KR101396850B1 - 종형 열처리용 보트와, 반도체 웨이퍼의 열처리 방법 - Google Patents

종형 열처리용 보트와, 반도체 웨이퍼의 열처리 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 적어도, 피처리 기판을 수평으로 지지하기 위한 지지부를, 지지하는 피처리 기판 한 장 근처에서 4개 이상 가지고 있고, 상기 4개 이상의 지지부에는, 각각, 상기 피처리 기판이 재치되는 지지 보조 부재가 탈착가능하게 장착되고 있는 종형 열처리용 보트로서, 상기 4개 이상의 지지부의 각각의 형상에 맞추어, 상기 지지 보조 부재의 두께를 조절하거나, 상기 지지부와 상기 지지 보조 부재 사이에 스페이서를 개재시킴으로써, 상기 피처리 기판이 재치되는 각각의 지지 보조 부재의 면 모두로부터 얻을 수 있는 평면도가 조정되는 것을 특징으로 하는 종형 열처리용 보트를 제공한다. 이에 의해, 종형 열처리로에 의해 반도체 웨이퍼 등의 피처리 기판을 열처리할 때, 피처리 기판의 지지에 있어서의 평면도를 용이하게 개선할 수 있어서, 슬립 전위의 발생을 효과적으로 방지하는 것이 가능한 종형 열처리용 보트 및 반도체 웨이퍼의 열처리 방법이 제공된다.

Description

종형 열처리용 보트와, 반도체 웨이퍼의 열처리 방법{VERTICAL HEAT-TREATING BOAT, AND SEMICONDUCTOR WAFER HEAT-TREATING METHOD}
본 발명은 반도체 웨이퍼 등의 피처리 기판을 열처리할 때에 사용하는 종형 열처리용 보트 및 반도체 웨이퍼의 열처리 방법에 관한 것이다.
반도체 단결정 웨이퍼, 예를 들면 실리콘 웨이퍼를 이용하여 디바이스를 제작하는 경우, 웨이퍼의 가공 프로세스로부터 소자의 형성 프로세스까지 다수의 공정이 개재하고, 그 하나에 열처리 공정이 있다. 열처리 공정은, 웨이퍼의 표층에 있어서의 무결함층의 형성, 게더링, 결정화, 산화막 형성, 불순물 확산 등을 목적으로 하여 수행되는 중요한 프로세스이다.
이러한 열처리 공정, 예를 들면, 산화나 불순물 확산에 이용되는 확산로(산화·확산장치)로서는, 웨이퍼의 대구경화에 수반하여, 다수의 웨이퍼를 소정의 간격을 두어 수평으로 지지한 상태로 열처리를 실시하는 종형의 열처리로가 주로 이용되고 있다. 그리고, 종형 열처리로를 이용하여 웨이퍼를 열처리할 때에는, 다수 의 웨이퍼를 세트하기 위한 종형 열처리용 보트(이하, 「열처리용 보트 」또는 단지 「보트」라고 하는 경우가 있음)가 이용된다.
도 8은 종래의 일반적인 종형 열처리용 보트(210)의 개략을 도시하고 있다. 4개의 지주(로드)(214)의 양단부에 한 쌍의 판상 부재(연결 부재, 혹은 천판과 저판이라고도 부름)(216)가 연결되어 있다. 각 지주(214)에는 다수의 홈(211)이 형성되고, 각 홈(211) 간의 볼록부가 웨이퍼의 지지부(212)로서 작용한다. 웨이퍼를 열처리할 때에는, 도 9(A)의 평면도, 도 9(B)의 정면도에 도시한 바와 같이, 각 지주(214)의 동일한 높이로 형성되어 있는 지지부(212)에 웨이퍼(W)의 외주부를 재치함으로써 웨이퍼(W)가 수평으로 지지를 받게 된다.
도 10은 종형 열처리로의 일례를 도시한 개략도이다. 종형 열처리로(220)의 반응실(222)의 내부에 반입된 열처리용 보트(210)에는 다수의 웨이퍼(W)가 수평으로 지지를 받고 있다. 열처리 시에는, 웨이퍼(W)는, 반응실(222)의 주위에 설치된 히터(224)에 의해 가열되게 된다. 열처리 중, 반응실(222)에는 가스 도입관(226)을 거쳐 가스가 도입되고, 상측으로부터 하측으로 향해 흘러 가스 배기관(228)으로부터 외부로 배출된다. 사용하는 가스는 열처리의 목적에 따라서 다르지만, 주로 H2, N2, O2, Ar 등이 이용된다. 불순물 확산의 경우에는, 이러한 가스를 불순물 화합물 가스의 캐리어 가스로서도 사용한다.
종형 열처리용 보트(210)에 있어서의 웨이퍼 지지부(212)는 여러 가지의 형상이 채용되고 있으며, 도 11 (A) 및 (B)는 각각 일례를 나타내고 있다. (A)는 반원기둥 형상의 지주(214)에 오목 형상의 홈(211)을 마련하는 것으로 반원형의 지지부(212)를 형성한 것이다. 한편, (B)는 (A)의 것보다도 웨이퍼(W)의 중심으로 가까운 개소를 지지하기 위해서 폭이 넓은 각주 형상의 지주(215)에 오목 형상의 홈(211)을 마련하여 직사각형 형태의 지지부(213)를 형성한 것이다. 그 밖에도, 홈 형상을 원호 상태로 한 것이나, 갈고리 형상으로 한 것 등도 있다.
또한, 지주에 비교적 큰 판 형상의 지지부(지지판)를 마련하는 것으로 웨이퍼를 안정한 상태로 지지하는 것(일본특허공개 2000-53497호 공보 참조)이나, 각 지지부의 상면에 단차를 마련하는 것으로 직경이 다른 웨이퍼를 지지할 수 있도록 한 것(일본특허공개 2005-159028호 공보 참조) 등도 제안되어 있다.
보트의 재질에 관해서는, 예를 들면 실리콘 웨이퍼용으로서는, 웨이퍼의 오염을 막기 위해, 통상, 석영(SiO2), 탄화규소(SiC), 실리콘(Si) 등의 재료가 사용되고 있다. 예를 들면, 1000℃를 넘는 것과 같은 고온 열처리 공정에서는, 석영(SiO2)제의 보트보다도 내열성이 높은 SiC나 Si제의 보트가 사용되고 있다. 특히 SiC제의 보트는, CVD-SiC 코트를 제공하는 것으로 열처리 중에 발생하는 금속 오염 을 보다 저감시킬 수 있기 때문에 많이 사용되고 있다.
그러나, 종형 열처리용 보트를 사용하면, 특히 산화나 불순물 확산 등을 목적으로 한 고온의 열처리를 실시하는 경우, 웨이퍼의 자중에 의한 내부 응력이나 웨이퍼내 온도 분포의 불균일성에 의한 열오차 응력 등이 생기고, 이러한 응력이 있는 일정한 임계값을 넘으면, 웨이퍼에 결정 결함인 슬립(슬립 전위)이 발생해 버린다. 이 전위 발생의 임계값은 고온이 되면 급격하게 작아지기 때문에, 고온이 되는 만큼 슬립 전위가 발생하기 쉬워지는 것이 알려져 있다. 슬립 전위 발생 개소에 소자를 형성하면, 접합 리크 등의 원인이 되어, 디바이스 제작의 수율을 현저하게 저하시키는 일이 있었다.
이 슬립 전위는, 웨이퍼가 대구경화하면, 보다 한층 그 발생의 억제가 어려워지는 것이 알려져 있다. 대구경화에 의해 웨이퍼 하중이 늘어나고, 또한, 예를 들면 웨이퍼를 지지하는 지지부를 3개로 하는 3점 지지의 경우에서는, 웨이퍼 하중이 3개의 지지부 중 하나에 집중하기 쉬워져서, 슬립 전위가 발생하기 쉽다. 따라서, 슬립 전위 발생의 억제를 위해서, 웨이퍼 하중을 분산시킬 필요가 있기 때문에, 3점 지지보다도, 도 8 및 9와 같이 4개 혹은 그 이상의 지지부를 마련하여, 4점 이상으로 지지하는 것이 가능한 종형 열처리용 보트가 이용되고 있다.
그러나, 상기와 같이 웨이퍼 하중을 분산시키는 것을 목적으로 하여, 4점 이 상의 지지에 의한 보트를 이용하여 웨이퍼를 지지하여 열처리했을 경우에서도 슬립 전위가 발생해 버렸다.
이것은, 지지부의 수가 증가한 만큼, 후술하는 상기 4개 이상의 지지부에 의해 얻을 수 있는 평면도가 악화되기 쉽고, 이에 의해 하중의 언밸런스가 일어나고, 그 결과 슬립 전위가 발생하기 쉬워지기 때문인 것을 본 발명자는 발견했다.
또한, 예를 들면 SiC제의 보트 등은 가공이 곤란하고, 보트 자체의 가공에 의해, 상기 4개 이상의 지지부 모두에 의한 평면도가 개선되기 위해, 지지부의 높이가 정밀하게 모이도록 높은 정밀도로 가공하는 것은 매우 어렵다. 특히, 도 11(B)에 도시한 바와 같은 지지부의 길이가 긴 롱핑거 보트(long finger boat)의 경우, 지극히 곤란하다.
여기서, 상기 평면도에 대해 상술한다. 여기서 말하는 평면도는, 예를 들면, 이하와 같이, 3차원 측정기 등에 의해 측정된 지지부 등의 형상의 측정 결과를 이용하여 산출할 수 있다.
우선, 도 4에 3차원 측정기를 이용한 지지부의 형상의 방법의 개요를 나타낸다.
이 삼차원 측정기(21)는, 각각 X, Y, Z 방향으로 이동가능한 A, B, C 부분을 가지는 아암(22), 상기 아암(22)의 끝에 장착된 프로브(23), 피측정물(종형 열처리용 보트)을 탑재하는 돌 정반(24)을 갖추고 있다. 상기 프로브(23)는 회전가능하 게 되어 있어서, 상기 프로브(23)의 선단에는 루비 구슬이 부착되어 있다.
그리고, 측정에 따라서는, 아암(22)이나 프로브(23)를 이용하여 위치를 조정하고, 프로브(23)의 루비 구슬을 종형 열처리용 보트의 각각의 지지부에 가압하고, 그에 따라 각 측정 개소에 있어서의 Z좌표를 요구할 수 있다. 측정 개소는, 지지부의 길이나 크기 등에 따라 적당하게 설정할 수 있고, 특히 한정되지 않지만, 예를 들면 1매의 피처리 기판을 지지하는 지지부가 4개의 경우, 1개의 지지부마다 2개의 측정 개소로 하고, 합계 8개의 측정 개소로 할 수 있다(도 1(B) 참조). 아울러, Z좌표의 기준(기준면)은, 예를 들면 돌 정반(24)의 상면(종형 열처리용 보트의 저판의 이면)으로 할 수 있다.
이와 같이 얻어진 각 측정 개소의 Z좌표 중, 최저점(즉, 기준면에 제일 가까운 측정 개소에 있어서의 Z좌표)으로부터 각각의 점(각각의 측정 개소에 있어서의 Z좌표)까지의 변위를 요구한다. 그리고, 얻어진 변위 데이터에 의해, 상기 8점의 최소 제곱 평면을 산출하고, 상기 최소 제곱 평면으로부터 8점 중 가장 떨어진 점까지의 거리를 평면도로 규정한다.
본 발명은, 상기와 같이, 지지부가 4개 이상의 경우에 있어서의 하중의 언밸런스로부터 생기는 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 종형 열처리로(vertical heat-treating furnace)에 의해 반도체 웨이퍼 등의 피처리 기판을 열처리할 때, 피처리 기판의 지지에 있어서의 평면도를 용이하게 개선할 수 있어서, 슬립 전위의 발생을 효과적으로 방지하는 것이 가능한 종형 열처리용 보트 및 반도체 웨이퍼의 열처리 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은, 적어도, 피처리 기판을 수평으로 지지하기 위한 지지부를, 지지하는 피처리 기판 한 장 근처에서 4개 이상 가지고 있고, 상기 4개 이상의 지지부에는, 각각, 상기 피처리 기판이 재치되는 지지 보조 부재가 탈착가능하게 장착되고 있는 종형 열처리용 보트로서, 상기 4개 이상의 지지부의 각각의 형상에 맞추어, 상기 지지 보조 부재의 두께를 조절하거나, 상기 지지부와 상기 지지 보조 부재 사이에 스페이서를 개재시킴으로써, 상기 피처리 기판이 재치되는 각각의 지지 보조 부재의 면 모두로부터 얻을 수 있는 평면도가 조정되는 것을 특징으로 하는 종형 열처리용 보트를 제공한다.
이러한 종형 열처리용 보트에 따르면, 피처리 기판이 재치되는 각각의 지지 보조 부재의 면 모두로부터 얻을 수 있는 평면도가 조정되는 것이므로, 피처리 기판이 재치되는 각 지지 보조 부재로의 하중이 균일이 되어, 하중이 언밸런스하게 되는 것을 방지할 수 있고, 이에 따라 슬립 전위의 발생을 효과적으로 억제하는 것이 가능하다.
그리고, 상기 평면도의 조정은, 한 장당의 피처리 기판을 지지하는 4개 이상의 지지부의 각각의 형상에 맞추어, 지지 보조 부재의 두께를 조절하거나, 지지부와 지지 보조 부재 사이에 스페이서를 개재시킴으로써 행해진 것이므로, 지극히 용이하게 조정된다. 즉, 보트 자체가 높은 정밀도로 가공된 것이라고 하는 실현이 곤란한 것이 아니고, 미조정이 하기 쉬운 지지 보조 부재의 두께나 스페이서에 의해 조정된 것이기 때문에, 간단하고 정확하게 평면도가 조정할 수 있다.
이때, 상기 종형 열처리용 보트는, 4개 이상의 지주와 각 지주의 양단부에 연결한 한 쌍의 판상 부재를 갖고, 홈이 수평방향으로 복수 형성되어 있는 것으로, 상기 각 지주에 상기 지지부가 수직방향으로 복수 형성된 것이므로, 상기 각 홈마다, 1매씩, 상기 피처리 기판이 삽입되어 상기 4개 이상의 지지부에 의해 지지를 받는 것이 바람직하다.
이러한 구성의 종형 열처리용 보트에 따르면, 각 홈마다, 1매씩, 피처리 기판이 삽입되어 4개 이상의 지지부에 의해 지지를 받는 것과 동시에, 복수 매의 피처리 기판을 한 번에 지지할 수 있기 때문에, 복수 매의 피처리 기판을 동시에 효율 좋게 고품질로 열처리할 수 있다.
또한, 본 발명은, 적어도, 반도체 웨이퍼를 한 장 근처 4개 이상의 지지부에 의해 수평으로 지지하여 열처리를 실시할 때, 상기 4개 이상의 지지부에, 각각, 지지 보조 부재를 탈착가능하게 장착하고, 상기 지지 보조 부재 상에 상기 반도체 웨이퍼를 재치하여 열처리하는 반도체 웨이퍼의 열처리 방법으로서, 상기 4개 이상의 지지부의 형상을 각각 측정하고, 상기 측정으로부터 4개 이상의 지지부 모두에 의한 평면도를 얻고, 상기 얻어진 평면도에 근거하여, 상기 지지 보조 부재의 두께를 조절하고, 상기 측정한 각각의 지지부의 형상에 맞추어, 상기 두께를 조절한 지지 보조 부재를 선택하고, 상기 선택한 지지 보조 부재를 상기 지지부에 장착하거나, 상기 측정한 각각의 지지부의 형상에 맞추어 스페이서를 선택하고, 상기 선택한 스페이서를 사이에 두어 상기 지지부에 상기 지지 보조 부재를 장착하고, 상기 각각의 지지 보조 부재의 재치면 모두에 의한 평면도를 조정하고 나서, 상기 재치면 상에 상기 반도체 웨이퍼를 재치하여 열처리를 실시하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 열처리 방법을 제공한다.
이와 같이, 본 발명의 반도체 웨이퍼의 열처리 방법에서는, 각각의 지지 보조 부재의 재치면 모두에 의한 평면도를 조정하고 나서, 상기 재치면 상에 반도체 웨이퍼를 재치하여 열처리를 실시하므로, 반도체 웨이퍼의 하중이 각 지지 보조 부재에 균일하게 되도록 재치하여, 열처리하는 것이 가능하다. 따라서, 종래와 같이 웨이퍼 하중의 언밸런스가 발생하는 것을 방지하고, 그에 따라 일어나는 슬립 전위를 효과적으로 억제할 수 있다.
또한, 상기 평면도의 조정을, 우선, 한 장당의 반도체 웨이퍼를 지지하는 4개 이상의 지지부의 형상을 각각 측정하고, 상기 측정으로부터 4개 이상의 지지부 모두에 의한 평면도를 얻고, 상기 얻어진 평면도에 근거하여, 지지 보조 부재의 두께를 조절하고, 측정한 각각의 지지부의 형상에 맞추어, 두께를 조절한 지지 보조 부재를 선택하고, 선택한 지지 보조 부재를 지지부에 장착하거나, 측정한 각각의 지지부의 형상에 맞추어 스페이서를 선택하고, 선택한 스페이서를 사이에 두어 지지부에 지지 보조 부재를 장착함으로써 실시하므로, 지극히 용이하게 조정할 수 있다. 보트 자체를 높은 정밀도로 가공하는 곤란한 방법이 아니고, 미조정하기 쉬운 지지 보조 부재의 두께나 스페이서를 선택하여 조정하므로, 간단하고 정확하게 평면도의 조정을 실시할 수 있다.
이때, 상기 열처리를, 4개 이상의 지주와 각 지주의 양단부에 연결한 한 쌍의 판상 부재를 갖고, 홈이 수평방향으로 복수 형성되어 있으므로, 상기 각 지주에 상기 지지부가 수직방향으로 복수 형성된 것으로서, 상기 각 홈마다, 1매씩, 상기 반도체 웨이퍼가 삽입되어 상기 4개 이상의 지지부에 의해 지지를 받는 종형 열처리용 보트를 이용하여 실시하는 것이 바람직하다.
이러한 구성의 종형 열처리용 보트를 이용하여 열처리를 실시하는 방법에 따르면, 각 홈마다, 1매씩, 반도체 웨이퍼가 삽입되어 4개 이상의 지지부에 의해 지지를 받는 것과 동시에, 복수 매의 반도체 웨이퍼를 한 번에 지지할 수 있기 때문에, 복수 매의 반도체 웨이퍼를 동시에 효율 좋게 고품질로 열처리할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명의 종형 열처리용 보트 및 반도체 웨이퍼의 열처리 방법에 따라서, 반도체 웨이퍼 등의 피처리 기판의 지지(재치)에 있어서, 이것이 재치되는 각각의 지지 보조 부재의 면 모두로부터 얻을 수 있는 평면도를 조정할 수 있어서, 밸런스 좋게 피처리 기판을 지지하여 열처리를 실시하는 것이 가능해지므로, 대구경이어도 기판 하중의 언밸런스로부터 생기는 슬립 전위를 억제할 수 있다. 게다가, 지지 보조 부재의 두께나 스페이서의 조정에 의해 상기 평면도의 조정을 실시하므로, 높은 정밀도 또한 용이하게 조정할 수 있다.
도 1의 (A)는 본 발명의 종형 열처리용 보트 전체의 일례를 나타내는 개략도이고, (B)는 보트 본체의 지지부의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 2는 지지부에 지지 보조 부재가 장착된 상태의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 3의 (A)는 지지부에 지지 보조 부재가 장착된 상태의 일례를 나타내는 단면도이고, (B)는 지지부와 지지 보조 부재 사이에 스페이서가 개재된 상태의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 4는 3차원 측정기를 이용한 지지부의 형상의 방법의 일례를 나타내는 설명도이다.
도 5는 실시예의 지지부 형상 측정에서의 지지부끼리의 상대 높이를 나타내 는 변위 데이터이다.
도 6은 실시예에 있어서의 열처리 후의 실리콘 웨이퍼의 슬립 전위의 측정 결과의 일례이다.
도 7은 비교예 1에 있어서의 열처리 후의 실리콘 웨이퍼의 슬립 전위의 측정 결과의 일례이다.
도 8은 종래의 종형 열처리용 보트의 일례를 나타내는 개략도이다.
도 9는 종래의 종형 열처리용 보트에 웨이퍼를 세트한 상태를 나타내는 설명도이다.
도 10은 종형 열처리로의 일례를 나타내는 개략도이다.
도 11은 종래의 종형 열처리용 보트에 있어서의 웨이퍼 지지부를 나타내는 개략도이다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 대해 설명하지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다.
상술한 바와 같이, 종형 열처리용 보트에 있어서, 3점 지지의 것인 경우, 1개의 지지부에 하중이 집중하여 슬립 전위가 발생하기 쉽다. 이것을 개선할 수 있도록 4점 이상의 지지의 것이 이용되지만, 평면도의 악화가 일으키는 하중의 언밸런스에 의해, 하중 분산의 효과가 발휘되지 않고 슬립 전위가 생겨 버린다. 또한, 보트 자체를 높은 정밀도로 가공하는 것은 어렵고, 평면도의 개선은 용이하지 않았 다.
따라서, 본 발명자가, 이 하중의 균일화를 목적으로 하여 열심히 연구를 실시한 바, 이하의 것을 찾아냈다.
즉, 우선, 피처리 기판을 지지하는 4개 이상의 지지부의 형상을 측정한다. 그 후, 상기 측정한 각각의 지지부의 형상에 맞추어 실제로 피처리 기판이 재치되게 되는 지지 보조 부재의 두께를 조절하거나, 지지 보조 부재와 지지부 사이에 스페이서를 개재시킨다. 이에 의해, 각 지지 보조 부재의 재치면 모두에 의한 평면도를 조정하고 나서 피처리 기판을 재치하여 열처리하면, 평면도의 조정을 간단하고 정확하게 실시할 수 있고, 평면도를 개선시켜 피처리 기판의 하중의 언밸런스를 없애, 슬립 전위의 발생을 억제할 수 있다. 본 발명자는 이러한 일을 발견하고, 본 발명을 완성시켰다.
이하, 본 발명의 종형 열처리용 보트에 대하여, 도면을 참조하면서 상세에 설명하지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 이하에서는, 종형 열처리용 보트에 있어서, 지주가 4개, 즉 1매당 피처리 기판을 지지하는 지지부가 4개의 경우에 대해 말하지만, 당연히 지지부의 수가 5개 이상의 것으로 할 수도 있다.
도 1(A)은 본 발명의 종형 열처리용 보트 전체의 일례의 개략을 나타내고 있다. 이 열처리용 보트(1)는, 우선, 4개의 지주(4)와, 각 지주(4)의 양단부에 연결 한 한 쌍의 판상 부재(6)(천판 및 저판)를 가지고 있다. 각 지주(4)에는, 수평방향으로 복수의 홈(7)이 등간격으로 형성되어 있고, 이에 의해 각각의 홈(7) 사이에 피처리 기판(여기에서는, 반도체 웨이퍼로 함)의 지지부(2)가 볼록 형상으로 복수 형성되어 있다. 그리고, 본 발명의 종형 열처리용 보트(1)에서는, 각 지주(4)의 지지부(2)에 지지 보조 부재(3)가 탈착가능하게 장착된다. 웨이퍼를 열처리할 때에는, 각 지주(4)의 동일한 정도의 높이에 형성된 지지부(2)에 홈(7)으로부터 삽입하여 장착한 지지 보조 부재(3) 상에 각각 1매씩 웨이퍼가 재치된다.
이에 의해, 복수의 웨이퍼를 수직방향으로 한 번에 지지하여 열처리할 수 있는 구조로 되어 있어, 효율 좋게 다수 매의 웨이퍼를 열처리할 수 있다. 홈(7)의 수[지지부(2)의 수]는 특히 한정되지 않고, 보트(1)를 넣는 열처리로의 크기 등에 의해, 그때마다 결정할 수 있다.
여기서, 우선, 상기 지주(4), 판상 부재(6), 지지부(2)로 이루어지는 보트 본체에 대하여 말한다. 이 보트 본체는, 종래와 같은 것으로 할 수 있다. 즉, 종래와 같게 하여, 예를 들면 SiC로 이루어지는 지주(4)와 판상 부재(6)를 접합하고 나서, 지주를 가공하여 수평방향으로 홈(7)을 복수 형성하고, 지지부(2) 등의 각부를 형성한 것으로 할 수 있다. 물론, 재질은 SiC로 한정되지 않고, Si제나, SiO2제의 것으로 할 수 있다.
그러나, 상술한 바와 같이, 종래의 가공 기술에서는 높은 정밀도로 가공하는 것은 곤란하기 때문에, 이 보트 본체에서는, 도 4와 같은 3차원 측정기를 이용하여 지지부(2)의 형상 측정을 실시했을 경우, 각 측정 개소에 있어서 여러 가지 Z좌표[예를 들면, 종형 열처리 보트(1)의 저판의 이면을 기준으로 하여, 상기 기준으로부터의 높이]를 나타내는 것이 된다. 즉, 도 1(B)은, 도 1(A)의 보트 전체도에 있어서, 지지 보조 부재(3)가 떼어진 상태(즉, 보트 본체)의 같은 한 장의 웨이퍼를 지지하는 지지부(2)의 1조를 나타내는 평면도이지만, 도면 중에 나타내는 4개의 지지부[2a(FL), 2b(RL), 2c(RR), 2d(FR)]의 합계 8개의 측정 개소에서 각각 여러 가지 높이를 갖는다. 그리고, 이러한 높이의 데이터로부터 얻을 수 있는 지지부(2a~2d)의 상면(지지면) 모두에 의한 평면도가 비교적 큰 값을 받는 경우, 지지부(2a~2d)의 상대적 위치(높이)에 큰 차이가 있는 것이므로, 이러한 종래의 보트 본체에서만은, 웨이퍼를 지지했을 때, 하중이 언밸런스가 되어, 웨이퍼 하중이 각 지지부(2a~2d)에 균일하게 분산되지 않고, 그 결과 열처리했을 때에 슬립 전위가 발생해 버린다.
한편, 본 발명의 종형 열처리용 보트(1)에서는, 상기 지지부(2a~2d)의 형상 측정 결과를 기본으로 하여, 보트 본체의 지지부(2a~2d)의 각각 대해, 각각 적절한 두께로 조절된 지지 보조 부재(3a, 3b, 3c, 3d)가 장착되어 있다. 도 2는 지지부(2a~2d)에 지지 보조 부재(3a~3d)를 장착했을 경우의 평면도이며, 도 3(A)은 지 지부(2a~2d)에 지지 보조 부재(3a~3d)가 장착되어 있는 상태의 일례를 나타내는 단면도이다.
또한, 도 3(B)의 단면도에 나타내는 바와 같이, 지지부(2a~2d)와 지지 보조 부재(3e) 사이에 적절한 스페이서[12(12a, 12b, 12c, 12d)]가 개재될 수도 있다.
그리고, 상기 두께의 조절된 지지 보조 부재(3a~3d), 스페이서(12a~12d)에 의해, 실제로 웨이퍼(W)가 재치되는 면[재치면(30), 즉 각 지지 보조 부재(3a~3d, 3e의 상면)의 각각의 상대적 위치가 조정되고, 이들 재치면(30)의 모두로부터 얻을 수 있는 평면도가 조정된 것이 되고 있다. 지지 보조 부재(3a~3d), 스페이서(12a~12d)의 조절은, 보트 자체의 가공에 비하면 지극히 용이하고, 높은 정밀도로 실시할 수 있다. 따라서, 지지 보조 부재를 장착한 보트(1)는 웨이퍼의 재치에 있어서, 효율 좋게 평면도가 조정된 것이 되고, 또한 이를 이용하여 열처리를 실시하는 경우에 슬립 전위를 효과적으로 억제할 수 있으므로 고품질의 열처리 웨이퍼를 제조할 수 있는 것이다.
아울러, 도 3에서는, 상기 모든 지지 보조 부재의 재치면의 높이가 일치하고 있는 경우를 나타내고 있지만, 이에 한정되지 않고, 각종 조건에 따라 상대적 위치를 적당 조정하여, 소망한 평면도를 얻을 수 있도록 조정될 수 있다.
또한, 소망한 평면도로 조정되어 있으면 좋고, 두께 조정이나 스페이서의 개재는, 모든 지지 보조 부재에 대해서 행해도 좋고, 또한 일부의 것에 대해서만 실시할 수 있다.
다음에, 본 발명의 반도체 웨이퍼의 열처리 방법에 대해 말한다. 이 본 발명의 방법에서는, 예를 들면 상술한 본 발명의 종형 열처리용 보트(도 1~3)를 이용하여 실시할 수 있다. 당연 다른 보트를 이용할 수도 있으며, 후술하는 본 발명의 방법을 실시할 수 있는 것이면 좋다. 또한, 반도체 웨이퍼 1매를 지지하는 지지부(2)의 수 등은, 상기와 같게 4개 이상이면 좋고 특히 한정되지 않는다. 여기에서는, 지지부가 4개의 경우를 예로 들어 말한다.
우선, 상술한 바와 같이, 도 4에 나타내는 3차원 측정기(21)를 이용하여 지지부(2a~2d)의 형상 측정을 실시한다. 즉, 각 지지부(2a~2d)의 예를 들면 합계 8개의 측정 개소의 Z좌표를 측정한다.
여기서, 얻어진 각 Z좌표에 있어서, 예를 들면 8번째의 측정 개소의 값이 가장 낮은 값이 되었을 경우, 그 최저점을 기준으로 하여, 각각의 측정 개소에 있어서의 값까지의 변위를 산출한다. 그 후, 이 산출한 변위 데이터로부터 최소 제곱 평면(S)을 산출하고, 이 평면으로부터 가장 멀어진 점까지의 거리인 평면도(L)를 얻는다.
다음에, 상기 측정에 의해 얻어진 각 지지부(2a~2d)의 형상에 맞추어, 두께를 조절한 지지 보조 부재(3a~3d)를 선택하고, 각각 지지부(2a~2d)에 장착한다.
보다 구체적으로는, 평면도를 상기와 같이 얻어진 값(L)보다도 작은 값으로 조정(즉, 평면도를 개선)하고 싶은 것이면, 예를 들면, 각 지지부(2a~2d)의 형상이 도 3의 경우는 Z좌표의 낮은 지지부(2b 또는 2d)에 대해, Z좌표의 높은 지지부(2a 또는 2c)에 장착하는 지지 보조 부재(3a, 3c)의 두께보다도 두꺼운 것을, 지지 보조 부재(3b, 3d)로서 선택하여 장착할 수 있다(도 3(A) 참조).
이에 의해, 각 지지 보조 부재(3a~3d)의 재치면의 상대적 위치(높이)를 좁힐 수 있고, 나아가서는 평면도를 L보다도 작게 하는 것이 가능하다.
더욱이, 평면도의 조정을 위해서는, 지지 보조 부재(3a~3d)의 선택의 방법은 상기 방법으로 한정되지 않고, 각 측정 개소에 있어서의 데이터[지지부(2a~2d)의 형상]를 기본으로 하여 적당하게 결정할 수 있다. 조정 후에 소망한 평면도를 얻을 수 있도록, 그때마다, 지지 보조 부재의 두께를 조절하고, 적절히 지지 보조 부재(3a~3d)를 선택하여 장착하면 좋다.
또한, 평면도의 조정은, 지지 보조 부재(3)의 두께의 조절에 의한 방법뿐만 아니라, 지지 보조 부재(3)로 지지부(2) 사이에 적절한 스페이서(12)를 선택하여 사이에 두는 것에 의해 실시할 수도 있다.
지지부(2a~2d)의 형상에 맞추어, 예를 들면 적절한 두께를 갖는 스페이서(12a~12d)를 지지 보조 부재(3e)와 지지부(2a~2d) 사이에 끼우고, 지지 보조 부재(3e)를 장착하면, 비록, 지지부(2a~2d)의 상면의 상대적 위치 등이 어긋나 있고, 또한 각 지지부에 장착하는 지지 보조 부재(3e)의 두께가 같더라도, 각각의 지지 보조 부재(3e)의 웨이퍼 재치면을 적절히 조정할 수 있고, 나아가서는 소망한 평면 도로 조정할 수 있다(도 3(B) 참조).
그리고, 본 발명의 열처리 방법에서는, 이상과 같이 하여 지지 보조 부재(3)의 재치면 모두에 의한 평면도를 조정하고 나서, 상기 재치면 상에 반도체 웨이퍼를 재치하여 열처리를 실시한다. 따라서, 웨이퍼 하중의 언밸런스도 발생하지 않고, 효과적으로 슬립 전위를 억제할 수 있다. 또한, 지지 보조 부재(3)의 두께의 조절이나 스페이서(12)를 이용한 조절에 의해 평면도의 조정을 실시하므로, 보트 자체를 높은 정밀도로 가공한다고 하는 실현이 곤란한 방법과는 상이하고, 미조정이 지극히 간단하여, 저비용으로 높은 정밀도로 조정을 실시할 수 있다.
아울러, 상술한 바와 같이 본 발명의 종형 열처리용 보트(1)를 이용하여 열처리를 실시할 수 있으므로, 복수의 반도체 웨이퍼를 한 번에 재치하여 열처리할 수 있고, 효율 좋고, 고품질의 열처리 웨이퍼를 대량으로 제조하는 것이 가능하다.
이하, 본 발명을 실시예, 비교예에 의해 보다 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
(실시예)
직경 300mm의 실리콘 웨이퍼를 열처리하는 것에 즈음하여, 우선, 종래와 같은 4점 지지의 롱핑거 보트 본체를 준비했다.
여기서, 우선, 도 4에 도시한 바와 같은 3차원 측정기(Mitutoyo제 Crysta-Apex C)를 이용하여 지지부(2a~2d)의 기준면[돌 정반(24)의 상면]으로부터의 높이(Z좌표)를 측정했다. 측정 개소는, 도 1(B)에 나타내는 바와 같이 합계 8점으로 했다. 그리고, 측정의 최저점으로부터 각각의 점까지의 변위를 요구했는데, 도 5, 표 1(롱핑거 보트 자체의 항목)에 나타내는 변위 데이터를 얻을 수 있었다. 덧붙여 도 5, 표 1은, 7번째의 측정 개소[지지부(2d)의 선단측]에 있어서의 높이가 가장 낮았기 때문에, 이 개소를 기준으로 했다. 단위는 각각 μm이다.
이 변위 데이터로부터 8점의 최소 제곱 평면을 산출하여, 평면도를 얻었는데 60μm였다.
여기서, 이 60μm라고 하는 평면도를 개선(보다 작은 값으로 함)하기 위해, 도 5, 표 1의 데이터를 기본으로, 지지부(2a~2d)에 두께가 다른 지지 보조 부재(3a~3d)를 선택하여 장착했다.
구체적으로는, 지지부(2a)에 대해서는 두께 0.98mm의 지지 보조 부재(3a),
지지부(2b)에 대해서는 두께 1.00mm의 지지 보조 부재(3b),
지지부(2c)에 대해서는 두께 0.96 mm의 지지 보조 부재(3c),
지지부(2d)에 대해서는 두께 1.00 mm의 지지 보조 부재(3d)를 장착했다.
이와 같이, Z좌표가 가장 높은 지지부(2c)에 대해서 두께가 가장 얇은 지지 보조 부재(3c)를 장착하고, 다음에 Z좌표가 높은 지지부(2a)에 대해서, 다음에 두께가 얇은 지지 보조 부재(3a)를 장착했다.
그리고, 이들에 비해 Z좌표가 낮은 지지부(2b, 2d)에 대해서는, 3a, 3c보다 비교적 두꺼운 지지 보조 부재(3b, 3d)를 장착했다.
이와 같이 하여, 각 지지부의 형상에 맞추어 적절한 두께를 가지는 지지 보조 부재를 선택하여 장착함으로써, 표 1에 나타낸 바와 같이, 평면도를 60μm에서 44μm에 저감할 수 있었다. 즉, 이러한 지지 보조 부재의 재치면의 각각, 보다 밸런스 좋아 웨이퍼의 하중이 걸리도록 할 수 있었다. 또한, 다른 홈(지지부)에 관해서도 마찬가지로 하여, 하중의 언밸런스가 생기지 않도록 실리콘 웨이퍼를 재치하고, 1200℃으로 1시간의 어닐링을 실시하였다. 즉, 도 1에 나타내는 바와 같은 본 발명의 종형 열처리용 보트(1)를 이용하여 본 발명의 열처리 방법을 실시했다.
이 결과, 도 6에 나타내는 열처리 후의 실리콘 웨이퍼의 슬립 전위의 측정 결과와 같이, 어느 실리콘 웨이퍼에도 슬립은 발생하지 않고, 고품질의 열처리 웨이퍼를 얻을 수 있었다.
[표 1]
Figure 112009055518467-pct00001
(비교예 1)
실시예로 처음에 준비한 롱핑거 보트 본체, 즉 종래와 같은 4점 지지의 보트를 이용하여, 그대로, 직경 300mm의 실리콘 웨이퍼를 지지부 상에 재치하고, 실시예와 마찬가지로 1200℃으로 1시간의 어닐링을 실시하였다.
그 결과, 열처리 후의 실리콘 웨이퍼에 슬립 전위가 발생해 버렸다. 열처리 후의 실리콘 웨이퍼의 슬립 전위의 측정 결과의 일례를 도 7에 나타낸다.
아울러, 실시예 1과 마찬가지로 하여 3차원 측정기를 이용하여 보트의 지지부의 형상을 측정했는데, 표 1(롱핑거 보트 자체의 항목)와 같은 측정 결과 및 평면도(60μm)를 얻을 수 있었다(표 1 참조).
(비교예 2)
실시예로 처음에 준비한 롱핑거 보트 본체, 즉, 종래와 같은 4점 지지의 보트를 준비하고, 어느 지지부에 대해서도 두께 1.00mm의 같은 지지 보조 부재를 장착하고, 직경 300mm의 실리콘 웨이퍼를 상기 지지 보조 부재 상에 재치하고, 실시예와 마찬가지로 1200℃로 1시간의 어닐닝을 실시하였다.
그 결과, 열처리 후의 실리콘 웨이퍼에는, 도 7과 같게 슬립 전위가 발생해 버렸다.
또한, 실시예 1과 마찬가지로 하여 3차원 측정기를 이용하여 보트의 지지부의 형상을 측정했는데, 표 1(롱핑거 보트 자체의 항목)과 같은 측정 결과 및 평면 도(60μm)를 얻을 수 있었다. 지지 보조 부재의 두께는 모두 1.00 mm이기 때문에, 각 지지 보조 부재의 재치면의 상대적 위치는 변함없고, 그에 따라 평면도도 변화하지 않고, 60μm였다(표 1 참조).
(참고예)
평면도가 악화되도록, 지지부(2a)에 대해서는 두께 1.00mm의 지지 보조 부재(3a), 지지부(2b)에 대해서는 두께 1.00mm의 지지 보조 부재(3b), 지지부(2c)에 대해서는 두께 1.01mm의 지지 보조 부재(3c), 지지부(2d)에 대해서는 두께 1.00mm의 지지 보조 부재(3d)를 선택하여 장착시키는 것 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 본 발명의 종형 열처리용 보트를 준비하여, 본 발명의 열처리 방법을 실시했다.
이때, 표 1에 나타내는 바와 같이, 평면도는 60μm에서 63μm로 악화되어, 열처리 후의 실리콘 웨이퍼에는 도 7보다 꼭 낀 슬립 전위가 확인되었다.
이상과 같이, 본 발명의 종형 열처리용 보트 및 반도체 웨이퍼의 열처리 방법에 따르면, 실시예와 비교예 1, 2를 비교하여 알 수 있는 바와 같이, 피처리 기판이 재치되는 지지 보조 부재의 재치면 모두에 의한 평면도를 조정하고 나서, 피처리 기판을 재치하여 열처리를 실시하므로, 평면도의 개선을 도모할 수 있고, 나아가서는 슬립 전위의 발생을 효과적으로 방지할 수 있다. 게다가, 이 평면도의 조정을 간단하게 염가로 실시할 수 있다.
또한, 실시예와 참고예로부터도, 평면도의 조정이 슬립 전위의 발생에 관해서 중요하다는 것을 안다. 슬립 전위의 방지를 위해서는, 소망하는 작은 평면도를 얻을 수 있도록, 적절한 두께를 갖는 지지 보조 부재나 스페이서를 선택하면 좋다.
아울러, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 상기 실시예는 예시이며, 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술 목표 사상과 실질적으로 동일한 구성을 갖고, 동일한 작용 효과를 상주하는 것은 어떠한 것이어도 본 발명의 기술 목표 범위에 포함된다.

Claims (4)

  1. 피처리 기판을 수평으로 지지하기 위한 지지부를, 지지하는 피처리 기판 한 장당 4개 이상 가지고 있고, 상기 4개 이상의 지지부에는, 각각, 상기 피처리 기판이 재치되는 지지 보조 부재가 탈착가능하게 장착되어 있는 종형 열처리용 보트에 있어서,
    상기 4개 이상의 지지부의 각각의 형상에 맞추어,
    상기 지지 보조 부재의 두께를 조절하거나,
    상기 지지부와 상기 지지 보조 부재 사이에 스페이서를 개재시킴으로써, 상기 피처리 기판이 재치되는 각각의 지지 보조 부재의 면 모두로부터 얻을 수 있는 평면도가 조정되는 것을 특징으로 하는 종형 열처리용 보트.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 종형 열처리용 보트는, 4개 이상의 지주와, 각 지주의 양단부에 연결한 한 쌍의 판상 부재를 갖고, 홈이 수평방향으로 복수 형성되어 있음으로써, 상기 각 지주에 상기 지지부가 수직방향으로 복수 형성된 것으로서, 상기 각 홈마다, 1매씩, 상기 피처리 기판이 삽입되어 상기 4개 이상의 지지부에 의해 지지를 받는 것을 특징으로 하는 종형 열처리용 보트.
  3. 반도체 웨이퍼를 한 장당 4개 이상의 지지부에 의해 수평으로 지지하여 열처리를 실시할 때, 상기 4개 이상의 지지부에, 각각, 지지 보조 부재를 탈착가능하게 장착하고, 상기 지지 보조 부재 상에 상기 반도체 웨이퍼를 재치하여 열처리하는 반도체 웨이퍼의 열처리 방법에 있어서,
    상기 4개 이상의 지지부의 형상을 각각 측정하고, 상기 측정으로부터 4개 이상의 지지부 모두에 의한 평면도를 얻고, 상기 얻어진 평면도에 근거하여,
    상기 지지 보조 부재의 두께를 조절하고, 상기 측정한 각각의 지지부의 형상에 맞추어, 상기 두께를 조절한 지지 보조 부재를 선택하고, 상기 선택한 지지 보조 부재를 상기 지지부에 장착하거나,
    상기 측정한 각각의 지지부의 형상에 맞추어 스페이서를 선택하고, 상기 선택한 스페이서를 사이에 두어 상기 지지부에 상기 지지 보조 부재를 장착하여,
    상기 각각의 지지 보조 부재의 재치면 모두에 의한 평면도를 조정하고 나서, 상기 재치면 상에 상기 반도체 웨이퍼를 재치하여 열처리를 실시하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 열처리 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 열처리를, 4개 이상의 지주와, 각 지주의 양단부에 연결한 한 쌍의 판상 부재를 갖고, 홈이 수평방향으로 복수 형성되어 있음으로써, 상기 각 지주에 상 기 지지부가 수직방향으로 복수 형성된 것으로서, 상기 각 홈마다, 1매씩, 상기 반도체 웨이퍼가 삽입되어 상기 4개 이상의 지지부에 의해 지지를 받는 종형 열처리용 보트를 이용하여 실시하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼의 열처리 방법.
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