JP5626188B2 - Semiconductor wafer heat treatment method - Google Patents

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Description

本発明は、半導体ウェーハ、特にシリコン単結晶ウェーハの熱処理技術に関する。   The present invention relates to a heat treatment technique for semiconductor wafers, particularly silicon single crystal wafers.

半導体ウェーハとして使用されるシリコン単結晶ウェーハに対し、結晶品質を向上させる、あるいは、表層部分に膜構造を形成する、等の各種目的のために熱処理が用いられる。このような熱処理技術は、各種半導体プロセスに用いられており、基本的かつ重要な技術となっている。   For silicon single crystal wafers used as semiconductor wafers, heat treatment is used for various purposes such as improving crystal quality or forming a film structure on the surface layer. Such a heat treatment technique is used in various semiconductor processes and is a basic and important technique.

特開平11−54447号公報JP 11-54447 A 特開2000−311866号公報JP 2000-311866 A

熱処理炉においてシリコン単結晶ウェーハを熱処理する際に、ウェーハボートとの接触部分から、スリップ転位(以下、単にスリップとも呼ぶ)と呼ばれる欠陥が発生することがある。このスリップは、シリコン単結晶ウェーハがウェーハボートに接触した時に生じる機械的なダメージを起点とし、ウェーハ自重による応力や、熱変形時に生じる応力、更に、高温の熱エネルギーが加わることで、長さ数ミリメートルから数センチメートルにわたってシリコン結晶構造がずれて形成される欠陥である。
縦型熱処理炉を用いた場合、横型炉と比較し、ウェーハ自重が分散され、ウェーハ面内の熱分布の均一性も良いことから、スリップが抑制される傾向がある。ただし、縦型熱処理炉を使用した場合においても、スリップが多く発生し、問題となることがあった。
When a silicon single crystal wafer is heat-treated in a heat treatment furnace, a defect called slip dislocation (hereinafter also simply referred to as slip) may occur from a contact portion with the wafer boat. This slip originates from mechanical damage that occurs when the silicon single crystal wafer comes into contact with the wafer boat, and stress due to the wafer's own weight, thermal deformation, and high-temperature thermal energy are added. It is a defect formed by shifting the silicon crystal structure from millimeter to several centimeters.
When a vertical heat treatment furnace is used, compared with a horizontal furnace, the weight of the wafer is dispersed and the uniformity of the heat distribution in the wafer surface is good, so that slip tends to be suppressed. However, even when a vertical heat treatment furnace is used, many slips occur, which sometimes causes a problem.

特許文献1には、スリップを低減するため、半導体ウェーハの荷重を分散させ、かつ自重応力を最小にし得るような3点の位置を支持して熱処理することが記載されている。
特許文献2には、スリップを発生させない熱処理方法として、熱処理中にウェーハボートの傾きを変化させることによって、半導体ウェーハの最大応力発生点を変更させる熱処理方法が記載されている。
しかし、いずれの方法でも、スリップの発生を安定して抑制することは困難であった。
Patent Document 1 describes that heat treatment is performed by supporting three positions that can disperse the load of the semiconductor wafer and minimize the self-weight stress in order to reduce slip.
Patent Document 2 describes a heat treatment method that changes the maximum stress generation point of a semiconductor wafer by changing the inclination of the wafer boat during the heat treatment as a heat treatment method that does not cause slip.
However, in any method, it is difficult to stably suppress the occurrence of slip.

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、縦型熱処理炉を用いた半導体ウェーハの熱処理において、スリップの発生を安定して抑制することができる方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a method capable of stably suppressing the occurrence of slip in heat treatment of a semiconductor wafer using a vertical heat treatment furnace. To do.

上記目的を達成するために、本発明は、縦型熱処理炉のウェーハボートに半導体ウェーハを載置して熱処理を行う方法において、前記ウェーハボートの位置と前記半導体ウェーハの載置位置との相対位置と、スリップ発生量との関係を求め、該求めた関係を基に、前記ウェーハボートの位置と前記半導体ウェーハの載置位置との相対位置の初期位置を設定し、該設定した初期位置から基準値内になるように前記半導体ウェーハを前記ウェーハボートに載置して前記熱処理を行うことを特徴とする半導体ウェーハの熱処理方法を提供する。   In order to achieve the above object, the present invention provides a method for performing a heat treatment by placing a semiconductor wafer on a wafer boat in a vertical heat treatment furnace, and a relative position between the position of the wafer boat and the placement position of the semiconductor wafer. And an initial position of a relative position between the position of the wafer boat and the mounting position of the semiconductor wafer based on the determined relationship, and a reference from the set initial position. Provided is a semiconductor wafer heat treatment method, wherein the heat treatment is performed by placing the semiconductor wafer on the wafer boat so as to be within a value.

このように熱処理を行うことで、ウェーハボートに半導体ウェーハを載置する際、スリップが出にくい載置位置に半導体ウェーハを効率的に載置することができ、これにより、熱処理中のスリップの発生を効果的に安定して抑制することができる。   By performing heat treatment in this way, when semiconductor wafers are placed on a wafer boat, the semiconductor wafers can be efficiently placed at a placement position where slipping is difficult to occur, thereby generating slip during heat treatment. Can be effectively and stably suppressed.

このとき、前記熱処理を複数バッチ行う際、前記ウェーハボートの位置と前記半導体ウェーハの載置位置との相対位置が前記初期位置から基準値内になるように管理しながら熱処理を行うことが好ましい。
このように、複数バッチの熱処理を行う場合にも、上記のように管理することでより安定してスリップを抑制しながら熱処理ができる。
At this time, when performing a plurality of batches of the heat treatment, it is preferable to perform the heat treatment while managing the relative position between the position of the wafer boat and the placement position of the semiconductor wafer so as to be within a reference value from the initial position.
Thus, even when performing heat treatment of a plurality of batches, heat treatment can be performed while suppressing slip more stably by managing as described above.

このとき、前記管理として、前記ウェーハボートの中心位置の変位量を測定し、該測定した変位量によって、前記ウェーハボートの位置と前記半導体ウェーハの載置位置との相対位置が前記初期位置から基準値内になるように、前記半導体ウェーハ又は前記ウェーハボートの中心位置を変位させることが好ましい。
このようにウェーハボートの位置の変位量を測定して、上記のように管理することで、熱処理におけるスリップの発生をより効果的に抑制することができる。また、ウェーハボートの中心位置の変位量に基づいて、ウェーハボート位置又は半導体ウェーハの載置位置を変位させることで、ウェーハボートの位置と半導体ウェーハの載置位置との相対位置を簡易かつ確実に管理することができる。
At this time, as the management, the displacement amount of the center position of the wafer boat is measured, and the relative position between the position of the wafer boat and the mounting position of the semiconductor wafer is determined from the initial position based on the measured displacement amount. The center position of the semiconductor wafer or the wafer boat is preferably displaced so as to be within the value.
Thus, by measuring the displacement amount of the position of the wafer boat and managing it as described above, the occurrence of slip in the heat treatment can be more effectively suppressed. Also, the relative position between the wafer boat position and the semiconductor wafer placement position can be easily and reliably displaced by displacing the wafer boat position or the semiconductor wafer placement position based on the displacement amount of the wafer boat center position. Can be managed.

このとき、前記ウェーハボートの中心位置の変位量の測定を、前記熱処理の各バッチ毎、所定数のバッチ毎、又は前記縦型熱処理炉のメンテナンス毎に行うことが好ましい。
このような間隔で上記変位量の測定を行うことで、位置のずれを効率的に管理することができる。
At this time, it is preferable to measure the amount of displacement of the center position of the wafer boat for each batch of the heat treatment, for each predetermined number of batches, or for each maintenance of the vertical heat treatment furnace.
By measuring the amount of displacement at such an interval, it is possible to efficiently manage positional deviation.

このとき、前記設定する前記ウェーハボートの位置と前記半導体ウェーハの載置位置との相対位置の初期位置を、前記求めた前記ウェーハボートの位置と前記半導体ウェーハの載置位置との相対位置と、スリップ発生量との関係において、スリップ発生量が最小となる相対位置に設定することが好ましい。
このように設定することで、スリップの発生をより低減することができる。
At this time, the initial position of the relative position between the position of the wafer boat to be set and the placement position of the semiconductor wafer, the relative position between the position of the wafer boat and the placement position of the semiconductor wafer, In relation to the slip generation amount, it is preferable to set the relative position at which the slip generation amount is minimized.
By setting in this way, the occurrence of slip can be further reduced.

このとき、前記基準値を、0.5mmとすることが好ましい。
このような基準値であれば、スリップを安定して確実に低減することができる。
At this time, the reference value is preferably set to 0.5 mm.
With such a reference value, slip can be stably and reliably reduced.

以上のように、本発明によれば、安定してスリップを抑制しながら熱処理することができる。   As described above, according to the present invention, heat treatment can be performed while stably suppressing slip.

本発明の熱処理方法で用いることができる縦型熱処理炉の一例を示す概略図である。It is the schematic which shows an example of the vertical heat processing furnace which can be used with the heat processing method of this invention. 実施例、比較例において求めたウェーハ載置位置とスリップ発生量との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the wafer mounting position calculated | required in the Example and the comparative example, and slip generation amount. 本発明の熱処理方法において、ウェーハボートの位置を測定する際の説明図である。It is explanatory drawing at the time of measuring the position of a wafer boat in the heat processing method of this invention. 実施例、比較例において測定したスリップ発生量を示すグラフである。It is a graph which shows the slip generation amount measured in the Example and the comparative example.

縦型熱処理炉において熱処理を行う場合、同型の熱処理炉を用いた場合においてもスリップの発生状況に大きな変動が生じることがある。
本発明者らは、この状況を詳細に調査した結果、変動はウェーハを載置するウェーハボートの形状の個体差に起因することが判明した。一般的に、ウェーハボートの材質として、石英やSiC(炭化珪素)等が用いられる。特にSiCは耐熱性に優れるため、高温の熱処理炉に多く用いられるが、その反面で硬度が極めて高く、加工が難しいという特徴を持つ。このため、同一の設計に基づき加工をした場合においても、実際に完成するウェーハボートには、形状の個体差が生じてしまう。
When heat treatment is performed in a vertical heat treatment furnace, even when the same type heat treatment furnace is used, the occurrence of slipping may vary greatly.
As a result of detailed investigation of this situation, the present inventors have found that the variation is caused by individual differences in the shape of the wafer boat on which the wafer is placed. In general, quartz, SiC (silicon carbide), or the like is used as a material for the wafer boat. In particular, since SiC is excellent in heat resistance, it is often used in a high-temperature heat treatment furnace, but on the other hand, it has a very high hardness and is difficult to process. For this reason, even when processing is performed based on the same design, individual differences in shape occur in the wafer boat that is actually completed.

一般的に処理されるウェーハは、ウェーハボートに形成された3、4本の「溝」または「爪」と呼ばれる部分によって支持される。それぞれの「溝」は支持面となる面に平面部が形成されている。理想的には、それぞれの「溝」の支持平面部が、同一平面上に一致して配置されることが望ましいが、先に述べたように、SiC製のウェーハボートにおいては、加工が難しく、完全な同一平面に配置させられない場合がある。このように、各溝の支持平面が、全体の統一平面と一致しない場合、ウェーハは面で支持されず、溝の角部分で支持されることになり、局所的に強い応力が発生してしまう。このような状況では、スリップが多く発生することが明らかになった。   Generally processed wafers are supported by parts called three or four “grooves” or “claws” formed in a wafer boat. Each “groove” has a flat surface formed on a surface serving as a support surface. Ideally, it is desirable that the support flat portions of the respective “grooves” be arranged on the same plane, but as described above, in a SiC wafer boat, processing is difficult, In some cases, they cannot be placed on the same plane. As described above, when the support plane of each groove does not coincide with the entire unified plane, the wafer is not supported by the surface but is supported by the corner portion of the groove, and a strong stress is locally generated. . In such a situation, it became clear that many slips occurred.

理想的には、加工精度の良好なウェーハボートを選択して使用することが望ましいが、先に述べたように加工が難しいことから、必ずしも入手するウェーハボートの加工精度が希望する通りになるとは限らない。また、一般的に熱処理用のウェーハボートは高価であるため、選択使用するために複数のウェーハボートを準備することは著しいコスト高となって難しい。   Ideally, it is desirable to select and use a wafer boat with good processing accuracy. However, as described above, processing is difficult, so the processing accuracy of the wafer boat to be obtained is not always as desired. Not exclusively. In general, since a wafer boat for heat treatment is expensive, it is difficult to prepare a plurality of wafer boats for selective use because of a significant cost increase.

このような状況を改善するため、更に詳細に調査した結果、加工精度が十分でないウェーハボートを使用した場合においても、ウェーハボートに載置するウェーハの位置を微調整することにより、スリップの発生を抑制できることを見出した。
加工精度が十分でないウェーハボートでは、各溝の支持平面が、同一平面と一致しないため、面で支持されず、溝の角部分で支持されることが問題となる。しかし、事前に、ウェーハの位置を微調整することにより、荷重バランスが変化し、角部分ではなく、面で支持する位置を見出すことができる。
In order to improve this situation, as a result of further detailed investigation, even when a wafer boat with insufficient processing accuracy is used, the occurrence of slip can be prevented by finely adjusting the position of the wafer placed on the wafer boat. It was found that it can be suppressed.
In a wafer boat with insufficient processing accuracy, since the support plane of each groove does not coincide with the same plane, there is a problem that it is not supported by the surface but supported by the corner portion of the groove. However, by finely adjusting the position of the wafer in advance, the load balance changes, and it is possible to find a position that is supported by a surface instead of a corner portion.

従来、ウェーハボートにウェーハを載置する位置を設定する方法は、ダミーウェーハを用いた搬送テストを行い、目視でボートの中心付近になるような調整作業を行っている。ただし、この方法では、目視で判断した載置位置が必ずしも、スリップを最小量にする位置とは限らない。また、目視で判断するため位置調整制度が悪く、安定的に同じ状態を維持することが難しい。
本発明者らは、このような課題を解決するために、上記知見を基に以下のような本発明を完成させた。
Conventionally, as a method for setting a position for placing a wafer on a wafer boat, a transfer test using a dummy wafer is performed, and an adjustment operation is performed so that the vicinity of the center of the boat is visually observed. However, in this method, the mounting position visually determined is not necessarily the position where the slip is minimized. In addition, since the position adjustment system is poor because it is judged visually, it is difficult to stably maintain the same state.
In order to solve such problems, the present inventors have completed the present invention as described below based on the above findings.

以下、本発明について、実施態様の一例として、図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は、本発明の熱処理方法で用いることができる縦型熱処理炉の概略図である。
Hereinafter, the present invention will be described in detail as an example of an embodiment with reference to the drawings, but the present invention is not limited thereto.
FIG. 1 is a schematic view of a vertical heat treatment furnace that can be used in the heat treatment method of the present invention.

縦型熱処理炉10の反応室11の内部に配置されるウェーハボート13には複数の半導体ウェーハWが水平に支持されることができる。熱処理の際には、半導体ウェーハWは、反応室11の周囲に設けられたヒータ12によって加熱される。熱処理中、反応室11にはガス導入管14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15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、N、O、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。 A plurality of semiconductor wafers W can be horizontally supported on the wafer boat 13 disposed inside the reaction chamber 11 of the vertical heat treatment furnace 10. During the heat treatment, the semiconductor wafer W is heated by a heater 12 provided around the reaction chamber 11. During the heat treatment, gas is introduced into the reaction chamber 11 through the gas introduction pipe 14, flows from the upper side to the lower side, and is discharged from the gas exhaust pipe 15 to the outside. The gas to be used varies depending on the purpose of the heat treatment, but H 2 , N 2 , O 2 , Ar, etc. are mainly used. In the case of impurity diffusion, these gases are also used as a carrier gas for the impurity compound gas.

ウェーハボート13におけるウェーハ支持面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形成した半円形の支持面、幅の広い角柱形状の支柱に凹み状の溝を設けることで形成した長方形の支持面等がある。   Various shapes are adopted for the wafer support surface in the wafer boat 13, a semicircular support surface formed by providing a concave groove on a columnar column, and a concave groove on a wide prismatic column. There is a rectangular support surface formed by providing.

ウェーハボート13の材質に関しては、例えばシリコンウェーハ用としては、シリコンウェーハの汚染を防ぐため、通常、石英(SiO)、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(SiO)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る。特にSiC製のボートは、熱処理中に発生する金属汚染を防止できることから多く使用されている。 Regarding the material of the wafer boat 13, for example, for silicon wafers, materials such as quartz (SiO 2 ), silicon carbide (SiC), silicon (Si), etc. are usually used in order to prevent contamination of the silicon wafers. For example, in a high-temperature heat treatment process exceeding 1000 ° C., a SiC or Si boat having higher heat resistance than a quartz (SiO 2 ) boat is used. In particular, SiC boats are often used because they can prevent metal contamination that occurs during heat treatment.

上記のような縦型熱処理炉を用いる本発明の熱処理方法では、事前に、ウェーハボートの位置と半導体ウェーハの載置位置との相対位置と、スリップ発生量との関係を求め、この求めた関係を基に、ウェーハボートの位置と半導体ウェーハの載置位置との相対位置の初期位置を設定する。
このように半導体ウェーハの載置位置とスリップ発生量との関係を求めて初期位置を設定することで、熱処理時のスリップの発生を効果的に抑制できる載置位置に半導体ウェーハを確実に載置することができる。
In the heat treatment method of the present invention using the vertical heat treatment furnace as described above, the relationship between the relative position between the position of the wafer boat and the placement position of the semiconductor wafer and the amount of slip generation is obtained in advance, and the obtained relationship The initial position of the relative position between the position of the wafer boat and the mounting position of the semiconductor wafer is set based on the above.
In this way, by determining the relationship between the mounting position of the semiconductor wafer and the amount of slip generation, and setting the initial position, the semiconductor wafer is securely mounted at the mounting position where the occurrence of slip during heat treatment can be effectively suppressed. can do.

例えば、ウェーハボート位置(ウェーハボートの中心の位置)とウェーハ載置位置(ウェーハの中心の位置)を意図的に変化させて上記関係を求め、当該関係を基に、スリップが最も少なくなる相対的な位置関係を調査して、初期位置を設定することができる。   For example, the above relationship is obtained by intentionally changing the wafer boat position (position at the center of the wafer boat) and the wafer placement position (position at the center of the wafer), and based on this relationship, the relative slip is minimized. The initial position can be set by investigating various positional relationships.

具体的手順の一例としては、まず、ウェーハ載置用ロボットによるウェーハへのX方向の載置位置設定値について、初期状態から前後に何段階かずらして熱処理を行い、それぞれの載置位置におけるスリップ発生量を測定し、図2(a)のようなグラフを作成する。
その中の最もスリップ発生量が少ない位置にX値を固定し、次に、Y方向の載置位置設定値を、初期状態から前後に何段階かずらして熱処理を行う。その際に発生するスリップの量を測定し、得られた図2(b)のようなグラフから、スリップ発生量が最小となるY値を決定する。
As an example of the specific procedure, first, the wafer placement robot performs heat treatment by shifting the placement position setting value in the X direction on the wafer by several steps back and forth from the initial state, and slips at each placement position The generated amount is measured, and a graph as shown in FIG.
The X value is fixed at a position where the amount of occurrence of slip is the smallest among them, and then heat treatment is performed by shifting the placement position setting value in the Y direction by several stages before and after the initial state. The amount of slip generated at that time is measured, and the Y value that minimizes the amount of slip generation is determined from the obtained graph as shown in FIG.

このようにして決定されたX値とY値を、管理すべきウェーハ載置位置の初期位置として設定する。また、上記関係を求めた際のウェーハボートの位置を、管理すべきウェーハボート位置の初期位置として設定する。   The X value and Y value thus determined are set as the initial position of the wafer placement position to be managed. Further, the position of the wafer boat when the above relationship is obtained is set as the initial position of the wafer boat position to be managed.

ここで、スリップの量の評価手段としては、光学式表面散乱方式、赤外線偏光透過方式、X線回折方式、選択エッチング方式、目視確認方式等、様々あり、いずれの方法を用いてもよい。また、評価する指標として、スリップの信号強度の他、撮影したスリップ画像の画素数を指標にする方法、また、ウェーハ単位でのスリップの有無の枚数比率を指標にする方法等が考えられるが、いずれの方法を使用してもよい。   Here, there are various methods for evaluating the amount of slip, such as an optical surface scattering method, an infrared polarized light transmission method, an X-ray diffraction method, a selective etching method, a visual confirmation method, and any method may be used. Further, as an index to be evaluated, in addition to the signal strength of slip, a method of using the number of pixels of the captured slip image as an index, a method of using the ratio of the number of slips on a wafer basis as an index, etc. can be considered, Either method may be used.

そして、上記のように設定した初期位置になるように半導体ウェーハをウェーハボートに載置して熱処理を行う。
これにより、ウェーハボートの個体差や半導体ウェーハの載置位置のばらつきによるスリップの発生を効果的に抑制することができる。従って、スリップの発生が低減された熱処理を安定して実施することができる。
Then, the semiconductor wafer is placed on the wafer boat so as to be in the initial position set as described above, and heat treatment is performed.
Thereby, it is possible to effectively suppress the occurrence of slip due to individual differences between wafer boats and variations in the placement position of semiconductor wafers. Therefore, heat treatment with reduced occurrence of slip can be stably performed.

また、本発明において熱処理を複数バッチ行う際、ウェーハボートの位置と半導体ウェーハの載置位置との相対位置が初期位置から基準値内になるように管理しながら熱処理を行うことが好ましい。
上記のように初期位置を設定して半導体ウェーハを載置した後には、ウェーハボートと半導体ウェーハの相対的な位置関係を維持するように、定期的に、ウェーハボート位置、あるいは半導体ウェーハの載置位置の調整を行う。半導体ウェーハの載置位置は、ウェーハ載置用ロボットによって正確に数値設定できるため、比較的簡単に管理することができる。一方、炉内へのウェーハボートの設置位置は、機械的な調整幅を見込んで設計されていることが多く、メンテナンス等の再設置作業で変化してしまうことがある。従って、本発明においてウェーハボートの位置と半導体ウェーハの載置位置との相対位置が初期位置から基準値内になるように管理することで、両者の相対的な位置をスリップが最も少なくなる位置に維持することができる。
In addition, when performing multiple batches of heat treatment in the present invention, it is preferable to perform the heat treatment while managing the relative position between the wafer boat position and the semiconductor wafer placement position within the reference value from the initial position.
After the initial position is set and the semiconductor wafer is placed as described above, the wafer boat position or the placement of the semiconductor wafer is periodically performed so as to maintain the relative positional relationship between the wafer boat and the semiconductor wafer. Adjust the position. Since the semiconductor wafer placement position can be accurately set numerically by the wafer placement robot, it can be managed relatively easily. On the other hand, the installation position of the wafer boat in the furnace is often designed with a mechanical adjustment range in mind, and may be changed by re-installation work such as maintenance. Therefore, in the present invention, the relative position between the position of the wafer boat and the placement position of the semiconductor wafer is managed so as to be within the reference value from the initial position, so that the relative position between the two becomes the position where the slip is minimized. Can be maintained.

上記のようにウェーハボートと半導体ウェーハの相対位置を一定に管理するためには、ウェーハボートが毎回同じ位置に設置されるように管理する方法と、ウェーハボートの位置ずれ量を計測し、それに合わせてウェーハの載置位置を変更する方法の2通りが考えられる。   In order to maintain the relative position of the wafer boat and the semiconductor wafer constant as described above, the method of managing the wafer boat to be installed at the same position every time, and the amount of positional deviation of the wafer boat is measured and adjusted accordingly. There are two methods of changing the wafer mounting position.

ウェーハボートを毎回同じ位置に設置する管理方法の簡便な例について、図3を用いて説明する。
まず、ウェーハ搭載時のウェーハボート形状の中で、円周形状の部分を見つけ出す。通常、縦型熱処理炉は円柱形状を基本とした形状となっているため、図3のようなウェーハボート形状(ウェーハボートの底部の部材形状101)の円周領域103から円周形状を見つけ出す。次に、該円周形状のおおよその中心点102から、同心円周部分の延長線上に、2箇所の基準点302、402を設定する。この際、円周形状のおおよその中心点102から、2つの基準点を見込む角度が30°〜120°、理想的には90°となる位置に設定する。この基準点302,402は、炉内に設置した基準物301、401に設定する。
A simple example of the management method of installing the wafer boat at the same position every time will be described with reference to FIG.
First, a circumferential portion is found in the shape of a wafer boat when a wafer is loaded. Usually, since the vertical heat treatment furnace has a shape based on a cylindrical shape, the circumferential shape is found from the circumferential region 103 of the wafer boat shape (member shape 101 at the bottom of the wafer boat) as shown in FIG. Next, two reference points 302 and 402 are set on the extension line of the concentric circumferential portion from the approximate center point 102 of the circumferential shape. At this time, the angle at which the two reference points are viewed from the approximate center point 102 of the circumferential shape is set to a position that is 30 ° to 120 °, ideally 90 °. The reference points 302 and 402 are set to the reference objects 301 and 401 installed in the furnace.

それぞれの基準点302,402から、ウェーハボートの円周形状までの距離を測定し、測定された2つの距離303、403を一定に保つように(初期位置に保つように)ウェーハボートの位置を変位させて調整する。
距離の計測方法としては、任意の固体スケールを参照しても良いし、あるいは、基準点にレーザー式測長計等を設置しても良い。また、ボート形状に適切な円周部分が見出せない場合は、ウェーハボートに円周の目印を形成し、それを利用しても良い。
The distance from each reference point 302, 402 to the circumferential shape of the wafer boat is measured, and the position of the wafer boat is adjusted so as to keep the two measured distances 303, 403 constant (to keep the initial position). Displace and adjust.
As a distance measuring method, an arbitrary solid scale may be referred to, or a laser length meter or the like may be installed at a reference point. In addition, when an appropriate circumferential portion cannot be found in the boat shape, a circumferential mark may be formed on the wafer boat and used.

次に、ウェーハボートの位置変位量に合わせてウェーハの載置位置を変更する管理方法の例について説明する。
まず、事前に、管理すべきウェーハボート位置を、前記方法と同じ方法で、2つの距離303、403を測定する。次に、一定期間が経過した後(好ましくは、熱処理の各バッチ毎、所定数のバッチ毎、又は熱処理炉のメンテナンス毎)、特に、メンテナンス直後にウェーハボート位置を再度測定する。この際も、前記方法と同じ方法で、2つの距離303、403を測定し、それぞれの距離303、403の差分をウェーハボートの位置の変位量とする。この変位量にあわせて、半導体ウェーハの載置位置を同じ方向に同量だけ設定値を変更する。
Next, an example of a management method for changing the wafer placement position in accordance with the position displacement amount of the wafer boat will be described.
First, in advance, two distances 303 and 403 are measured for the wafer boat position to be managed by the same method as described above. Next, after a certain period of time has elapsed (preferably, for each batch of heat treatment, for each predetermined number of batches, or for maintenance of the heat treatment furnace), the wafer boat position is measured again, particularly immediately after maintenance. At this time, the two distances 303 and 403 are measured by the same method as described above, and the difference between the distances 303 and 403 is set as the displacement amount of the position of the wafer boat. In accordance with the amount of displacement, the set value of the mounting position of the semiconductor wafer is changed in the same direction by the same amount.

その際、ウェーハボート中心102から基準点302、402への方位がウェーハ載置用ロボットのX、Y方位と一致している場合は、そのまま設定値を変更すればよい。また、仮に方位が異なる場合においても、方位角のずれは簡単に調べられるので、簡単な幾何学計算を用いた補正を行えばよい。
このようにして、ウェーハボートの位置と、ウェーハ載置位置の相対位置を一定に保つように管理することが可能となる。
At this time, if the direction from the wafer boat center 102 to the reference points 302 and 402 coincides with the X and Y directions of the wafer mounting robot, the set value may be changed as it is. Even if the azimuths are different, the deviation of the azimuth angle can be easily examined, so that correction using simple geometric calculation may be performed.
In this way, it is possible to manage the wafer boat position and the relative position of the wafer placement position so as to be kept constant.

複数バッチの熱処理を行っている場合、初期位置に載置するように設定した後は、ウェーハボートの位置と半導体ウェーハの載置位置との相対位置が一定であれば、両者の位置が最初の位置から変位していてもスリップ発生には影響はないが、相対位置がわずかに0.5mm程度でも変位した場合にはスリップ発生に影響する。このため、両者の相対位置の変位量(基準値)は0.5mm以内に管理することが好ましい。   When multiple batches of heat treatment are performed, after setting to place at the initial position, if the relative position between the wafer boat position and the semiconductor wafer placement position is constant, both positions are the first Even if it is displaced from the position, it does not affect the occurrence of slip, but if it is displaced even if the relative position is only about 0.5 mm, the occurrence of slip is affected. For this reason, it is preferable to manage the displacement amount (reference value) of the relative positions of both within 0.5 mm.

なお、上記したように、本発明において、半導体ウェーハ及びウェーハボートの中心を基準にして、距離の測定、管理等を行うことで、簡易かつ効率的に本発明を実施できるが、他の箇所を基準にして本発明を実施してもよい。   As described above, in the present invention, the present invention can be implemented easily and efficiently by measuring and managing the distance with reference to the center of the semiconductor wafer and the wafer boat. You may implement this invention on the basis.

以上のような本発明の熱処理方法であれば、縦型熱処理炉を用いて、スリップを効率的かつ安定して抑制しながら熱処理ができる。   With the heat treatment method of the present invention as described above, heat treatment can be performed using a vertical heat treatment furnace while efficiently and stably suppressing slip.

以下、実施例及び比較例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
(実施例、比較例)
まず、ロボットによるウェーハへのX方向の位置設定値を、初期状態を0として、前後に何段階か移動させて熱処理を行い、図2(a)のグラフを作成した。次に、最もスリップ発生量が少ないX値=0.5mmに固定し、Y方向に変化させながら熱処理を行い、図2(b)に示すグラフの結果を得た。得られた結果から、スリップ発生量の最も少ない位置X値=0.5mmとY値=0mmを、管理すべきウェーハ位置の初期値とした。また、この時のウェーハボートの位置を表す指標として、図3における2つの距離303、403を測定し、この値を管理すべきボート位置の初期値とした。図4(a)は、この設定した初期値になるようにウェーハを載置して熱処理を行い、スリップの発生量を測定した結果を示すグラフである。熱処理は、直径300mm、結晶方位<100>のシリコン単結晶ウェーハを100枚チャージして行い、Ar100%雰囲気、1200℃、1時間の熱処理条件とした。
EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example are shown and this invention is demonstrated more concretely, this invention is not limited to these.
(Examples and comparative examples)
First, the position setting value in the X direction on the wafer by the robot was set to 0 in the initial state, and heat treatment was performed by moving it several steps back and forth, and the graph of FIG. 2A was created. Next, the X value with the smallest amount of slip generation was fixed at 0.5 mm, and heat treatment was performed while changing in the Y direction, and the result of the graph shown in FIG. 2B was obtained. From the obtained results, the position X value with the smallest amount of slip generation = 0.5 mm and the Y value = 0 mm were set as the initial values of the wafer positions to be managed. Further, as an index indicating the position of the wafer boat at this time, two distances 303 and 403 in FIG. 3 were measured, and these values were set as initial values of the boat positions to be managed. FIG. 4A is a graph showing a result of measuring the amount of slip generated by placing the wafer so as to have the set initial value and performing heat treatment. The heat treatment was performed by charging 100 silicon single crystal wafers having a diameter of 300 mm and a crystal orientation <100>, and the heat treatment conditions were an Ar 100% atmosphere, 1200 ° C., and 1 hour.

図4(a)のグラフ中の縦線701のタイミングで、ウェーハボートを取り外すメンテナンスを行った。ウェーハボートを再セットする際、ウェーハボートの位置を再測定し、初期値からのボート位置の変位量を計算した。次に、この変位量に合わせて、ロボットによるウェーハの載置位置のX方向とY方向の位置設定値を補正し、ウェーハとボートの相対位置の変位量(X,Y)が(0mm、0mm)となるように再設定した。その後、継続して熱処理を行ったところ、メンテナンス前と同様に、少ないスリップ量が維持された。   Maintenance for removing the wafer boat was performed at the timing of the vertical line 701 in the graph of FIG. When resetting the wafer boat, the position of the wafer boat was measured again, and the displacement of the boat position from the initial value was calculated. Next, the position setting values in the X and Y directions of the wafer placement position by the robot are corrected according to this displacement amount, and the displacement amounts (X, Y) of the relative position between the wafer and the boat are (0 mm, 0 mm). ). After that, when the heat treatment was continued, a small slip amount was maintained as before the maintenance.

さらに、上記の状態のまま、熱処理を継続した場合のスリップ発生量を測定した結果を図4(b)に示す。図4(b)のグラフ中の縦線702のタイミングで、ウェーハボートを取り外すメンテナンスを行い、再度ウェーハボートをセットした。この際、特にボート位置を測定することはしなかった。このときのロボットによるウェーハの載置位置の設定は、ダミーウェーハを試験搬送し、目視による載置位置の確認を行いながら、再設定を行った。その後(縦線702以後)、継続して熱処理を行ったところ、目視による調整の精度が不十分であったため、スリップ発生量が増加した。その際のウェーハとボートの相対位置の変位量(X,Y)を確認したところ、(−1mm、0.5mm)であることがわかった。   Further, FIG. 4B shows the result of measuring the amount of slip generated when the heat treatment is continued in the above state. At the timing of the vertical line 702 in the graph of FIG. 4B, maintenance for removing the wafer boat was performed, and the wafer boat was set again. At this time, the boat position was not particularly measured. The setting of the wafer mounting position by the robot at this time was reset while carrying out test conveyance of the dummy wafer and confirming the mounting position visually. After that (after the vertical line 702), when heat treatment was continued, the amount of slip generation increased because the accuracy of visual adjustment was insufficient. When the amount of displacement (X, Y) of the relative position between the wafer and the boat at that time was confirmed, it was found to be (−1 mm, 0.5 mm).

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。   The present invention is not limited to the above embodiment. The above-described embodiment is an exemplification, and the present invention has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention, and any device that exhibits the same function and effect is the present invention. It is included in the technical scope of the invention.

10…縦型熱処理炉、 11…反応室、 12…ヒータ、
13…ウェーハボート、 14…ガス導入管、 15…ガス排気管、
101…ウェーハボートの底部の部材形状、 102…中心点、
103…円周領域、 301、401…基準物、 302、402…基準点、
303、403…距離、 W…半導体ウェーハ。
10 ... vertical heat treatment furnace, 11 ... reaction chamber, 12 ... heater,
13 ... Wafer boat, 14 ... Gas introduction pipe, 15 ... Gas exhaust pipe,
101: Member shape at the bottom of the wafer boat, 102: Center point,
103 ... circumferential area, 301, 401 ... reference object, 302, 402 ... reference point,
303, 403 ... distance, W ... semiconductor wafer.

Claims (6)

縦型熱処理炉のウェーハボートに半導体ウェーハを載置して熱処理を行う方法において、前記ウェーハボートの位置と前記半導体ウェーハの載置位置との相対位置と、スリップ発生量との関係を求め、該求めた関係を基に、前記ウェーハボートの位置と前記半導体ウェーハの載置位置との相対位置の初期位置を設定し、該設定した初期位置から基準値内になるように前記半導体ウェーハを前記ウェーハボートに載置して前記熱処理を行うことを特徴とする半導体ウェーハの熱処理方法。   In a method of performing a heat treatment by placing a semiconductor wafer on a wafer boat of a vertical heat treatment furnace, a relationship between a relative position between the position of the wafer boat and the placement position of the semiconductor wafer, and a slip generation amount is obtained. Based on the obtained relationship, an initial position of a relative position between the position of the wafer boat and the placement position of the semiconductor wafer is set, and the semiconductor wafer is placed within the reference value from the set initial position. A method for heat treating a semiconductor wafer, wherein the heat treatment is carried out by placing on a boat. 前記熱処理を複数バッチ行う際、前記ウェーハボートの位置と前記半導体ウェーハの載置位置との相対位置が前記初期位置から基準値内になるように管理しながら熱処理を行うことを特徴とする請求項1に記載の半導体ウェーハの熱処理方法。   The heat treatment is performed while managing the relative position between the position of the wafer boat and the placement position of the semiconductor wafer within a reference value from the initial position when performing the batch of the heat treatment. 2. A method for heat-treating a semiconductor wafer according to 1. 前記管理として、前記ウェーハボートの中心位置の変位量を測定し、該測定した変位量によって、前記ウェーハボートの位置と前記半導体ウェーハの載置位置との相対位置が前記初期位置から基準値内になるように、前記半導体ウェーハ又は前記ウェーハボートの中心位置を変位させることを特徴とする請求項2に記載の半導体ウェーハの熱処理方法。   As the management, the displacement amount of the center position of the wafer boat is measured, and the relative position between the position of the wafer boat and the mounting position of the semiconductor wafer is within the reference value from the initial position by the measured displacement amount. The semiconductor wafer heat treatment method according to claim 2, wherein a center position of the semiconductor wafer or the wafer boat is displaced. 前記ウェーハボートの中心位置の変位量の測定を、前記熱処理の各バッチ毎、所定数のバッチ毎、又は前記縦型熱処理炉のメンテナンス毎に行うことを特徴とする請求項3に記載の半導体ウェーハの熱処理方法。   4. The semiconductor wafer according to claim 3, wherein the amount of displacement of the center position of the wafer boat is measured for each batch of the heat treatment, for each predetermined number of batches, or for maintenance of the vertical heat treatment furnace. Heat treatment method. 前記設定する前記ウェーハボートの位置と前記半導体ウェーハの載置位置との相対位置の初期位置を、前記求めた前記ウェーハボートの位置と前記半導体ウェーハの載置位置との相対位置と、スリップ発生量との関係において、スリップ発生量が最小となる相対位置に設定す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ウェーハの熱処理方法。   The initial position of the relative position between the set position of the wafer boat and the placement position of the semiconductor wafer, the relative position between the obtained position of the wafer boat and the placement position of the semiconductor wafer, and the amount of slip generation 5. The method for heat-treating a semiconductor wafer according to claim 1, wherein the relative position at which a slip generation amount is minimized is set. 前記基準値を、0.5mmとすることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか一項に記載の半導体ウェーハの熱処理方法。   6. The semiconductor wafer heat treatment method according to claim 1, wherein the reference value is 0.5 mm.
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