KR20070083813A - 열처리용 종형 보트 및 열처리 방법 - Google Patents

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켄 아이하라
순지 타카하시
요시유키 우에하라
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신에쯔 한도타이 가부시키가이샤
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Abstract

적어도, 복수의 웨이퍼 형태의 피처리체를, 지지면을 갖는 지주에 의해 상하로 간격을 두고 지지하여 종형 열처리 장치 내로 반입·반출시키는 열처리용 종형 보트에 있어서, 상기 웨이퍼 형태의 피처리체 하면을 상기 지주에 형성된 복수의 지지면(4)으로 지지하고, 동일한 상기 피처리체와 접촉하는 복수의 지지면이 형성하는 면의 평면도가 0.03mm이하, 평행도가 0.07mm이하인 것을 특징으로 하는 열처리용 종형 보트(8).
이로 인해, 1200℃ 이상의 매우 높은 온도에서 열처리한 경우라도 열처리 중의 웨이퍼 등에 슬립 전위가 발생하는 것을 매우 효과적으로 방지할 수 있고, 또한 높은 생산성이면서 고품질인 표면층을 갖는 웨이퍼로 할 수 있는 열처리용 종형 보트 및 열처리 방법이 제공된다.
웨이퍼, 열처리, 종형, 보트, 평면도, 평행도

Description

열처리용 종형 보트 및 열처리 방법{Vertical Boat for Heat Treatment and Heat Treatment Method}
본 발명은 반도체 웨이퍼 등의 열처리용 종형 보트에 관한 것으로, 특히 실리콘웨이퍼를 열처리할 때에 적합한 열처리용 종형 보트 및 열처리 방법에 관한 것이다.
실리콘 단결정 등의 반도체 잉곳에서 절출한 웨이퍼를 사용하여 디바이스를 제작할 경우, 웨이퍼 가공프로세스에서 소자 형성프로세스까지 다수의 공정이 개재한다. 이들 공정 중 하나로 열처리 공정이 있다. 이 열처리 공정은 웨이퍼의 표층에서의 무결함층의 형성, 게터링, 결정화, 산화막 형성, 불순물 확산 등을 목적으로 이루어지는 매우 중요한 프로세스이다.
예를 들어, 쵸크랄스키법으로 제조되는 실리콘 단결정은 생산성 면에서 결정성장속도를 비교적 빠르게 하여 육성하는 것이 일반적이다. 이때, 실리콘 단결정 중에는 공공형 점 결함의 응집체(보이드)가 형성된다. 또한, 이 실리콘 단결정으로부터 절출된 웨이퍼 표면에 보이드가 노출된 경우는 COP(Crystal Originated Particle)로 불리며, 파티클 카운터 등으로 용이하게 검출할 수 있다. 그리고, 이들 COP나 웨이퍼 표면 근방의 보이드 등의 결정결함은 반도체 디바이스의 내압특성 을 열화시키는 것이 알려져 있다. 따라서, 실리콘웨이퍼를 불활성 분위기하에서 고온 열처리를 함으로써, 웨이퍼 표면 및 표면 근방의 COP나 보이드를 소멸시킬 수 있는 아닐웨이퍼는 최근 수요가 급격히 높아졌다.
이와 같은 아닐 웨이퍼 열처리 공정에 사용되는 열처리 장치로는 웨이퍼의 대구경화에 따라, 도 1에 나타내는 바와 같은 다수의 W를 소정 간격을 두고 수평으로 지지한 상태에서 열처리를 하는 종형 열처리 로(爐)(9)가 주로 사용되고 있다. 열처리로(9) 내의 웨이퍼(W)는 반응실(10) 주위에 설치된 히터(11)에 의해 가열할 수 있다. 열처리 중은 반응실(10)에는 가스도입관(12)을 통해 가스가 도입되고, 상방에서 하방을 향해 흘러 가스배기관(13)에서 외부로 배출된다. 또한, 사용하는 가스는 열처리 목적에 따라 다르지만, 주로 H2, N2, O2, Ar 등이 사용된다. 불순물 확산의 경우에는 이들 가스를 불순물 화합물 가스인 캐리어 가스로서도 사용한다.
이와 같은 종형 열처리로(9)를 사용하여 웨이퍼(W)를 열처리할 때에는 다수의 웨이퍼(W)를 수평으로 장착하기 위한 열처리 종형 보트(8)(이하,‘열처리용 보트’, ‘종형 보트’, 또는 단순히‘보트’라 하는 경우가 있다.)가 사용된다.
이와 같은 열처리용 보트로는, 예를 들어 상하로 각각 대향하여 배치된 원형 상판 및 바닥판 사이에, 예를 들어 석영으로 이루어진 3개 이상의 지주를 설치하고, 웨이퍼 외주변부를 이 지주에 형성된 홈부에 삽입하여 유지하는 구조의 러더 보트라고 칭하는 것이 있다.
또한, 다른 타입의 열처리용 보트로서는 지주에 평평한 지지면을 마련한 링 형의 지지부재를 배치하고, 이 지지부재에 웨이퍼를 재치하도록 한 링 보트라 불리는 것이 있다.
이 링 보트는 열처리로 내의 승강온도 속도가 빠른 경우에 웨이퍼의 주변부를 상기 지지부재에 접촉시킴으로써 열용량을 크게 하여 해당 주변부의 승강온도 속도를 느리게 하고, 웨이퍼의 중심부와 주변부와의 승강온도 속도를 일치시키는 것을 하나의 목적으로 하고 있다.
그러나, 이 링 보트는 웨이퍼를 로더로 반송하기 때문에, 링 부의 배열 피치를 러더 보트보다 크게 할 필요가 있다. 그 결과, 러더 보트보다 생산성이 낮다는 단점이 있다. 이 문제를 해결하기 위해, 보트 본체(지주)가 되는 한 개의 원통에 원호상의 지지부를 일체로 형성한 열처리용 보트도 제안되었다(일본 특개평5-129214호 공보 참조).
또한, 석영보다도 융점이 높은 탄화규소(SiC)제 러더 보트나 링 보트도 제조되고 있고, 이들 열처리용 보트는 고온에서의 열처리에 적합하다.
하지만, 상술한 러더 보트로는 웨이퍼 외주변부의 지지점에 웨이퍼의 자체 중량에 상당하는 큰 모멘트가 작용하여 지지점 부근에서의 응력이 과대해 지고, 이것이 원인이 되어 웨이퍼를 예를 들어, 1050℃ 이상의 고온에서 열처리한 경우에 웨이퍼의 열처리용 보트 지주에 의해 지지되어 있는 개소의 부근에서, 슬립 전위라고 불리는 결정결함이 발생하기 쉽다는 문제가 발생하였다.
이 대책으로서, 예를 들어 일본 특개 평10-22227호 공보에서는 복수의 피처리체를 각각 거의 수평으로, 또한 상하에 간격을 두어 복수의 지주 사이에 지지시 켜 종형 열처리로 내로 반입·반출하기 위한 열처리용 보트에 있어서, 상기 지주의 각각에 피처리체의 안쪽 측을 향해 신장하는 복수의 암(arm)부를 상하로 간격을 두고 형성하고, 이 암부의 안쪽 단부측 상면에서 피처리체의 가장자리부보다도 안쪽 측을 지지함으로써 외주 가장자리부에서 지지하는 경우보다도 모멘트가 작아지고, 슬립 전위의 발생을 억제할 수 있는 것이 개시되어 있다.
그러나, 이 웨이퍼 표면 및 표면 근방의 COP나 보이드를 소멸시키기 위해서는 1200℃ 부근의 매우 높은 온도로 열처리할 필요가 있기 때문에, 상기 개선에 따른 슬립 전위의 방지효과는 그다지 높지않다.
한편, 원통부 내면에 웨이퍼 주변부를 지지하기 위한 긴 홈을 형성하고, 웨이퍼 주변부 대부분을 지지하도록 하여 웨이퍼의 자체 중량을 분산시키도록 한 열처리용 보트라도 웨이퍼가 직접 접촉하게 되는 홈 지지면의 평면도(平面度)가 충분히 관리되어 있지 않아, 미시적으로 보면 홈 지지면에 큰 굴곡이 생기기 때문에, 웨이퍼 주변부는 면이 아니라, 다수의 점으로 지지되어 있는 것과 같은 상태로 된다.
이 대책으로서, 예를 들어 일본 특개 평9-50967호 공보에서는 웨이퍼 주변부의 지지면 평면도를 0.1mm이하로 설정되도록 구성하는 것이 개시되어 있다.
그러나, 이 방법도 1200℃ 이상의 매우 높은 온도로 열처리하면 슬립 전위가 발생하는 경우가 있다. 또한, 웨이퍼 주변부의 대부분을 원호상으로 유지하는 구조는 지지체 전체의 부피가 증가하는 것으로 웨이퍼로의 가스 유통에 체류가 일어나거나, 웨이퍼로의 열복사가 방해됨에 따른 웨이퍼 품질에의 악영향이 우려된다. 또 한 지지체 형상이 복잡하기 때문에 보트 제조공정 중 파손하기 쉽다고 하는 단점이 있다.
본 발명은 이와 같은 문제를 고려하여 이루어진 것으로, 1200℃ 이상의 매우 높은 온도로 열처리한 경우라도 열처리 중의 웨이퍼 등에 슬립 전위가 발생하는 것을 매우 효과적으로 방지할 수 있고, 또한 높은 생산성, 고품질의 표면층을 갖는 웨이퍼로 할 수 있는 열처리용 종형 보트 및 열처리 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따르면, 적어도 복수의 웨이퍼 형태의 피처리체를 지지면을 갖는 지주에 의해 상하로 간격을 두고 지지하여 종형 열처리장치 내로 반입·반출시키는 열처리용 종형 보트에 있어서, 상기 웨이퍼 형태의 피처리체의 하면을 상기 지주에 형성된 복수의 지지면으로 지지하고, 동일한 상기 피처리체와 접촉하는 복수의 지지면이 형성하는 면의 평면도가 0.03mm이하, 평행도(平行度)가 0.07mm이하인 것을 특징으로 하는 열처리용 종형 보트가 제공된다.
이와 같이, 복수의 웨이퍼 형태의 피처리체를 지지하여 종형 열처리 장치 내로 반입·반출시키는 열처리용 종형 보트에 있어서, 상기 웨이퍼 형태의 피처리체 하면을 상기 지주에 형성된 복수의 지지면으로 지지하고, 동일한 상기 피처리체와 접촉하는 복수의 지지면이 형성되는 면의 평면도가 0.03mm이하, 평행도가 0.07mm이하인 것으로 함으로써, 지지면과 웨이퍼 형태의 피처리체는 미시적으로 보아도 점 접촉이 아니라, 확실하게 면 접촉되어, 웨이퍼 형태의 피처리체의 자체중량을 효과적으로 분산시킬 수 있다. 따라서, 특히 슬립 전위가 발생하기 쉬운 승온 시에 있어서도 스트레스를 분산시켜 매우 높은 생산성이고, 슬립 전위의 발생을 매우 효과적으로 방지할 수 있다. 또한, 웨이퍼를 복수의 지지면으로 지지하기 때문에 지지면적을 작게 할 수 있고, 상기 피처리체로의 가스 유통에 체류가 일어나거나, 상기 피처리체로의 열복사가 방해되는 일도 없이 산화막 두께 등의 균일성이 악화하는 등의 웨이퍼 형태의 피처리체의 품질에의 악영향을 방지할 수 있다. 이때, 평면도, 평행도는 각각 0mm가 가장 바람직하지만, 현행 측정 정도(精度)는 0.001mm가 한도이다.
이 경우, 상기 지주는 안쪽 측을 향해 신장해 나가는 복수의 암부가 상하로 간격을 두고 형성되고, 이 암부의 안쪽 단부 측 상면에서 웨이퍼 형태의 피처리체 의 주연부(周緣部)보다도 안쪽 측을 지지하는 것이 바람직하다.
이와 같이, 웨이퍼 형태의 피처리체의 주연부보다도 안쪽 측을 지지함으로써, 외주연부에서 지지하는 경우보다 모멘토가 작아지는 결과, 지지점에서의 하중에 의한 응력이 작아지게 되고, 슬립 전위의 발생을 더한층 효과적으로 방지할 수 있다.
또한, 상기 열처리용 종형 보트가 적어도 2개의 지주를 갖는 것이 바람직하다.
복수의 지주에 의해 웨이퍼 형태의 피처리체를 지지함으로써, 열처리용 종형 보트의 구조를 안정화시킬 수 있음과 동시에 지지에 필요한 보조부재가 삭감되고, 제조 비용을 경감하여 생산성을 높일 수 있다. 또한, 가스의 유통이 균일화되기 쉽고, 웨이퍼로의 열복사도 양호해진다. 이때, 지주 개수는 2∼4개가 가장 바람직하다. 지주 개수가 5개 이상이 되면 웨이퍼로의 가스유통에 체류를 일으키기 쉬워진다. 또한, 상기 지주가 상판과 바닥판 사이에 설치된 것이 바람직하다.
지주를 상판과 바닥판 사이에 설치함으로써, 열처리용 종형 보트 구조를 안정화시킬 수 있음과 동시에, 고온열처리시에서의 상기 피처리체로의 가스 유통이나 열복사를 적정화하여, 상기 피처리체의 품질을 향상시키고 생산성을 높일 수 있다.
또한, 상기 웨이퍼 형태의 피처리체와 상기 지주에 형성된 복수의 지지면의 접촉면적 합계가 웨이퍼 형태의 피처리체 면적의 2% 이하인 것이 바람직하다.
이와 같이, 상기 웨이퍼 형태의 피처리체와 상기 지주에 형성된 복수의 지지면의 접촉면적의 합계가 상기 피처리체 면적의 2% 이하가 되면, 상기 피처리체로의 가스 유통이나 열복사가 적정화되어, 산화막 두께 등의 균일성이 악화하는 등의 웨이퍼 형태의 피처리체 품질에의 악영향을 보다 확실하게 방지할 수 있다. 이때, 상기 웨이퍼의 피처리체와 상기 지주에 형성된 복수의 지지면의 접촉면적 합계가 상기 피처리체 면적의 1% 미만이 되면 지지점에서의 하중에 따른 응력이 증가하기 때문에, 상기 웨이퍼 형태의 피처리체와 상기 지주에 형성된 복수의 지지면의 접촉면적 합계는 상기 피처리체 면적의 1% 이상으로 하는 것이 바람직하다.
상기 열처리용 종형 보트의 적어도 지주가 석영유리, 탄화규소, 실리콘 및 탄화규소와 실리콘 복합체 중 어느 한 재질인 것이 바람직하다.
적어도 지주가 이들 재질로 구성되어 있으면, 내열성이 우수하기 때문에 고온열처리에서도 변형되지 않고, 또한 웨이퍼 형태 피처리체에 대한 오염도 최대한 억제할 수 있다. 특히 열처리온도가 1200℃∼1300℃ 정도인 경우에는 내열성이 특히 우수한 탄화규소를 사용하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에 따르면, 반도체 웨이퍼를 열처리하는 방법으로서, 상기 열처리용 종형 보트를 사용하여, 이 보트로 지지한 반도체웨이퍼를 1000℃이상, 반도체웨이퍼의 융점 이하의 온도로 열처리하는 것을 특징으로 하는 반도체웨이퍼의 열처리 방법이 제공된다.
실리콘웨이퍼 등은 특히 1000℃ 이상, 융점 이하와 같은 고온에서 열처리되는 경우가 많고, 또한 그와 같은 높은 온도범위에서 슬립 전위가 발생하기 쉽다. 그래서, 본 발명의 열처리용 종형 보트를 사용하여 열처리함으로써, 슬립 전위를 발생시키지 않고 생산성 및 제품 수율을 향상시킬 수 있다.
상기 반도체웨이퍼로서 직경 300mm이상인 실리콘웨이퍼를 처리하는 것이 바람직하다.
직경 300mm이상인 실리콘 웨이퍼는 큰 면적이기 때문에, 면 내 온도가 불균일이 되기 쉽고, 또한 자체중량이 지지 개소에 하중이 집중하여 특히 슬립 전위가 발생하기 쉽지만, 본 발명에 관한 열처리용 종형 보트를 사용함으로써, 다수의 웨이퍼를, 슬립 전위의 발생을 효과적으로 억제하여 열처리할 수 있다. 따라서, 직경 300mm이상인 실리콘웨이퍼의 열처리에 특히 유효하게 된다.
본 발명의 열처리용 종형 보트에 의하면, 1200℃ 이상의 매우 높은 온도에서 열처리한 경우라도 열처리중의 웨이퍼 등에 슬립 전위가 발생하는 것을 매우 효과적으로 방지할 수 있고, 또한 높은 생산성이면서 고품질인 표면층을 갖는 웨이퍼로 할 수 있다.
도1은 종형 열처리로의 일 예를 나타내는 개략도이다.
도2는 본 발명에 관한 열처리용 종형 보트의 일 예를 나타내는 사시도이다.
도3은 도2의 열처리용 종형 보트의 단면도이다.
도4의 (a)는 평면도, 평행도 모두 큰 경우를 설명하기 위한 개념도이고, (b)는 평면도, 평행도 모두 작은 경우를 설명하기 위한 개념도이고, (c)는 평면도가 작고, 평행도가 큰 경우를 설명하기 위한 개념도이다.
도5는 실시예 1에서 사용한 열처리용 종형 보트의 각 지지면의 개개의 평면도를 나타태는 도면이다.
도6은 실시예 1에서 사용한 열처리용 종형 보트의 각 지지면의 개개의 평행도를 나타태는 도면이다.
도7은 실시예 1에서 사용한 열처리용 종형 보트의 각 슬롯의 평면도, 평행도를 나타내는 도면이다.
도8은 실시예 1의 슬립 전위의 길이를 나타내는 도면이다.
웨이퍼 형태의 피처리체에 접촉하는 열처리용 종형 보트의 지지면 평면도에 관해서는, 웨이퍼를 원호상으로 지지하는 것에 대해 검토가 이루어졌지만, 슬립전위 발생을 확실하게 방지할 수 없었다. 본 발명자들은 예의 연구한 결과, 웨이퍼를 복수의 지지면으로 지지하는 경우에 대해, 열처리용 종형 보트의 지지면 평면도뿐만 아니라, 평면도와 평행도 모두를 관리함으로써, 슬립 전위의 발생을 매우 효과적으로 방지할 수 있음을 발견하고, 본 발명을 완성시켰다.
이하, 적합한 태양으로서, 웨이퍼 형태 피처리체 열처리시에 사용하는 본 발명에 관한 열처리용 종형 보트에 대해 첨부 도면에 따라 구체적으로 설명한다.
도 2는 본 발명에 관한 열처리용 종형 보트의 일 예의 개략을 나타내고 있다. 이 열처리용 종형 보트(8)는 적어도 지지면(4)을 갖는 지주(3)가 3개 배치되고, 상판(1)과 바닥판(2) 사이에 고정되어 있다. 이 지주 형태나 크기, 배치에 대해서는 웨이퍼 반송치구 통과를 위한 공간이나 분위기 가스 통과를 위한 폭을 고려하여 적절하게 설정한다.
도 3에 나타난 바와 같이 3개의 지주(3)에 따라 동일한 피처리체(W)를 지지하는 지지면(4)이 3개 안쪽 측에 형성된다.
이때, 본 발명에서는 동일한 피처리체(W)와 접촉하는 복수의 지지면(4)(3개)이 형성하는 면의 평면도를 0.03mm이하, 평행도를 0.07mm이하로 한다.
여기서, 평행도란 측정 대상면과 평면인 기준면과의 관계에 있어서 수직방향의 좌표 최대값과 최소값의 차를 말하고, 평면도란 측정 대상면 내에 있어서 평면인 평균면을 최소이승법으로 계산하고, 그 평균면에 대한 연직방향의 최대값과 최소값 차를 말하지만, 본 발명에서 말하는 동일한 피처리체(W)와 접촉하는 복수의 지지면(4)(도 4에서는 편의상 4a, 4b 2개 면으로 설명한다)이 형성하는 면의 평면도 및 평행도에 대해 설명한다.
도 4에 나타난 바와 같이, 복수의 지지면(4a, 4b)이 형성하는 면의 평행도란 근사적으로 평면인 기준면(예를 들어, 열처리용 종형 보트의 바닥판(2)의 바닥면)과 복수의 상기 지지면의 관계에 있어서, 수직방향 거리의 최대값과 최소값의 차(6)를 의미한다. 복수의 지지면이 형성하는 면(4a, 4b)의 평면도란 복수의 지지면만의 관계에 있어서 각각의 평균면을 최소이승법으로 계산하고, 그 평균면에 대한 연직방향의 최대값과 최소값의 차(7)를 의미한다. 평면도, 평행도의 측정은 3차원 측정기(예를 들면, 미츠토요사 제조 등)를 사용하여, 먼저 보트 바닥면을 측정하고, 기준면을 산출한 후, 각 지지 면을 동일하게 측정하여, 평면도, 평행도를 산출한다.
그리고, 동일한 피처리체(W)와 접촉하는 복수의 지지면(4a, 4b)이 형성하는 면의 평면도가 0.03mm이하, 평행도가 0.07mm이하이면, 피처리체(W)와 지지면이 확실하게 면 접촉하게 되고, 슬립전위의 발생을 매우 효과적으로 방지할 수 있다.
즉, 예를 들어 도 4c에 나타난 바와 같이, 복수의 지지면을 갖는 경우, 가령 평면도(7)가 작더라도 평행도(6)가 커지는 경우가 있어, 웨이퍼에 슬립 전위의 발생 위험이 커지지만, 본 발명에서는 웨이퍼를 복수의 지지면으로 지지하는 경우에 평면도뿐만 아니라 평행도도 작기 때문에, 확실하게 웨이퍼와 면 접촉할 수 있다. 이때, 평면도, 평행도는 각각 0mm가 가장 바람직하지만, 현행 측정 정도는 0.001mm가 한도이다.
다음으로, 전술한 바와 같이 열처리용 종형 보트(8)는 원반형의 상판(1)과 대치하도록 평행하게 배설된 원반형의 바닥판(2)과의 사이에 3개의 지주(3)가 배치 되어, 고정되어 있고, 지주(3)에는 상하로 간격을 두고 홈(5)이 형성되고, 이로 인해 웨이퍼를 유지하는 지지면(4)이 안쪽 측을 향해 신장하도록 형성될 수 있다.
따라서, 본 발명은 지주 구조가 단순하고 제조 비용이 낮고, 또한 웨이퍼로의 가스유통의 체류나 열복사가 방해됨에 따른 웨이퍼 품질에의 악영향의 개념이 작은 러더 보트에 적용할 수 있다. 따라서, 러더 보트에 있어서, 동일한 상기 피처리체(W)와 접촉하는 복수의 지지면이 형성하는 면의 평면도를 0.03mm이하, 평행도를 0.07mm이하로 설정함에 따라, 웨이퍼 형태의 피처리체(W)와 지지면이 확실하게 접촉하게 되고, 또한 매우 높은 생산성이고, 슬립전위의 발생을 매우 효과적으로 방지할 수 있다.
이 경우, 지주 개수는 상기와 같은 3개에 한정되는 것이 아니라, 2개, 또는 3개 이상이어도 되고, 원통형의 지주이면 1개인 경우도 있을 수 있다. 원통형 지주의 내표면에 홈을 형성함과 동시에 관통공을 형성함으로써, 복수의 지지면을 갖는 것이 된다.
또한, 상기 웨이퍼 형태의 피처리체(W)와 상기 지주에 형성된 복수의 지지면의 접촉면적 합계는 웨이퍼 형태의 피처리체(W) 면적의 2%이하가 되도록 구성한다. 이로써, 웨이퍼 형태의 피처리체(W) 주변부에서 분위기 가스의 유통에 체류가 발생하지 않기 때문에, 예를 들어 산화막 두께의 균일성이 높은 고품질의 열처리 웨이퍼를 보다 확실하게 얻을 수 있다. 이때, 상기 웨이퍼 형태의 피처리체(W)와 상기 지주에 형성된 복수의 지지면의 접촉면적 합계가 웨이퍼 형태의 피처리체(W) 면적의 1% 미만이 되는 지지점에서의 하중에 의한 응력이 증가하기 때문에, 상기 웨이 퍼 형태의 피처리체(W)와 상기 지주에 형성된 복수의 지지면의 접촉면적 합계는 웨이퍼 형태의 피처리체(W) 면적의 1% 이상으로 하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 상판(1), 상기 바닥판(2) 및 상기 지주(3)의 재질은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 1200℃이상의 고온 열처리에도 견딜 수 있도록 내열성이 우수한 것이 바람직하다. 특히 지주(3)는 전 웨이퍼 형태 피처리체(W)와 접촉, 혹은 근접하게 되기 때문에, 내열성이 우수한 것 외에 웨이퍼 형태 피처리체(W)를 더럽히지 않는 재질인 석영유리, 탄화규소, 실리콘, 및 탄화규소와 실리콘 복합체 중 어느 한 재질의 것을 사용하는 것이 바람직하고, 특히 탄화규소가 바람직하다.
또한, 상기 지주(3)에 형성된 복수의 지지면(4a, 4b)의 평면도, 평행도를 고정도로 가공하기 위해, 지주(3)의 홈절가공 시는 지주(3)가 움직이지 않도록 단단히 고정한다.
이와 같은 본 발명에 관한 열처리용 종형 보트(8)는 직경이 200mm이상인 반도체 웨이퍼, 특히 300mm이상인 대구경 실리콘 웨이퍼를 열처리하는 경우에 특히 적합하게 사용할 수 있다. 직경이 300mm이상이나 되는 자체 중량이 무거운 대구경 실리콘 웨이퍼를 1000℃이상에서 열처리를 하면 슬립 전위의 발생이 현저해진다. 그래서, 이와 같은 경우라도 본 발명에 관한 열처리용 종형 보트(8)를 사용하면, 지지면의 평면도와 평행도 모두를 관리함으로써, 슬립 전위의 발생을 매우 효과적으로 방지할 수 있다.
또한, 열처리 온도는 목적에 따르지만, 1000℃이상에서 슬립 전위가 발생하기 쉽고, 1300℃이상이 되면 슬립 전위뿐만 아니라 오염도 생기기 쉬워진다.
따라서, 도 1에 나타난 바와 같은 종형 열처리로(9)로 실리콘웨이퍼를 1000℃이상, 반도체 웨이퍼의 융점 이하의 온도로 열처리할 경우, 특히 직경 300mm이상의 대구경 실리콘웨이퍼를 1100℃이상 1300℃이하로 열처리하는 경우에 본 발명의 열처리용 종형 보트를 사용하고, 지지면의 평면도와 평행도 모두가 관리된 보트를 사용하여, 웨이퍼를 지지하는 것으로 슬립 전위의 발생을 매우 효과적으로 방지하고, 오염 발생도 방지하고, 전체적으로 보다 많은 웨이퍼를 열처리할 수 있다. 따라서, 제품수율과 생산성을 함께 향상시킬 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 대해 설명한다.
(실시예1)
도 2에 나타난 바와 같은 지주 3개, 홈 수 141인 러더 형상의 열처리용 종형 보트에 직경 300mm인 실리콘웨이퍼를 내장하고, Ar 분위기하 1200℃/1hr의 아닐을 실시한 후, 이 실리콘 웨이퍼 상의 슬립 전위를 관찰하였다. 이것을 같은 열처리용 종형 보트(8)를 사용하여 반복하여 3배치 열처리를 실시하였다. 이 열처리용 종형 보트(8)에서의 각 지지면의 개개 평면도를 도 5, 각 지지면의 개개의 평행도를 도6, 각 슬롯(3개의 지지면이 형성하는 면)의 평면도, 평행도를 도 7에 나타낸다. 이때, 평행도 측정은 열처리용 종형 보트(8)의 바닥면을 기준면으로 하였다. 그리고, 열처리 후의 웨이퍼에 발생한 슬립 전위의 길이를 도 8에 나타내었다. 이때 슬립 전위의 길이는 파티클 카운터(KLA 텐콜사 제조 SPI)로 웨이퍼 표면에 발생한 슬립 전위의 길이를 합계하여 평가하였다. 또한, 이때 웨이퍼에 접촉하는 지지면 면적의 합계는 웨이퍼 면적의 1.4%가 되도록 하였다.
그 결과, 도 5, 6과 같이 각 지지면의 개개 평면도는 0.01mm이하, 각 지지면의 개개 평행도는 0.04mm이하였지만, 각 슬롯에 있어서는 도7, 8과 같이 슬롯번호 71 이후는 평면도 및/또는 평행도가 평면도는 0.03mm, 평행도는 0.07mm를 초과하는 결과가 되고, 이 슬롯번호 71 이후에서의 길이가 100mm이상인 매우 긴 슬립 전위가 다수 관찰되었다. 이때의 평면도 및 평행도 측정한계는 0.001mm이다.
한편, 슬롯 번호 70 이하의 평면도는 0.03mm, 평행도는 0.07mm를 어느 쪽도 초과하지 않고, 이 슬롯 번호 70 이하에서의 길이가 100mm이상인 매우 긴 슬립 전위는 배치(1)에서의 슬롯 번호 68의 샘플을 제외하고, 거의 관찰되지 않았다.
이 결과로부터, 각 슬롯의 평면도가 0.03mm이하, 평행도가 0.07mm이하인 것에 의해 슬립 전위의 발생을 매우 효과적으로 방지할 수 있는 것을 알 수 있다.
(실시예 2)
웨이퍼에 접촉하는 지지면의 면적 합계를 동일한 상기 웨이퍼의 면적 1.4%로 하고, 도 2에 나타난 바와 같은 홈수 141의 러더 형태의 열처리용 종형 보트에 직경 300mm인 실리콘 웨이퍼를 내장하고, 산소 분위기에서의 아닐을 실시하여, 막 두께 250Å의 산화막을 형성하였다. 이때, 산화막 두께를 에립스 메터로 5점 측정하였다. 이것을 같은 열처리용 종형 보트를 사용하여 반복하여 4 배치 열처리를 실시하였다. 그 결과, 산화막 두께는 평균값이 244.3Å, 표준 편차는 2.7가 되었다. 또한 산화막 두께의 균일성을 표준편차/산화막 두께의 평균값으로 평가한 결과, 평균값이 1.0%(최대 1.5%, 최소 0.4%)가 되었다..
한편, 웨이퍼에 접촉하는 지지면 면적의 합계를 동일한 상기 웨이퍼의 면적 2.1%로 하여, 동일한 처리를 한 결과, 산화막 두께는 평균값이 256.7Å, 표준편차는 6.3이 되었다. 또한 산화막 두께의 균일성을 표준편차/산화막 두께의 평균값으로 평가한 결과, 평균값이 1.5%(최대 2.5%, 최소 1.0%)가 되었다.
이 결과로부터, 웨이퍼에 접촉하는 지지면 면적의 합계가 증가하면 산화막 두께의 균일성에 악영향을 미치는 것을 알 수 있다. 단, 이 정도의 차이라면 웨이퍼 품질에 미치는 영향은 작기 때문에, 웨이퍼에 접촉하는 지지면의 면적 합계가 동일한 상기 웨이퍼 면적의 2% 이하이면 보다 바람직하다.
(비교예 1)
원통형의 보트 본체(지주)의 내벽 면에 원호상으로 형성된 재치붕의 지지면 평면도를 0.1mm이하로 설정한 링 보트를 사용하여, 직경 300mm웨이퍼에 1200℃ 온도로 열처리를 하였다. 그 결과, 슬립 전위 길이는 100mm이상, 산화막의 균일성은 표준편차/산화막 두께의 평균값으로 평가한 평균값이 5.0%이상이 되고 균일성이 나빴다. 이와 같이, 평면도만을 측정하고 평행도를 관리하지 않는 경우는 고온 열처리를 한 경우 긴 슬립 전위가 발생하기도 하고, 또한 웨이퍼 주변부 대부분을 원호상으로 유지하는 구조는 지지체 전체의 부피가 증가함으로써 웨이퍼로의 가스 유통에 체류가 일어나거나, 웨이퍼로의 열복사가 방해됨에 따라 산화막 두께 균일성이 악화되는 등의 웨이퍼 품질에의 악영향이 있다.
또한, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니다. 상기 실시형태는 단지 예시이고, 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술적 사상과 실질적으로 동일한 구성을 갖고, 동일한 작용효과를 나타내는 것은 어떠한 것이라도 본 발명의 기 술적 범위에 포함된다.
상기 실시형태에서는 러더 형태의 열처리용 종형 보트의 예를 설명하였지만, 본 발명은 이들 형태에 한정되는 것은 아니다. 본 발명은 복수의 지지면 평행도 및 평면도를 본 발명의 규정범위로 함으로써, 열처리용 종형 보트 형태에 관계없이 동일한 효과를 얻을 수 있다.

Claims (8)

  1. 적어도, 복수의 웨이퍼 형태의 피처리체를, 지지면을 갖는 지주에 의해 상하로 간격을 두고 지지하여 종형 열처리 장치 내로 반입·반출시키는 열처리용 종형 보트에 있어서, 상기 웨이퍼 형태의 피처리체 하면을 상기 지주에 형성된 복수의 지지면으로 지지하고, 동일한 상기 피처리체와 접촉하는 복수의 지지면이 형성하는 면의 평면도가 0.03mm이하, 평행도가 0.07mm이하인 것을 특징으로 하는 열처리용 종형 보트.
  2. 제1항에 있어서, 상기 지주는 안쪽 측을 향해 신장해나가는 복수의 암부가 상하로 간격을 두고 형성되고, 이 암부의 안쪽 단부측 상면에서 웨이퍼 형태의 피처리체의 주연부보다도 안쪽 측을 지지하는 것을 특징으로 하는 열처리용 종형 보트.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 열처리용 종형 보트가 적어도 2개의 지주를 갖는 것을 특징으로 하는 열처리용종형보트.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 지주가 상판과 바닥판 사이에 설치된 것을 특징으로 하는 열처리용 종 형 보트.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 웨이퍼 형태의 피처리체와 상기 지주에 형성된 복수의 지지면의 접촉면적 합계가 웨이퍼 형태의 피처리체 면적의 2% 이하인 것을 특징으로 하는 열처리용 종형 보트.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열처리용 종형 보트의 적어도 지주가 석영유리, 탄화규소, 실리콘 및 탄화규소와 실리콘 복합체 중 어느 하나의 재질인 것을 특징으로 하는 열처리용 종형 보트.
  7. 반도체 웨이퍼를 열처리하는 방법으로서, 상기 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 열처리용 종형 보트를 사용하고, 이 보트로 지지한 반도체웨이퍼를 1000℃이상, 반도체웨이퍼의 융점 이하의 온도로 열처리하는 것을 특징으로 하는 반도체웨이퍼의 열처리 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 반도체웨이퍼로서, 직경 300mm이상인 실리콘웨이퍼를 열처리하는 것을 특징으로 하는 반도체웨이퍼의 열처리방법.
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