたウエーハ熱処理用治具であれば、従来に比べ、格段にスリップ転位の発生を抑制することができることを見出し、本発明を完成させた。

以下では、本発明のウエーハ熱処理用治具およびこれを備えた縦型熱処理用ボートについて、図面を参照しながら詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
図１に、本発明のウエーハ熱処理用治具を備えた縦型熱処理用ボートの一例の概略を示す。
この本発明の縦型熱処理用ボート１は、天板６ａと、底板６ｂと、該天板６ａと底板６ｂの間に固定された複数の支柱４とを有している。各支柱４には、それぞれ同じ高さの位置に複数のスリット（溝）７が形成されており、スリット７間の凸部が、本発明のウエーハ熱処理用治具３を載上するための支持部２として作用する。
半導体シリコンウエーハを熱処理する際は、半導体シリコンウエーハはウエーハ熱処理用治具３上に載置されて支持され、該ウエーハ熱処理用治具３は各支柱４の同じ高さの支持部２上に載上される。このようなものであれば、一度に複数枚の半導体シリコンウエーハに熱処理を施すことができる。
なお、本発明の縦型熱処理用ボート１において、ウエーハ熱処理用治具３以外は、例えば従来と同様のものとすることができ、特に限定されない。

ここで、上記ウエーハ熱処理用治具３についてさらに説明する。
図２に、本発明のウエーハ熱処理用治具３の一例の概略を示す。図２（Ａ）が平面図であり、図２（Ｂ）が断面図である。
また、図３に、半導体シリコンウエーハがウエーハ熱処理用治具３により支持されている様子を示す。なお、図３に示すように、ウエーハ熱処理用治具３において、中央部の穴１０の直径を３ａ、リング状突起１１が形成されている領域の最小半径を３ｂ、リング状突起１１が形成されている領域の最大半径を３ｃ、ウエーハ熱処理用治具の外径を３ｄ、ウエーハ熱処理用治具の厚さを３ｅ、リング状突起の高さを３ｆ（半導体シリコンウエーハを載置する面１２からの距離）、ウエーハ熱処理用治具の半径を３ｒとする。

図２（Ｂ）に示すように、まず、ウエーハ熱処理用治具３は板状であり、外縁を囲うつい立てを有するトレー形状の治具とは異なっている。このように、外縁につい立てが設けられていないため、ウエーハ熱処理用治具３上に載置された半導体シリコンウエーハが水平方向に動いた場合に、つい立てに衝突して傷ついてしまうことを防ぐことができる。

このウエーハ熱処理用治具３の大きさは特に限定されないが、例えば、外径３ｄが前記支持される半導体シリコンウエーハの直径Ｗｄよりも５％乃至２０％大きいものとすることができる。このような大きさであれば、半導体シリコンウエーハが熱処理中に熱衝撃等で水平方向に動いても、ウエーハ熱処理用治具３上からはみ出るようなこともなく、ウエーハ熱処理用治具３を囲うようにして位置する支柱４と半導体シリコンウエーハが衝突するのを防ぐことができる。
熱処理への影響等を考慮して、適宜、ウエーハ熱処理用治具３の外径３ｄを設定することができる。
さらには、この板状のウエーハ熱処理用治具３の厚さ３ｅも特に限定されず、載置する半導体シリコンウエーハの重量等に合わせて決定することができる。例えば、２ｍｍ以上とすることにより、治具の強度を確保することができる。

また、ウエーハ熱処理用治具３の中央部には、図２（Ｂ）に示すように、ウエーハ熱処理用治具３を貫通する穴１０が形成されており、図２（Ａ）に示すようにドーナツ型のものとなっている。このため、半導体シリコンウエーハをウエーハ熱処理用治具３上に載置する際に、半導体シリコンウエーハとウエーハ熱処理用治具３との間で、後述するリング状突起で囲まれた領域に存在する空気を、ウエーハ熱処理用治具３の半導体シリコンウエーハとは反対側へ、穴１０を通して押し出すことが可能である。したがって、上記の半導体シリコンウエーハとウエーハ熱処理用治具３との間の空気に邪魔されることなく、半導体シリコンウエーハをウエーハ熱処理用治具３上の所望の位置に正確に載置することが可能になる。

これに対し、穴１０が形成されていない場合、半導体シリコンウエーハとウエーハ熱処理用治具３との間の余分な空気は、ウエーハ熱処理用治具３の反対側へ抜ける道が存在しないために、半導体シリコンウエーハと同じ側から、半導体シリコンウエーハとウエーハ熱処理用治具３（リング状突起）との隙間をぬって、半導体シリコンウエーハが載置される前に水平方向へと抜けるしかない。このとき、この余分な空気は半導体シリコンウエーハを押し返して抜けていくため、半導体シリコンウエーハは僅かではあるが浮いてしまい、横ずれを生じて所望の位置とずれて載置されてしまう。

以上のように、本発明では穴１０によって半導体シリコンウエーハを正確に載置することができ、リング状突起上に安定して支持することができる。このため、ウエーハ荷重の偏りもなく、スリップ転位が発生するのを防止することができる。

さらには、上記穴１０によって熱処理時のガスの流れを改善することができる。すなわち、半導体シリコンウエーハの裏側にもガスが回り込むことができ、熱処理条件が均一化されて、ウエーハ内温度分布を均一なものとすることが可能である。したがって、この温度分布の不均一性を起因として発生するスリップ転位を防ぐことができる。

なお、この穴１０の大きさは、例えば、直径３ａが前記ウエーハ熱処理用治具の外径３ｄの１０％乃至４０％とすることができる。穴１０がこの程度の大きさであれば、半導体シリコンウエーハを載置する際、空気はよりスムーズにウエーハ熱処理用治具３の反対側へと抜けることができるし、また、ウエーハ熱処理用治具３の強度を大きく損なうこともなく、半導体シリコンウエーハを十分支持することが可能である。
この穴１０の大きさは特に限定されず、半導体シリコンウエーハの大きさ等によりその都度設定できる。また、穴１０の形状は円形に限定されず、いかなる形状であっても構わない。

そして、この板状のウエーハ熱処理用治具３の半導体シリコンウエーハを載置する面１２には、該面から切れ目なくフルリング状に突出した突起（リング状突起１１）が形成されている。このリング状突起１１は同心円状に３本以上形成されており、各々の高さ３ｆは同じになっている。

前述したように、熱処理で生じるスリップ転位についての調査によって、本発明者は上記のようなリング状突起１１を３本以上とすることで、図９等の従来のウエーハ熱処理用治具（リング状の突起が２本）とは異なり、ウエーハ荷重の偏りを起因とするスリップ転位の発生を抑制することができることを発見している。
これは、上記のようなリング状突起１１の本数を３本以上とすることで、半導体シリコンウエーハを支持する支持点を多くすることができ、半導体シリコンウエーハの支持の安定性を向上させ、半導体シリコンウエーハを荷重の偏りなく支持することが可能であるためと考えられる。

特に、従来のウエーハ熱処理用治具では、熱処理中に半導体シリコンウエーハが踊って載置位置がずれた場合、そのずれた量がわずかであっても荷重に偏りが生じ、それを起因としてスリップ転位が発生する率が高かった。
しかしながら、本発明のウエーハ熱処理用治具３では、このような熱処理中の半導体シリコンウエーハのずれが生じても、支持点が多いため、安定して半導体シリコンウエーハを支持し続けることができ、荷重の偏りが生じることもなく、スリップ転位を防止することができる。

リング状突起１１の形成位置は、半導体シリコンウエーハの重心付近をより的確に支持することができるように、例えば、ウエーハ熱処理用治具３の半径方向において、ウエーハ熱処理用治具３の半径５０％乃至８０％の領域に形成されているのが好ましい。すなわち、リング状突起１１が形成されている領域の最小半径３ｂが、ウエーハ熱処理用治具３の半径３ｒの５０％以上であり、リング状突起１１が形成されている領域の最大半径３ｃが、ウエーハ熱処理用治具３の半径３ｒの８０％以下のものであるのが好ましい。
また、各リング状突起１１同士の間隔が、例えば２ｍｍ乃至１０ｍｍのものとすることにより、半導体シリコンウエーハの荷重を偏りなく適度に各々のリング状突起１１に分散させて支持することが可能である。
当然、リング状突起１１の形成位置はこの領域に限定されず、また、各々のリング状突起１１の間隔も限定されず、所望の位置、間隔で形成することが可能である。熱処理する半導体シリコンウエーハの大きさ等により適宜決定することができる。

さらに、各々のリング状突起１１の大きさ、形状について述べる。図４にリング状突起１１の断面形状の例を示す。
これらの要素についても特に限定されないが、例えば、幅は２ｍｍ以下、高さを１ｍｍ乃至３ｍｍとするのが好ましい。このような大きさのものであれば、半導体シリコンウエーハを載置面１２に接触させることなく十分に支持することができるし、突出しすぎたり幅が広すぎて欠け易いものとなるのを防ぐことができる。そのため、リング状突起１１の欠けた個所が原因で半導体シリコンウエーハに傷が生じたり、リング状突起１１の欠片によって、半導体シリコンウエーハの表面にパーティクルとして付着するのを防止することができる。

また、リング状突起１１は、レコード盤の溝を反転させたようなものとすることができ、例えば図４（Ａ）に示すように断面形状が三角形のものや、図４（Ｂ）に示すようにアーチ状のものとするのが好ましい。このような断面形状のものであれば、その上に載置して支持される半導体シリコンウエーハとの接触領域が必要以上に広くなるのを防ぐことができ、比較的狭くすることができる。
また、リング状突起１１の半導体シリコンウエーハとの接触部は適度な粗さがあると良い。

熱処理において、半導体シリコンウエーハやウエーハ熱処理用治具３が熱変形する一方で、半導体シリコンウエーハがウエーハ熱処理用治具３（リング状突起１１）上を滑ることなどによる変形緩和が発生するのが考えられるが、半導体シリコンウエーハとリング状突起１１との接触において摩擦が大きすぎたり、あるいは、リング状突起１１の面が平滑すぎて半導体シリコンウエーハとリング状突起１１とが部分的に固着したりすると、スリップ転位が発生してしまう。これをより防ぐために、リング状突起１１の形状等を例えば上記のように適宜決定することができる。

そして、上記本発明のウエーハ熱処理用治具３は、例えば以下のようにして製造することができる。
まず、ＣＶＤ（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置を用い、ＣＶＤ法によって、ウエーハ熱処理用治具３の材質となるＳｉＣ等を適当な土台に積層させる。なお、このウエーハ熱処理用治具３の材質は特に限定されないが、ＳｉＣであれば強度も高く、半導体シリコンウエーハを十分に支持することができるものとなる。
次に、研削等により土台を除去して、積層されたＳｉＣ膜のみを得る。
そして、このようなＳｉＣの部材に加工処理を施すことにより、穴１０やリング状突起１１を形成し、ＳｉＣからなる所望のウエーハ熱処理用治具３を製造することができる。

また、他の製造方法としては、カーボンからなる部材に加工処理を施し、穴１０やリング状突起１１を先に形成して所望の形状のものを得て、その後、ＣＶＤ法により、この表面にＳｉＣ膜を積層させることにより、所望のウエーハ熱処理用治具３を製造する。
このようなものあれば、ウエーハ熱処理用治具３の大部分はカーボンであるため簡単に加工することができるし、コストも比較的かからずに製造することができる。

以上のように、本発明のウエーハ熱処理用治具３およびこれを備えた縦型熱処理用ボート１であれば、特に、半導体シリコンウエーハが熱処理時に熱衝撃等によって動いても、半導体シリコンウエーハを荷重の偏りなく安定して支持することができるし、また、熱処理中のガスの流れを改善してウエーハ内温度分布の不均一性をなくすことができるので、これらを起因とするスリップ転位が発生するのを極めて効果的に防止することができる。このため、スリップ転位のない高品質のアニールウエーハを極めて高い歩留りで得ることができる。

以下、本発明を実施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１）
図１〜４に示す本発明のウエーハ熱処理用治具および縦型熱処理用ボートを用い、直径３００ｍｍの半導体シリコンウエーハに、１０００℃、１６時間の熱処理を施した。このようにして１０００枚のアニールウエーハを得た。
なお、用いたウエーハ熱処理用治具はＳｉＣ製のもので、厚さ２ｍｍ、外径３６０ｍｍ、中央部の穴の直径は１２０ｍｍであった。また、リング状突起の断面形状は三角形で、幅２ｍｍ、高さ２ｍｍであった。そして、リング状突起が形成されている領域の最小半径は９０ｍｍであり、そこから１０ｍｍ間隔で同心円状に３本形成されていた。

この結果、１０００枚のアニールウエーハ中、スリップ転位が発生したのはわずかに１枚であり、高歩留りでスリップ転位のない高品質のアニールウエーハを得ることができた。

（実施例２）
リング状突起の本数が６本である以外は実施例１と同様のウエーハ熱処理用治具、縦型熱処理用ボートを用い、実施例１と同様の熱処理を行った。

この結果、１０００枚のアニールウエーハ中、スリップ転位が発生したのはわずかに１枚であり、実施例１と同様に、高歩留りでスリップ転位のない高品質のアニールウエーハを得ることができた。

（比較例１）
リング状突起の本数が２本である以外は実施例１と同様のウエーハ熱処理用治具、縦型熱処理用ボートを用い、実施例１と同様の熱処理を行った。

この結果、１０００枚のアニールウエーハ中、スリップ転位が発生したのは１０枚であり、実施例１に比べてスリップ転位の発生率が高く、歩留りが低下してしまった。
これは、リング状突起の本数が少なかっため、熱処理中に、熱衝撃等によって半導体シリコンウエーハの載置位置にずれが生じたときに、ウエーハ荷重が偏って集中する箇所ができてしまい、それを起因としてスリップ転位が発生したためと考えられる。このように、リング状突起の本数が３本未満であると、ウエーハ荷重の偏りを起因とするスリップ転位の発生を十分に防止することができない。

（比較例２）
中央部に穴が形成されていない以外は実施例１と同様のウエーハ熱処理用治具、縦型熱処理用ボートを用い、実施例１と同様の熱処理を行った。

この結果、１０００枚のアニールウエーハ中、スリップ転位が発生したのは１１枚であり、実施例１に比べてスリップ転位の発生率が高く、歩留りが低下してしまった。
これは、穴が形成されていなかったため、熱処理において、ガスが半導体シリコンウエーハの裏側に回り込みにくく、それによってウエーハ内温度分布が均一なものとなりにくく、これを起因としてスリップ転位が発生したためと考えられる。このように、中央部に穴が形成されていないと、ウエーハ内温度分布の不均一性を起因とするスリップ転位の発生を防ぎきれない。
また、半導体シリコンウエーハの載置時にずれが生じてしていたと考えられる。

（比較例３）
リング状突起の本数が２本であり、中央部に穴が形成されていない以外は実施例１と同様のウエーハ熱処理用治具、縦型熱処理用ボートを用い、実施例１と同様の熱処理を行った。なお、比較例３におけるウエーハ熱処理用治具は、図９に示す従来のものとほぼ同様であった。

この結果、１０００枚のアニールウエーハ中、スリップ転位が発生したのは２７枚であり、実施例１に比べてスリップ転位の発生率が極めて高くなってしまった。比較例１および比較例２よりも悪い結果となった。

（比較例４）
フルリング状ではなく、切れ目を有するリング状突起である以外は実施例１と同様のウエーハ熱処理用治具、縦型熱処理用ボートを用い、実施例１と同様の熱処理を行った。

この結果、１０００枚のアニールウエーハ中、スリップ転位が発生したのは１４枚であり、実施例１に比べてスリップ転位の発生率が高く歩留りが低下してしまった。
これは、リング状突起に切れ目が形成されていることによって、ウエーハ荷重を均等に分散して支持することができずに荷重が集中する箇所が生じてしまい、それを起因としてスリップ転位が発生してしまったと考えられる。

以上のように、本発明によって、スリップ転位の発生を極めて低減することができることが判る。これにより、高品質のアニールウエーハを歩留り高く得ることができ、デバイスの不良発生率を著しく低減し、コスト等の改善を図ることも可能である。

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。

本発明の縦型熱処理用ボートの一例を示す概略図である。本発明のウエーハ熱処理用治具の一例を示す概略図である。（Ａ）平面図、（Ｂ）断面図。半導体シリコンウエーハがウエーハ熱処理用治具により支持されている様子を示す説明図である。リング状突起の一例を示す概略図である。（Ａ）断面形状が三角形、（Ｂ）断面形状がアーチ状。従来の縦型熱処理用ボートの一例を示す概略図である。従来の縦型熱処理用ボートにウエーハをセットした状態を示す説明図である。縦型熱処理炉の一例を示す概略図である。従来の縦型熱処理用ボートにおけるウエーハ支持部を示す概略図である。従来の枚葉式のウエーハ熱処理用治具の一例を示す概略図である。リング状突起の本数ごとのスリップ転位発生面積の比較結果を示すグラフである。穴の有無ごとのスリップ転位発生面積の比較結果を示すグラフである。

符号の説明

１…本発明の縦型熱処理用ボート、２…支持部、
３…本発明のウエーハ熱処理用治具、３ａ…中央部の穴の直径、
３ｂ…リング状突起が形成されている領域の最小半径、
３ｃ…リング状突起が形成されている領域の最大半径、
３ｄ…ウエーハ熱処理用治具の外径、３ｅ…ウエーハ熱処理用治具の厚さ、
３ｆ…リング状突起の高さ、３ｒ…ウエーハ熱処理用治具の半径、
４…支柱、６ａ…天板、６ｂ…底板、７…スリット、
１０…中央部の穴、１１…リング状突起、
１２…半導体シリコンウエーハ載置面、
Ｗｄ…半導体シリコンウエーハの直径。

Claims

熱処理するときに半導体シリコンウエーハを水平に載置して支持する板状のウエーハ熱処理用治具であって、
前記ウエーハ熱処理用治具は、中央部を貫通する穴が形成されたドーナツ型であり、
前記半導体シリコンウエーハを載置する面には、切れ目なくフルリング状に突出して、載置される半導体シリコンウエーハを支持するリング状突起が形成されており、
該リング状突起は、幅が２ｍｍ以下であり、高さが１ｍｍ乃至３ｍｍのもので、同じ高さの突起が同心円状に３本以上形成されているものであり、かつ、
該３本以上のリング状突起は、各々、２ｍｍ乃至１０ｍｍの間隔であり、前記ウエーハ熱処理用治具の半径方向において、前記ウエーハ熱処理用治具の半径５０％乃至８０％の領域に形成されたものであることを特徴とするウエーハ熱処理用治具。
前記ウエーハ熱処理用治具は、外径が前記支持される半導体シリコンウエーハの直径よりも５％乃至２０％大きいものであることを特徴とする請求項１に記載のウエーハ熱処理用治具。
前記ウエーハ熱処理用治具の中央部に形成された穴は、直径が前記ウエーハ熱処理用治具の外径の１０％乃至４０％のものであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のウエーハ熱処理用治具。
前記リング状突起は、断面形状が三角形またはアーチ状のものであることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のウエーハ熱処理用治具。
前記ウエーハ熱処理用治具は、ＳｉＣからなるもの、またはＣＶＤ法でカーボンにＳｉＣをコーティングしたものであることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のウエーハ熱処理用治具。
前記板状のウエーハ熱処理用治具の厚さは２ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のウエーハ熱処理用治具。
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のウエーハ熱処理用治具を備えた縦型熱処理用ボートであって、少なくとも、天板と、底板と、該天板と底板の間に固定された複数の支柱とを有し、前記複数の支柱の各々に、前記半導体シリコンウエーハを水平に支持するための複数の支持部が形成されており、該複数の支持部に、前記半導体シリコンウエーハが各々一枚ずつ載置されて支持される前記ウエーハ熱処理用治具が載上されているものであることを特徴とする縦型熱処理用ボート。