JP5280045B2 - ウェハーの熱処理時のスリップ転位を防止することができるウェハー支持ピン及びウェハーの熱処理方法 - Google Patents

ウェハーの熱処理時のスリップ転位を防止することができるウェハー支持ピン及びウェハーの熱処理方法 Download PDF

Info

Publication number
JP5280045B2
JP5280045B2 JP2007325089A JP2007325089A JP5280045B2 JP 5280045 B2 JP5280045 B2 JP 5280045B2 JP 2007325089 A JP2007325089 A JP 2007325089A JP 2007325089 A JP2007325089 A JP 2007325089A JP 5280045 B2 JP5280045 B2 JP 5280045B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
wafer
temperature
heat treatment
support pin
support pins
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2007325089A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2008166763A (ja
Inventor
クン キム
ジンキュン ホン
ウヒョン ソ
キョンファン ソン
Original Assignee
エルジー シルトロン インコーポレーテッド
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by エルジー シルトロン インコーポレーテッド filed Critical エルジー シルトロン インコーポレーテッド
Publication of JP2008166763A publication Critical patent/JP2008166763A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5280045B2 publication Critical patent/JP5280045B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/324Thermal treatment for modifying the properties of semiconductor bodies, e.g. annealing, sintering
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/687Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
    • H01L21/68714Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
    • H01L21/6875Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by a plurality of individual support members, e.g. support posts or protrusions
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/687Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
    • H01L21/68714Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
    • H01L21/68757Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by a coating or a hardness or a material

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)

Description

本発明は、ウェハーの熱処理に使われるウェハー支持ピン及びウェハーの熱処理方法に関し、特にウェハーに加えられる重力によるストレス(gravitational stress)を最小化すると同時に、熱損失を最小化してスリップ転位(slip dislocation)を最小化することができるウェハー支持ピン構造及びウェハー熱処理方法に関する。
半導体素子の製造過程には、一般に熱処理工程が伴う。シリコンウェハーの場合、半導体素子の製造工程で行われる熱処理過程において、ウェハー内に存在する酸素が酸素析出物(oxygen precipitations)を生成する。一定水準以上の酸素析出物は、素子の製造過程中に汚染源になる恐れのある金属不純物に対して内部ゲッタリングサイト(Internal Gettering Site)として作用するため、なくてはならない必須な要素である。しかしその一方で、半導体素子が製造されるウェハーの表面領域には、一定深さまで酸素析出物が発生してはならない、いわゆるデヌードゾーン(Denuded Zone)が確保されなければならない。よってウェハーのメーカーでは、欠陷のない一定のデヌードゾーン、及びバルク領域に一定水準以上の酸素析出物を含むBMD(Bulk Micro-Defect)を形成するための方法として、長時間の熱処理または高温急速熱処理(High Temperature Rapid Thermal Annealing)を採用している。特に高温急速熱処理は、いまだに解決せねばならない課題はあるが、工程時間が短いために生産性が高く、近年その使用が増えている。
高温急速熱処理は、1150℃〜1250℃の高温で、数秒から数十秒間ウェハーを熱処理する技術であり、これによるウェハー内のスリップ転位が不可避的に発生する。高温熱処理時に発生したスリップ転位が表面に存在すると、半導体素子の製造工程で漏洩電流による歩留まり低下の原因になる。これを制御するために、急速熱処理工程ではウェハーの重心を取って3点支持する方式を採用している。
重心3点支持方式は、図1に示されたような先端の鋭い石英材質の3つのピンでウェハーの重心をとって、3点を支持する方式である。この方式では、ウェハーとピンが最小面積で接触するので、熱損失による熱的ストレス(thermal stress)及びシリコンと石英との材質差による熱膨脹係数偏差を最小化させることができ、スリップ転位を最小化することができる。よって、ウェハー支持ピンによる3点支持方式は、現在8インチ以下のウェハーに対する急速熱処理に多く使用されている。
しかし、ウェハーの大口径化と共に、ウェハーの重さも増加しつつある。よって、8インチウェハーでは如何なる問題にもならない重力によるストレスが、後述するように12インチウェハーでは問題になり、従来のウェハー支持方式ではスリップ転位が制御できない現象が生じている。
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものである。本発明の目的は、ウェハー支持ピンの構造を改善して、ウェハーに加えられる重力によるストレスを最小化するとともに、熱損失を最小化してスリップ転位を最小化することができるウェハー支持ピン、及びそれを用いたウェハー熱処理方法を提供することにある。
上記の目的を達成するために、本発明の一態様によるウェハー支持ピンは、その先端部を偏平にするか、ラウンド処理して、ウェハー熱処理時のウェハーの重力によるストレスを最小化する。
本発明によるウェハー支持ピンは、少なくとも前記先端部が石英材質からなり得るが、単結晶または多結晶シリコン材質からなることが望ましい。
ウェハー支持ピンの少なくとも先端部がシリコン材質からなる場合に、機械的強度を高めるため、前記単結晶または多結晶シリコンにNまたはCをドーピングすることができる。また、ウェハー支持ピンの耐磨耗性を高めるため、少なくとも前記先端部をSiCまたはSiで表面コーティングすることもできる。
また、本発明によるウェハー熱処理に使用されるウェハー支持ピンは、ウェハーに対する熱処理の後、ウェハーと支持ピンとの接触部分に対して5分間ライトエッチング(Wright Etching)してから、ピンマーク(pin mark)の断面積を測定したとき、最小断面積が1.0×10−3cmになるように、その先端部とウェハーとの接触面積が調節される。一方、該断面積の上限を設定する必要はないが、容易に実施するために断面積の上限を2.0×10−2cm程度にすることができる。また、このようなピンマークの断面積にするためには、前述したように、ウェハー支持ピンの先端部が偏平であるか、ラウンド処理されていることが望ましいが、支持ピンの構造と関係なく前述した範囲の断面積が得られる限り、支持ピンの表面形状や構造は制限されない。
一方、本発明の他の態様によるウェハーに対する急速熱処理方法は、ウェハー支持ピンによってウェハーを底面から点接触で支持しながら、ウェハーに対して熱処理を行う方法であって、熱処理温度が1150℃〜1250℃範囲であり、前記ウェハーの半径が145mm以上であり、前記ウェハーの質量が100g以上であることを特徴とする。
また、本発明によるウェハーの急速熱処理方法は、ウェハー支持ピンによってウェハーを底面から点接触で支持しながら、ウェハーに対して熱処理を行う方法であり、前記熱処理の後、前記ウェハーと支持ピンとの接触部分に対して5分間ライトエッチングしてから、ピンマークの断面積を測定したとき、断面積が1.0×10−3〜2.0×10−2cmになることを特徴とする。
本発明によれば、熱処理時に使用するウェハー支持ピンの、ウェハーと接触する先端部をラウンド処理したり、偏平にしたりすることで、ウェハーの大口径化に伴う重力によるストレスを減少させて、スリップ転位を効果的に制御し、高品質の熱処理ウェハーを提供することができる。
また、本発明のウェハーの急速熱処理方法によれば、熱処理目標温度に到達する前に、目標温度より低い温度の中間安定化段階を経ることで、ウェハーに加えられる熱的ストレスを減らしてスリップを防止することができる。
以下、本発明の望ましい実施例によるウェハー支持ピン及びウェハーの熱処理方法について、添付された図面を参照して詳しく説明する。
これに先立ち、本明細書及び特許請求の範囲に使われた用語や単語は、通常の辞書的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者自身が発明を最善の方法で説明するために、用語の概念を適切に定義できるという原則に則して、本発明の技術的な思想に応ずる意味及び概念で解釈されねばならない。したがって、本明細書に記載された実施例及び図面に示された構成は、本発明のもっとも望ましい一実施例にすぎず、本発明の技術的な思想のすべてを代弁するものではない。したがって、本出願の時点においてこれらに代替できる多様な均等物及び変形例があり得ることを理解せねばならない。
本発明によるウェハー支持ピンについて説明する前にまず、従来の、先端部が鋭いウェハー支持ピン(図1参照)を用いて、8インチウェハー及び12インチウェハーに対して急速熱処理を行って、分析した結果を述べる。
具体的に、8インチ及び12インチウェハーに対し、1120℃で3秒間、1215℃で10秒間の、2段階急速熱処理を行った。このとき、図1に示されたウェハー支持ピンを使用して、従来と同様に3点支持方式でウェハーを支持した。2段階急速熱処理の後に、XRT(X-Ray Topography)方法、及びライトエッチング方法によるピット(pit)観察を通じて、スリップ転位を測定し、スリップのない領域を測定した。
8インチウェハーについてXRTで測定した結果では、スリップが見えず、また、ウェハー裏面の支持ピンの接触部位から断面に切断して、5分間ライトエッチングして、エッチングピットを分析した結果でも、表面から400〜500μm程度までスリップがなかった。
一方、12インチウェハーの場合は、同様の方法で分析した結果、XRTで測定した結果では、ウェハー裏面のピン接触地点にピンマークが形成されたことを除けば、スリップは存在しなかった。しかし、図3のピンマーク位置でウェハーを断面に切断して、5分間ライトエッチングして顕微鏡で確認した結果、ウェハー表面に図4のようにエッチングピットを観察することができた。直径は異なるが、同様の急速熱処理方法による熱的ストレスは同一であるという仮定の下、8インチウェハーと12インチウェハーのスリップ評価結果を見ると、ウェハーの荷重増加による重力ストレスが増加し、8インチウェハーではスリップが制御されたが、12インチウェハーではスリップがウェハーの表面にまで転位される結果を得た。このように従来のウェハー支持ピン及び従来の急速熱処理方法を、12インチウェハーにそのまま適用すると、所望の品質の熱処理ウェハーを得ることができないことが分かる。
一方、図1に示された従来の支持ピンを使っても、熱的な側面から熱的ストレスを最小化できる方法として、従来からの昇温率/降温率よりも低い昇温率/降温率を適用して、急速熱処理をする。しかしこの方法は、生産性の点から望ましくない。よって、昇温率/降温率を下げることなく熱的ストレスを減少させることができる他の代案として、次のような実験を行った。
すなわち図5に示されたように、12インチウェハーに対して、第1温度Tで急速熱処理する工程と、温度を上昇させて第2温度Tで急速熱処理する工程との間に、中間安定化段階tを挿入した。すなわち、第1温度Tから第2温度Tに温度を上昇させる昇温区間に、第1温度と第2温度間の温度Tで1〜10秒間安定化する段階を入れて、高温への昇温時における熱的ストレスを減らして、スリップを防止しようとした。
具体的に、第1温度Tは900℃〜1200℃の範囲の温度であって本実験では1120℃であり、第2温度Tは1120℃〜1250℃の範囲の温度であって本実験では1215℃とした。中間安定化段階の温度Tは(a)1130℃、(b)1150℃、(c)1180℃の3種に設定して、それぞれ5秒間、熱的に安定した雰囲気とした。その後、30℃/secの降温率で冷却してスリップ転位結果を分析した。
図5の急速熱処理工程で熱処理した後、5分間ライトエッチングした結果、ウェハー表面のエッチングピットの、図6に示される顕微鏡観察写真が得られた。図6の(a)、(b)、(c)はそれぞれ、中間安定化段階の温度Tを(a)1130℃、(b)1150℃、(c)1180℃に設定した場合の写真である。図6によれば、ウェハー表面に現われたエッチングピットは、それぞれ(a)6個、(b)3個、(c)0個であり、中間安定化段階の温度が上昇するほど、ウェハー表面のエッチングピット密度が減少する傾向を示した。特に中間安定化段階の温度が1180℃である場合に、ウェハー表面にスリップがない結果を得ることができた。
また、このような中間安定化段階は、2段階急速熱処理だけではなく、1段階急速熱処理にも適用することができる。すなわち図7に示されたように、ウェハーを1120℃以上の高温で1段階急速熱処理するとき、ウェハーロード温度Tから、最高目標温度Tまで昇温させる区間に、最高目標温度より低い温度Tで、中間安定化する区間を含ませることで、ウェハーに加えられる熱的ストレスを低減させてスリップを制御することができる。
以上の結果をまとめると、既存の先端部の鋭いウェハー支持ピンを使って12インチ以上の大口径ウェハーを高温急速熱処理すると、ウェハー荷重の増加に伴って重力によるストレスが増加し、スリップの制御が困難であると判断される。一方、図5および図7に示されたように、最高目標温度に到達する前に、最高目標温度より低い温度で安定化する段階を挿入すれば、従来のウェハー支持ピンを使用しても熱的ストレスを低減させて、ウェハー表面のスリップが有意に減少することも分かる。しかし、このように中間安定化段階を挿入しても、中間安定化段階の温度によってはスリップの制御効果が十分ではなく、十分なスリップフリー深さ(slip-free depth)を得るには依然として限界があり、より根本的な方法が求められる。
そこで、本発明者等はウェハー支持ピンの構造を変更した。すなわち、本発明によるウェハー支持ピンは、図8に示されたように、先端部がラウンド処理されているか、偏平である。これは、図1に示された従来の支持ピンに比べ、ウェハーの重力によるストレスを減らすためにウェハーと支持ピンとの接触面積を増加させて、荷重を分散させるためである。
具体的に、図8(a)に示されたウェハー支持ピンは、その先端部がラウンド処理され、テーパー部分を有する。また、本発明の範囲を限定しないが、テーパー部分の長さH2が2mm〜17mmであり、先端部のラウンド処理された部分の直径φ2が0.5mm〜1.5mmであることが望ましい。また、ラウンド処理された部分の曲率半径R1は0.7mm以上であることが望ましい。
図8(b)に示されたウェハー支持ピンは、その先端部が偏平であることを除けば、図8(a)に示された支持ピンと類似する。すなわち、図8(b)に示された支持ピンは、図8(a)に示された支持ピンにおいて、そのラウンド処理された部分の曲率半径が無限大である場合に相当する。一方、本発明の範囲を限定しないが、図8(b)に示された支持ピンの先端部の偏平な部分の直径φ3が0.2mm〜1.5mmであり、テーパー部分の長さH3が2mm〜17mm程度であることが望ましい。
図8に示されたウェハー支持ピンは、従来のように石英からなることができ、単結晶または多結晶シリコン材質からなることもできる。ただし、ウェハー支持ピンの材質で重要な部分は、ウェハーと接触する部分である先端部であるので、少なくとも先端部(またはテーパー部分まで)が前述したような材質からなればよい。また、支持ピンをシリコンで作製する場合、機械的強度を高めるために単結晶または多結晶シリコンにNまたはCをドーピングすることができる。さらに、支持ピンの耐磨耗性を高めるために少なくとも先端部をSiCまたはSiで表面コーティングすることもできる。
このように、ウェハー支持ピンの先端部をラウンド処理したり、偏平にしたりすることで、12インチウェハーのような大口径ウェハーに対する急速熱処理時における、ウェハーの重力によるストレスを減らしてスリップを制御することができる。以下、本発明によって作製されたウェハー支持ピンを用いて、12インチウェハーに対して急速熱処理を行い、その結果を分析した実施例を説明する。
まず従来の支持ピンと同様に、図8(a)に示されたような、先端部がラウンド処理されたウェハー支持ピンを、石英材質で作製した。このとき、先端部の曲率半径を(a)0.4mm、(b)0.7mm、(c)1mmの3種を作製した。
次いで、12インチウェハーに対し、前述したような2段階急速熱処理を施した。すなわち、12インチウェハーを、前述の作製された支持ピンで、3点支持方式で支持しながら、1120℃で3秒間、1215℃で10秒間の2段階急速熱処理を行った。このとき、前述したような中間安定化段階は設けなかった。
2段階熱処理の後に、前述したように5分間ライトエッチングして、ウェハー裏面のピンマークを顕微鏡で確認した。その結果、図9に示されたように、前記3種の曲率半径を有する支持ピンとウェハーとの接触面積は、それぞれ(a)0.5×10−3cm、(b)1.0×10−3cm、(c)2.1×10−3cmであった。また、スリップフリー深さを測定するため、ピンマークの位置から断面に切断し、5分間ライトエッチングした後、エッチングピットがウェハーの裏面から表面側へ上がった最高高さを測定して、ウェハー表面からスリップがない領域を求めた。その結果、図10のような結果を得ることができた。
図10に示されるように、(a)曲率半径=0.4mm、接触面積=0.5×10−3cmである場合に、スリップフリー深さがほとんど0であり、(b)曲率半径=0.7mm、接触面積=1.0×10−3cmである場合に、スリップフリー深さがほぼ15μmであり、(c)曲率半径=1mm、接触面積=2.1×10−3cmである場合に、スリップフリー深さが30μmを超えることが分かる。よって、ウェハー表面から約15μmの深さまでスリップがない急速熱処理ウェハーを得るためには、ウェハー支持ピンの先端部曲率半径を、少なくとも0.7mm以上にし、5分間ライトエッチングした後に測定されたウェハーと支持ピンとの接触面積を少なくとも1.0×10−3cm以上にすることが望ましい。
一方、図10に示されるように、接触面積が(a)0.5×10−3cmから(b)1.0×10−3cmに増加するとき、スリップフリー深さはほぼ直線的に増加するが、接触面積が(b)1.0×10−3cmから(c)2.1×10−3cmに増加するときには、スリップフリー深さの増加率が鈍化する傾向がみられる。そこで本発明者等は、その原因を探るために、ウェハーに酸化膜を成長させて、酸化膜厚さの変化を確認した。すなわちウェハーに対して、1150℃、Oガス流量10slmの条件で、30秒間急速熱酸化(Rapid Thermal Oxidation;RTO)して、ウェハー上にシリコン酸化膜を100Åの厚さで成長させた。その後、エリプソメータ(ellipsometer)で酸化膜厚さの偏差を求めた。急速熱酸化による酸化膜厚さの偏差測定は、急速熱処理時の温度偏差を間接的に測定する方法である。上述のような条件(1150℃、30秒、Oガス流量10slm)下では、100Åの厚さで酸化膜が成長するが、酸化膜の厚さが0.7Åの偏差を示すとき、実際の温度偏差は1℃に計算される。
一方、このとき使用したウェハー支持ピンは、図8(a)に示された、先端部がラウンド処理された石英材質の支持ピンである。接触面積の差による厚さの偏差を測定するために、その曲率半径が0.4mm及び1mmである2種を用意して、図11(a)のように、相異なる曲率半径の支持ピンで、ウェハーを同時に支持した(図面において、Aは曲率半径0.4mmの支持ピンであり、Bは曲率半径1mmの支持ピンである)。
エリプソメータの測定結果を示す図11(b)に示されるように、支持ピンの接触地点で、酸化膜の厚さが局所的に薄い2点(A、B)が現われた。接触面積の広いB地点で、より大きい点が現われており、接触面積の増加により、酸化膜の厚さ偏差が大きくなることが分かる。すなわち、ウェハーと支持ピンとの接触面積が広いほど、重力によるストレスの低減という面からは、スリップ制御に良い影響を与えるが、一方で、接触面積が広いほど、接触地点から外部への熱放出が起きて、局所的な温度偏差が引き起こされる。それにより熱的ストレスが増加して、図10のグラフのように、接触面積が増加するほどスリップフリー深さの増加率が減少する傾向を示すことが分かる。
そこで本発明者等は、接触面積の増加に伴って熱的ストレス(熱損失)が増加して、スリップフリー深さの増加幅が減少する欠点を補うため、熱処理時の熱伝導度及び熱膨脹係数を考慮して、ウェハー支持ピンの材質をウェハーと同じシリコンに変えて支持ピンを作製した。すなわち、本実施例の支持ピンは、図8(a)に示されたような先端部がラウンド処理された、シリコン材質の支持ピンである。先端部の曲率半径を、それぞれ0.4mmと1mmの2つの支持ピンを作製した。このように作製された支持ピンを使用して、前述した2段階急速熱処理(1120℃、3秒間+1215℃、10秒間)を行い、同様のエッチング方法を用いてウェハー裏面のピンマーク、及びウェハー表面のスリップフリー深さを測定した。
その結果が図12に示され、曲率半径が0.4mmである支持ピンを使った場合の接触面積は(a)0.5×10−3cmであり、曲率半径が1mmである支持ピンを使った場合の接触面積は(b)2.1×10−3cmであった。これは、それぞれ図9(a)及び(c)と一致する結果である。一方、スリップフリー深さを測定するために、5分間ライトエッチングした後、エッチングピットを顕微鏡で観察した結果、曲率半径が1mmである支持ピンを使った場合のスリップフリー深さが約45μmであった。すなわち図13に示されたように、石英材質の支持ピンを使った場合は、接触面積の増加に伴うスリップフリー深さの増加幅は鈍化するが、本実施例のシリコン材質の支持ピンを使用した場合は、接触面積の増加に比例してスリップフリー深さが直線的に増加する。すなわち、スリップ制御の観点から、石英材質の支持ピンよりはシリコン材質の支持ピンの方が、さらに有利であることを意味する。
一方、以上の実施例及び実験例では、本発明によるウェハー支持ピン、すなわち先端部が偏平であるか、ラウンド処理された支持ピンを用いた急速熱処理について、2段階急速熱処理をあげて説明した。もちろん、本発明のウェハー支持ピンを用いた急速熱処理は、前述した2段階急速熱処理に限定されない。すなわち本発明のウェハー支持ピンを、1段階急速熱処理にも適用することができ、急速熱処理でなく通常の熱処理にも適用することができる。さらに、図5及び図7を参照して説明した中間安定化段階を挿入した急速熱処理にも、前述したウェハー支持ピンを適用することができる。
以上のように、本発明は、限定された実施例及び図面によって説明されたが、これによって限定されない。本発明は、本発明が属する技術分野の通常の知識を有する者によって、本発明の技術思想及び特許請求の範囲の均等範囲内で多様な修正及び変形が可能であることは言うまでもない。
ウェハーの急速熱処理に使用される従来のウェハー支持ピンの断面図である。 図1のウェハー支持ピンを使用して2段階急速熱処理を行った後のウェハーのXRT写真である。 図1のウェハー支持ピンを使用して2段階急速熱処理を行った後、ウェハーのピン接触地点に対して5分間ライトエッチングしたときに、ウェハーの裏面に現われたピンマークの写真である。 図3のライトエッチングの結果、ウェハー表面に現われたエッチングピットの写真である。 2段階急速熱処理に、本発明に従ってスリップ転位防止のための中間安定化段階を挿入した場合の、熱処理工程ダイアグラムである。 図5のダイアグラムにおいて、スリップ転位防止のための中間安定化段階の温度別に、ウェハー表面のスリップを分析した写真である。 1段階急速熱処理に、本発明に従ってスリップ転位防止のための熱処理段階を挿入した場合の、熱処理工程ダイアグラムである。 本発明によるウェハー支持ピンの断面図である。 図8(a)に示されたウェハー支持ピンを使用して2段階急速熱処理を行った後に、ウェハーのピン接触地点に対して5分間ライトエッチングしたときに、ウェハーの裏面に現われたピンマークの写真である。図9(a)は、支持ピン先端部の曲率半径を0.4mmにした場合、(b)は0.7mmにした場合、及び(c)は1mmにした場合である。 図9のライトエッチングの結果、ピンの接触面積に対するウェハー表面のスリップフリー深さを示したグラフである。 異なる先端部曲率半径を有する図8(a)に示された支持ピンを作製し、その支持ピンを使用して急速熱酸化した後、エリプソメータを使って酸化膜の厚さを測定した結果を示した図面である。 異なる先端部曲率半径を有する図8(a)に示された支持ピンを、シリコンで作製し、その支持ピンを使用して急速熱処理した場合に、ウェハーの裏面に現われたピンマークの写真である。 ピンの材質ごとのスリップフリー深さを示したグラフである。

Claims (11)

  1. ウェハーの熱処理時に、ウェハーを底面から支持するウェハー支持ピンにおいて、
    前記ウェハーと接触する先端部がラウンド処理されており、かつテーパー状であり、
    該テーパー部分の長さが2mm〜17mmであり、
    前記ラウンド処理された部分の曲率半径が0.7mm以上であり、前記ラウンド処理された部分の直径は0.5mm〜1.5mmであることを特徴とするウェハー支持ピン。
  2. 少なくとも前記先端部が、石英材質からなることを特徴とする、請求項1に記載のウェハー支持ピン。
  3. 少なくとも前記先端部が、単結晶または多結晶シリコン材質からなることを特徴とする、請求項1に記載のウェハー支持ピン。
  4. 前記単結晶または多結晶シリコンには、NまたはCがドーピングされていることを特徴とする、請求項3に記載のウェハー支持ピン。
  5. 少なくとも前記先端部が、SiCまたはSiで表面コーティングされていることを特徴とする、請求項3に記載のウェハー支持ピン。
  6. 記熱処理の後、前記ウェハーと支持ピンとの接触部分に対して5分間ライトエッチングしてから、ピンマークの断面積を測定したとき、断面積が1.0×10−3〜2.0×10−2cmになることを特徴とする、請求項に記載のウェハー支持ピン。
  7. 請求項1〜6のいずれか一項に記載のウェハー支持ピンによってウェハーを底面から点接触で支持しながらウェハーに対して熱処理を行う方法において、
    熱処理温度が1150℃〜1250℃範囲であり、
    前記ウェハーの半径が145mm以上であり、かつ前記ウェハーの質量が100g以上であることを特徴とする熱処理方法。
  8. 請求項1〜6のいずれか一項に記載のウェハー支持ピンによってウェハーを底面から点接触で支持しながらウェハーに対して熱処理を行う方法において、
    前記熱処理の後、前記ウェハーと支持ピンとの接触部分に対して5分間ライトエッチングしてから、ピンマークの断面積を測定したとき、断面積が1.0×10−3〜2.0×10−2cmになることを特徴とする熱処理方法。
  9. 請求項1〜6のいずれか一項に記載のウェハー支持ピンによってウェハーを底面から点接触で支持しながら、ウェハーに対して1120℃以上の高温で急速熱処理する方法において、
    最高目標温度まで温度を上昇させる昇温区間に、前記最高目標温度より低い温度で中間安定化する区間を含むことを特徴とする急速熱処理方法。
  10. 請求項1〜6のいずれか一項に記載のウェハー支持ピンによってウェハーを底面から点接触で支持しながら、ウェハーを第1温度で急速熱処理した後、温度を上昇させて第2温度で急速熱処理するウェハーの急速熱処理方法であって、
    前記第1温度から第2温度に昇温させる区間に、前記第1温度と第2温度の間の温度で中間安定化する区間を含むことを特徴とする急速熱処理方法。
  11. 前記第1温度は900℃〜1200℃であり、前記第2温度は1120℃〜1250℃であり、前記第1温度より第2温度が高く、
    中間安定化する段階は1〜10秒間行うことを特徴とする、請求項10に記載の急速熱処理方法。
JP2007325089A 2006-12-27 2007-12-17 ウェハーの熱処理時のスリップ転位を防止することができるウェハー支持ピン及びウェハーの熱処理方法 Active JP5280045B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020060134791A KR100818842B1 (ko) 2006-12-27 2006-12-27 웨이퍼의 열처리시 슬립을 방지할 수 있는 웨이퍼 지지 핀및 웨이퍼의 열처리 방법
KR10-2006-0134791 2006-12-27

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2008166763A JP2008166763A (ja) 2008-07-17
JP5280045B2 true JP5280045B2 (ja) 2013-09-04

Family

ID=39533579

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007325089A Active JP5280045B2 (ja) 2006-12-27 2007-12-17 ウェハーの熱処理時のスリップ転位を防止することができるウェハー支持ピン及びウェハーの熱処理方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US7767596B2 (ja)
JP (1) JP5280045B2 (ja)
KR (1) KR100818842B1 (ja)
CN (1) CN101275286A (ja)
SG (1) SG144129A1 (ja)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101109822B1 (ko) * 2010-01-26 2012-02-13 주식회사 엘지실트론 웨이퍼의 열처리시 전위 결함을 저감할 수 있는 웨이퍼 지지 핀 및 그 제조 방법
JP2012151371A (ja) * 2011-01-20 2012-08-09 Nuflare Technology Inc 荷電粒子ビーム描画装置および荷電粒子ビーム描画方法
JP6086056B2 (ja) 2013-11-26 2017-03-01 信越半導体株式会社 熱処理方法
JP6520050B2 (ja) * 2014-10-31 2019-05-29 株式会社Sumco リフトピン、該リフトピンを用いたエピタキシャル成長装置およびエピタキシャルウェーハの製造方法
JP6369297B2 (ja) * 2014-11-12 2018-08-08 株式会社Sumco 半導体ウェーハの支持方法及びその支持装置
US10734262B2 (en) 2015-12-30 2020-08-04 Mattson Technology, Inc. Substrate support in a millisecond anneal system
JP6637321B2 (ja) * 2016-02-03 2020-01-29 株式会社Screenホールディングス 熱処理用サセプタおよび熱処理装置
CN106340487A (zh) * 2016-10-21 2017-01-18 北京鼎泰芯源科技发展有限公司 用于晶圆退火的载片盘、退火装置及晶圆退火方法
JP7321768B2 (ja) 2018-05-23 2023-08-07 信越化学工業株式会社 化学気相成長装置および被膜形成方法
CN115418725B (zh) * 2022-07-28 2024-04-26 浙江大学杭州国际科创中心 一种氮化硅薄膜热退火方法和装置

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5788763A (en) 1995-03-09 1998-08-04 Toshiba Ceramics Co., Ltd. Manufacturing method of a silicon wafer having a controlled BMD concentration
JPH08288372A (ja) * 1995-04-11 1996-11-01 Nippon Pillar Packing Co Ltd ウエハ支持プレート
JPH09205130A (ja) * 1996-01-17 1997-08-05 Applied Materials Inc ウェハ支持装置
DE69738020T2 (de) * 1996-06-28 2008-07-31 Sumco Corp. Verfahren und anordnung zur thermischen behandlung eines einkristallinischen plättchens, einkristallinisches plättchen und verfahren zur herstellung eines einkristallinischen plättchens
JP2001185607A (ja) * 1999-12-27 2001-07-06 Canon Inc 基板吸着保持装置およびデバイス製造方法
DE10003639C2 (de) * 2000-01-28 2003-06-18 Steag Rtp Systems Gmbh Vorrichtung zum thermischen Behandeln von Substraten
JP4589545B2 (ja) * 2001-02-19 2010-12-01 新日本製鐵株式会社 ウェハ支持部材、ウェハ保持具およびウェハ保持装置
DE60144045D1 (de) * 2000-10-16 2011-03-31 Nippon Steel Corp Waferhalterung, waferhalterungsanordnung und wärmebehandlungsofen
US6497403B2 (en) * 2000-12-28 2002-12-24 Memc Electronic Materials, Inc. Semiconductor wafer holder
KR20010067805A (ko) * 2001-03-29 2001-07-13 정기로 급속 열처리 장치용 에지링
KR20030033187A (ko) * 2001-10-18 2003-05-01 주식회사 실트론 반도체용 에피택셜 웨이퍼의 제조방법
FR2845202B1 (fr) * 2002-10-01 2004-11-05 Soitec Silicon On Insulator Procede de recuit rapide de tranches de materiau semiconducteur.
JP4363401B2 (ja) * 2003-03-26 2009-11-11 信越半導体株式会社 熱処理用ウェーハ支持具及び熱処理装置
JP2005093608A (ja) * 2003-09-16 2005-04-07 Hitachi Kokusai Electric Inc 基板処理装置
US7329947B2 (en) * 2003-11-07 2008-02-12 Sumitomo Mitsubishi Silicon Corporation Heat treatment jig for semiconductor substrate
JP2006005177A (ja) * 2004-06-17 2006-01-05 Tokyo Electron Ltd 熱処理装置

Also Published As

Publication number Publication date
US7767596B2 (en) 2010-08-03
KR100818842B1 (ko) 2008-04-01
SG144129A1 (en) 2008-07-29
CN101275286A (zh) 2008-10-01
JP2008166763A (ja) 2008-07-17
US20080176415A1 (en) 2008-07-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5280045B2 (ja) ウェハーの熱処理時のスリップ転位を防止することができるウェハー支持ピン及びウェハーの熱処理方法
KR100573473B1 (ko) 실리콘 웨이퍼 및 그 제조방법
JP5072460B2 (ja) 半導体用シリコンウエハ、およびその製造方法
TWI398927B (zh) 矽晶圓及其製造方法
JP4794137B2 (ja) シリコン半導体基板の熱処理方法
KR100945767B1 (ko) 실리콘 웨이퍼 및 그 제조 방법
CN107210223B (zh) 硅晶圆的制造方法
JP2004006615A (ja) 高抵抗シリコンウエーハ及びその製造方法
KR20090116748A (ko) 실리콘 단결정 웨이퍼의 제조방법
KR100971163B1 (ko) 어닐 웨이퍼 및 어닐 웨이퍼의 제조방법
JP2008066357A (ja) シリコン単結晶ウエーハおよびシリコン単結晶ウエーハの製造方法
US20070240628A1 (en) Silicon wafer
JP2003297839A (ja) シリコンウエーハの熱処理方法
JP5567259B2 (ja) シリコンウェーハおよびその製造方法
KR102478531B1 (ko) 실리콘 웨이퍼 및 그의 제조 방법
JP5470769B2 (ja) シリコンウェーハの熱処理方法
TWI443234B (zh) 用於在熱處理過程中支撐由單晶矽構成的半導體晶圓的支撐環、用於熱處理這種半導體晶圓的方法、以及由單晶矽構成的熱處理後的半導體晶圓
JP4131077B2 (ja) シリコンウェーハの製造方法
US7067005B2 (en) Silicon wafer production process and silicon wafer
US20100009548A1 (en) Method for heat-treating silicon wafer
JP5396737B2 (ja) エピタキシャルシリコンウェーハ及びその製造方法
JP4715402B2 (ja) 単結晶シリコンウェーハの製造方法、単結晶シリコンウェーハ及びウェーハ検査方法
US20120139088A1 (en) Silicon wafer and method for heat-treating silicon wafer
CN109075076B (zh) 硅晶片
KR100685260B1 (ko) 실리콘 웨이퍼의 열처리 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20100824

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20121205

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20121225

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130325

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20130423

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20130522

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Ref document number: 5280045

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250