KR20090067160A - 실리콘 웨이퍼의 지지 방법, 열처리 지그 및 열처리 웨이퍼 - Google Patents

실리콘 웨이퍼의 지지 방법, 열처리 지그 및 열처리 웨이퍼 Download PDF

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KR20090067160A
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다카유키 기하라
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가부시키가이샤 섬코
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Abstract

결정 방위가 <100>인 실리콘 웨이퍼 또는 <110>인 실리콘 웨이퍼의 제조에 적용되어, 세로형 열처리로 내에서의 열처리 시에 있어서의 웨이퍼의 지지 위치를 규정하는 방법, 및 그것에 이용되는 열처리 지그이며, 웨이퍼와 지지부의 접촉점을 기점으로 하여 발생하는 슬립의 진전에 기여하는 전단 응력을 저하시켜, 슬립의 성장을 억제하여, 열처리를 실시한 실리콘 웨이퍼의 수율을 대폭으로 향상시킬 수 있다. 또, 이들 지지 방법, 열처리 지그에 의해 얻어지는 열처리 웨이퍼는, 슬립이 적고, 특히 장대한 슬립이 존재하지 않으며, 고품질이다.

Description

실리콘 웨이퍼의 지지 방법, 열처리 지그 및 열처리 웨이퍼{SILICON WAFER SUPPORTING METHOD, HEAT TREATMENT JIG AND HEAT-TREATED WAFER}
본 발명은, 실리콘 웨이퍼의 이면을 지지하여 열처리할 때의 실리콘 웨이퍼의 지지 방법과 열처리 지그, 및 그것에 의해 얻어지는 열처리 웨이퍼에 관한 것이다.
실리콘 웨이퍼의 제조 공정에 있어서는, 실리콘 웨이퍼의 이면을 지지 부재로 접촉 지지하여 열처리를 행하는 공정이 다수 존재한다. 예를 들면, 세로형 보트를 사용한 열처리 공정, RTA(Rapid Thermal Annealing) 공정, 매엽식 에피택셜 성장 공정, SOI 열처리 공정 등이고, 이들 수많은 열처리 공정에 있어서, 실리콘 웨이퍼의 이면을 지지 부재로 접촉 지지한 상태로 각종 프로세스가 행해지고 있다.
예를 들면, 배치식 세로형 열처리로에서 실리콘 웨이퍼를 열처리할 때에는, 도 1에 예시한 바와 같이, 웨이퍼 이면 외주의 3점 또는 4점에서 웨이퍼를 지지하는 웨이퍼 지지구(이하, 「지지 보트」라고 한다)가 이용되고 있다. 지지 보트(1)는, 3개 또는 4개의 지주(支柱)(3)와, 이 지주(3)를 상하 위치에서 각각 고정하는 상부 천판(天板)(5) 및 하부 천판(6)으로 구성되어 있고, 개구부(2)가 설치되어 있다. 상기 지주(3)에는 웨이퍼 지지부(4)가 나열 설치되고, 개구부(2)측에서부터 실리콘 웨이퍼를 지지부(4)에 올려놓은 후, 세로형 열처리로에 삽입되어 소정의 열처리가 행해진다.
그러나, 이 지지 보트에 실리콘 웨이퍼를 올려놓고 열처리를 실시하면, 웨이퍼와 지지부의 접촉점에 생기는 데미지를 기점으로 하여 실리콘 웨이퍼 중에 슬립이라고 칭해지는 결정 결함이 발생하여, 열처리 시에 생기는 열응력에 의해 슬립이 성장되어 진전되므로, 웨이퍼의 수율이 저하한다는 문제가 있었다. 이 슬립의 성장, 진전은, 특히 직경 300mm 이상의 웨이퍼에서는, 그 중량에 기인하여 생기는 응력(자중 응력)에 의해서도 야기되는 경우가 있다.
이러한 문제를 해결하는 방책으로서, 웨이퍼의 하중을 분산시키고, 또한 자중 응력을 가능한 한 작게 하기 위해, 웨이퍼와 지지부의 접촉 면적을 크게 한 웨이퍼 지지 지그가 알려져 있다.
그러나, 이 지지 지그의 각 홈(상기 도 1에 나타낸 지지 보트에서는, 인접하는 웨이퍼 지지부(4)의 간극을 말한다)에 있어서, 지지 지그의 가공 정밀도 혹은 웨이퍼와 지지부의 접촉면의 상태(평탄도나 표면 거칠기)가 상이하므로, 홈에 따라서는, 웨이퍼의 자중 응력이 접촉면의 전면(全面)이 아니라, 특정한 부위, 예를 들면 한 점에 집중하여, 이 접촉점이 슬립 발생의 기점이 되는 일이 있다.
웨이퍼 지지 지그에 있어서, 이와 같이 접촉점이 슬립 발생의 기점이 되는 상태를 회피하기 위해서는, 모든 홈에 있어서 웨이퍼가 지지부의 전면에서 접촉하도록 제어하면 되지만, 실제 문제로서 곤란하다. 이 때문에, 웨이퍼와 지지부의 접촉 면적을 크게 한 지지 지그는, 충분한 슬립 억제 효과를 나타내고 있다고는 말 할 수 없었다.
한편, 실리콘의 결정은 그 결정 방위에 따라 슬립의 진전에 기여하는 응력이 상이한 것이 알려져 있다. 일본국 특허공개 평9-139352호 공보에는, 웨이퍼의 자중에 의한 응력 발생을 저감할 수 있는 세로형 노(爐)용 웨이퍼 보드에 관한 발명이 개시되어 있는데, 그 중에서, 실리콘 웨이퍼의 슬립을 지배하는 12의 슬립계에 대해, 일정한 열응력이 웨이퍼에 가해졌을 때의 임계 전단 응력이 계산에 의해 구해지고 있다.
그것에 따르면, 슬립이 발생하기 어려운 결정 방위는 <110> 및 <100>이고, 따라서, (001) 웨이퍼 이면부의 <100> 또는 <110> 결정 방위에서 웨이퍼를 유지함으로써, 슬립 발생을 억제할 수 있는 것으로 되어 있다.
그러나, 이것을 이용하여 슬립의 발생을 억제하려고 해도, 웨이퍼면 내에서의 방향에 따라 결정 방위가 상이하고, 슬립의 진전에 기여하는 응력(전단 응력)이 상이하므로, 상기의 웨이퍼와 지지부의 접촉 면적을 크게 한 웨이퍼 지지 지그를 이용하는 한, 슬립의 기점이 되는 웨이퍼와 지지부의 접촉점을 특정할 수 없어, 슬립의 성장을 억제하는 것은 곤란하다.
이 슬립 발생의 문제는, 배치식 세로형 열처리로에 한정되는 문제가 아니라, 매엽식의 열처리로나 에피택셜 성장 처리로 등, 웨이퍼 이면을 부분적으로 지지하여 열처리를 행하는 프로세스에 공통된 과제이다.
전술한 바와 같이, 실리콘 웨이퍼의 이면을 지지하여 열처리를 실시하면, 웨이퍼와 지지부의 접촉점을 기점으로 하여 실리콘 웨이퍼 중에 슬립이 발생하고, 열처리 시에 생기는 열응력 등에 의해 슬립이 성장, 진전되어 웨이퍼의 수율이 저하하는데, 이것을 효과적으로 억제하는 것은 곤란하였다.
본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위해 이루어진 것이고, 그 목적은, 결정 방위가 <100>인 실리콘 웨이퍼 또는 <110>인 실리콘 웨이퍼에 대해, 웨이퍼를 지지하는 위치를 규정함으로써 슬립 진전에 기여하는 응력(전단 응력)을 최소로 하여, 슬립의 성장을 억제하고, 열처리에 있어서의 실리콘 웨이퍼의 수율의 대폭적인 향상을 달성할 수 있는 실리콘 웨이퍼의 지지 방법과 이 방법의 실시에 이용하는 열처리 지그, 및 그들 방법, 지그를 이용하여 얻어지는 고품질의 열처리 웨이퍼를 제공하는 것에 있다.
본 발명자는, 상기의 목적을 달성하기 위해 검토를 거듭하였다. 그 결과, 결정 방위가 <110> 또는 <100>인 실리콘 웨이퍼에 대해, 그 원주 방향에서의 위치에 따라 슬립의 진전에 기여하는 전단 응력이 크게 상이한 것, 및 웨이퍼를 지지하는 위치(지지 영역)를 적정하게 규정함으로써, 상기 전단 응력을 낮게 억제하여, 슬립의 성장, 진전을 억제할 수 있는 것을 지견하였다.
본 발명은 이러한 지견에 의거하여 이루어진 것으로, 그 요지는, 하기 (1)의 실리콘 웨이퍼의 지지 방법, (2)의 열처리 지그, 및 (3)의 열처리 웨이퍼에 있다.
(1) 결정 방위가 <100>인 실리콘 웨이퍼 또는 <110>인 실리콘 웨이퍼를 열처리할 때에, 실리콘 웨이퍼의 이면을, <110> 웨이퍼의 경우는 상기 실리콘 웨이퍼의 중심점과 그 점으로부터 실리콘 웨이퍼의 표면에 평행한 <100>을 향하는 방향을 기준으로 하여 40°∼60°의 범위에 있는 부채꼴의 웨이퍼면, 및 상기 부채꼴의 웨이퍼면을 90° 주기로 회전시킨 당해 웨이퍼면으로 지지하고, <100> 웨이퍼의 경우는 <110>을 향하는 방향을 기준으로 하여 40°∼60°의 범위에 있는 부채꼴의 웨이퍼면, 및 상기 부채꼴의 웨이퍼면을 90° 주기로 회전시킨 당해 웨이퍼면으로 지지하는 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼의 지지 방법이다.
여기에서 말하는 「40°∼60°의 범위에 있는 부채꼴의 웨이퍼면」이란, 웨이퍼의 중심점을 부채의 사북으로 하여, 상기 40°의 방향을 나타내는 반경과 60°의 방향을 나타내는 반경을 가지며, 웨이퍼의 외주를 부채의 호상(弧狀) 부분으로 하는 부채꼴의 웨이퍼면을 말한다. 이 부채꼴의 웨이퍼면을, 웨이퍼를 지지하는 위치의 일부로 하는 것이다. 또한, 「40°∼60°」란, 상기 기준에 대해 정방향(여기에서는 반시계 회전 방향을 정방향으로 한다), 역방향의 어느 쪽이어도 된다.
상기 「부채꼴의 웨이퍼면을 90° 주기로 회전시킨 당해 웨이퍼면」이란, 웨이퍼를 지지하기 위한 다른 위치를 나타내는 것이다. 즉, 상기의 부채꼴의 웨이퍼면을 원주 방향으로 90° 회전시킨(이행시킨) 당해 부채꼴의 웨이퍼면을 지지 위치로 하는 것이다. 90° 주기로 회전시키므로(요컨대, 정방향 또는 역방향으로 90°씩 이행시킨다), 예를 들면, 40°∼60°의 범위에 있는 부채꼴의 웨이퍼면을, 정역 어느 방향으로든, 4회 이행시키면 최초의 40°∼60°의 범위에 겹쳐지게 된다. 요컨대, 슬립 진전에 기여하는 전단 응력을 낮게 억제할 수 있는 웨이퍼 지지 위치(영역)는 4개소가 된다. 또한, 본 발명의 지지 방법에 있어서는, 통상은 이들 4개소 중 3개소에서 웨이퍼를 지지한다.
(2) 결정 방위가 <100>인 실리콘 웨이퍼 또는 <110>인 실리콘 웨이퍼의 이면을 지지하도록 구성된 실리콘 웨이퍼의 열처리 지그로서, <110> 웨이퍼의 경우는 상기 실리콘 웨이퍼의 중심점과 그 점으로부터 실리콘 웨이퍼의 표면에 평행한 <100>을 향하는 방향을 기준으로 하여 40°∼60°의 범위에 있는 부채꼴의 웨이퍼면, 및 상기 부채꼴의 웨이퍼면을 90° 주기로 회전시킨 당해 웨이퍼면으로 웨이퍼를 지지하고, <100> 웨이퍼의 경우는 <110>을 향하는 방향을 기준으로 하여 40°∼60°의 범위에 있는 부채꼴의 웨이퍼면, 및 상기 부채꼴의 웨이퍼면을 90° 주기로 회전시킨 당해 웨이퍼면으로 지지하는 지지 부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼의 열처리 지그이다.
(3) 결정 방위가 <100>인 실리콘 웨이퍼 또는 <110>인 열처리 웨이퍼로서, <110> 웨이퍼의 경우는 상기 실리콘 웨이퍼의 중심점과 그 점으로부터 실리콘 웨이퍼의 표면에 평행한 <100>을 향하는 방향을 기준으로 하여 40°∼60°의 범위에 있는 부채꼴의 웨이퍼면, 및 상기 부채꼴의 웨이퍼면을 90° 주기로 회전시킨 당해 웨이퍼면으로 지지되고, <100> 웨이퍼의 경우는 <110>을 향하는 방향을 기준으로 하여 40°∼60°의 범위에 있는 부채꼴의 웨이퍼면, 및 상기 부채꼴의 웨이퍼면을 90° 주기로 회전시킨 당해 웨이퍼면으로 지지되어, 열처리가 실시된 것을 특징으로 하는 열처리 웨이퍼이다.
본 발명의 실리콘 웨이퍼의 지지 방법에 의하면, 결정 방위가 <100> 또는 <110>인 실리콘 웨이퍼의 이면을 지지하여 열처리할 때에 있어서의 슬립의 진전에 기여하는 응력(전단 응력)을 저하시켜, 슬립의 성장을 억제하고, 열처리를 실시한 실리콘 웨이퍼의 수율을 대폭으로 향상시킬 수 있다.
또, 이 지지 방법은 본 발명의 실리콘 웨이퍼의 열처리 지그를 이용하여 용이하게 실시할 수 있으며, 슬립이 적고, 특히 장대한 슬립이 존재하지 않는 고품질의 본 발명의 실리콘 웨이퍼를 제공할 수 있다.
도 1은, 세로형 열처리로에 이용되는 반도체 실리콘 기판용의 지지 보트의 구성예를 도시한 도면이다.
도 2는, 직경 300mm, 결정 방위 <100>의 실리콘 웨이퍼에 대해, 웨이퍼 외주부의 각 위치에 있어서의 최대 분해 전단 응력을 도시한 도면이다.
도 3은, 직경 300mm, 결정 방위 <110>의 실리콘 웨이퍼에 대해, 웨이퍼 외주부의 각 위치에 있어서의 최대 분해 전단 응력을 도시한 도면이다.
도 4는, 본 발명의 실시 형태의 설명도로, 결정 방위 <100>의 실리콘 웨이퍼를 3점에서 지지한 경우를 예시한 도면이다.
도 5는, 본 발명의 다른 실시 형태의 설명도로, 결정 방위 <110>의 실리콘 웨이퍼를 3점에서 지지한 경우를 예시한 도면이다.
도 6은, 세로형 열처리로에서 사용되는 4점 지지의 열처리 지그에 있어서의 지지 부재의 요부를 모식적으로 도시한 도면이다.
도 7은, 실시예에 있어서, 실리콘 웨이퍼에 슬립의 기점을 부여하는 위치를 도시한 도면으로, (a)는 결정 방위가 <100>인 웨이퍼, (b)는 결정 방위가 <110>인 웨이퍼의 경우이다.
이하에, 본 발명의 실리콘 웨이퍼의 지지 방법, 열처리 지그, 및 그것에 의해 얻어지는 열처리 웨이퍼에 대해 구체적으로 설명한다.
본 발명의 실리콘 웨이퍼의 지지 방법은, 상기한 바와 같이, 결정 방위가 <100>인 실리콘 웨이퍼 또는 <110>인 실리콘 웨이퍼를 열처리할 때에, 실리콘 웨이퍼의 이면을, <110> 웨이퍼의 경우는 상기 실리콘 웨이퍼의 중심점과 그 점으로부터 실리콘 웨이퍼의 표면에 평행한 <100>을 향하는 방향을 기준으로 하여 40°∼60°의 범위에 있는 부채꼴의 웨이퍼면, 및 상기 부채꼴의 웨이퍼면을 90° 주기로 회전시킨 당해 웨이퍼면으로 지지하고, <100> 웨이퍼의 경우는 <110>을 향하는 방향을 기준으로 하여 40°∼60°의 범위에 있는 부채꼴의 웨이퍼면, 및 상기 부채꼴의 웨이퍼면을 90° 주기로 회전시킨 당해 웨이퍼면으로 지지하는 방법이다.
이 실리콘 웨이퍼의 지지 방법을 실시하는데 있어서, 열처리란, 세로형 열처리 보트를 사용한 열처리, 열처리 시간을 현저하게 단축할 수 있는 RTA 처리, 매엽식 에피택셜 성장, SOI 열처리 등을 말한다. 이들의 처리 공정에서는, 실리콘 웨이퍼의 이면을 지지 부재로 접촉 지지한 상태로 열처리가 행해지지만, 예를 들면 웨이퍼를 에지부 근방에서 지지한 경우, 웨이퍼의 중심 근방과 에지부 근방을 비교하면, 노벽(爐壁)으로부터의 복사에 의해 부여되는 열에너지가 상이하므로, 특히, 승온 처리 중 혹은 강온 열처리 중에 웨이퍼면 내에 온도차 ΔT(ΔT=｜Tc-Te｜; Tc는 웨이퍼 중심의 온도를, Te는 웨이퍼 에지의 온도를 나타낸다)가 생기는 것은 피할 수 없다.
이 온도차 ΔT에 의해 열응력이 발생하여, 웨이퍼와 지지부의 접촉점에 있어서 웨이퍼 내에 생기는 슬립의 성장, 진전에 기여한다. 즉, 슬립의 성장, 진전의 구동력이 된다. 이 열응력은, 노(爐) 내의 웨이퍼 지지부에 올려놓은 웨이퍼의 간격이나, 승온, 강온의 속도가 변화하면, 웨이퍼면 내의 온도차 ΔT가 변화하므로, 그것에 따라 변화한다.
이와 같이 열처리를 실시할 때에 실리콘 웨이퍼 내에 생기는 열응력은, 슬립을 성장, 진전시켜, 어긋남 변형(전단 변형)을 일으키는 전단 응력으로서 작용하는 것인데, 이 전단 응력은, 이하에 서술하는 바와 같이, 웨이퍼의 원주 방향에서의 위치에 따라 크게 다르다.
실리콘 웨이퍼에 있어서 생기는 상기의 슬립은, 실리콘 결정의 (111)면 상을 3개의 [110] 방향으로 운동한다. 실리콘 결정에는 4개의 등가인 (111)면이 존재하므로, 전부해서 12의 슬립계를 생각할 수 있지만, 그들은 몇 개의 슬립계로 집약할 수 있다. 집약된 슬립계의 수는 웨이퍼의 결정 방위에 따라 상이하지만, 예를 들면 면방위가 <100>인 실리콘 웨이퍼의 경우는, 5개의 슬립계, 요컨대 5개의 방향으로의 분해 전단 응력(슬립면 상의 슬립 방향으로 분해한 응력)을 고려하면 된다.
그래서, 유한 요소법에 의해, 우선 웨이퍼면 내에 있어서의 주응력 성분을 구하고, 다음에 슬립 방향으로 분해함으로써, 각 슬립이 진전되는 각 방향에 있어서의 분해 전단 응력을 구하였다.
도 2는, 직경 300mm, 결정 방위 <100>의 실리콘 웨이퍼에 대해, 열처리를 실시한 경우의 승온 중에 있는 웨이퍼 외주부의 각 점에 있어서의 최대의 분해 전단 응력을 유한 요소법에 의해 구한 것이다. 전술한 바와 같이, 분해 전단 응력은 슬립이 생겼을 때의 슬립면 상의 슬립 방향으로 분해한 응력이지만, 도면 중에서는, 산출된 값을 최대 분해 전단 응력이라고 기재하고, 결정 방위 <100>의 실리콘 웨이퍼 외주부 근방의 소정 위치에 있어서, 각각 작용하는 몇 개의 분해 전단 응력이 조합된 결과로서 얻어지는 값을 의미하고 있다.
도 2에 있어서, 가로축은 웨이퍼의 중심점 및 그 점으로부터 실리콘 웨이퍼의 표면에 평행한 <110>을 향하는 방향을 기준으로 하여 각도(°)로 표시한 웨이퍼 외주부 위치이다. 0°는 상기 <110>을 향하는 기준의 방향이 웨이퍼의 외주부와 교차하는 위치(기준 위치)를 나타내고 있다. 90°는, 웨이퍼를 수평으로, 또한 0°(기준 위치)가 앞쪽에 위치하도록 둔 경우이면, 웨이퍼 외주부의 최우단 위치를, -90°는 웨이퍼 외주부의 최좌단 위치를 나타낸다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 최대 분해 전단 응력은, 0°(기준 위치)에서 극대가 되고, 그 위치로부터 45° 떨어진 위치에서 극소가 된다. 극소일 때의 응력은 0°에서의 응력의 1/2 정도가 되고 있다. 상기 도면에는, 웨이퍼의 반주기(-90°∼90°)를 나타내었지만, 나머지의 반주기에 있어서도 동일하고, 분해 전단 응력이 극대가 되는 위치(각도)와 극소가 되는 위치(각도)는 모두 90° 주기로 나타난다.
또한, 열처리 조건의 차이에 의해 최대 분해 전단 응력의 상기 극대치, 극소치, 그들의 출현 위치(웨이퍼 외주부 위치)는 변하지 않는다. 이것은, 다음에 서술하는 결정 방위가 <110>인 실리콘 웨이퍼에 있어서도 동일하다.
도 3은, 직경 300mm, 결정 방위가 <110>인 실리콘 웨이퍼에 대해, 동일하게 웨이퍼 외주부 위치에 있어서의 최대 분해 전단 응력을 유한 요소법에 의해 구한 것이다. 도시한 최대 분해 전단 응력은, 결정 방위가 <100>인 웨이퍼의 경우와 동일하고, 결정 방위 <110>인 실리콘 웨이퍼에 작용하는 몇 개의 분해 전단 응력의 조합의 결과로서 얻어지는 값이다.
결정 방위가 <100>인 실리콘 웨이퍼의 경우와는 슬립계가 상이하므로, 최대 분해 전단 응력의 프로필은 결정 방위 <100>의 웨이퍼의 경우와는 다르다. 또한, 도 3에 있어서는, 가로축을 90°로부터 더욱 넓혀 웨이퍼의 전체 둘레(-90°∼270°)를 나타내었다.
도 3에 있어서, 가로축은 웨이퍼의 중심점 및 그 점으로부터 실리콘 웨이퍼의 표면에 평행한 <100>을 향하는 방향을 기준으로 하여 각도(°)로 표시한 웨이퍼 외주부 위치이고, 0°는 기준 위치를 나타내고 있다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 최대 분해 전단 응력은, 기준 위치(0°)의 근방(-15°∼15°의 범위)에서 극대가 된다. 또, 이 결정 방위가 <110>인 웨이퍼의 경우는, 기준 위치로부터 50° 떨어진 위치(-50°, 50°)에서 최대 분해 전단 응력이 극소가 되고, 기준 위치 근방에서의 응력의 1/2에 약간 못 미치는 값을 나타낸다.
도 3으로부터 명확한 바와 같이, 결정 방위가 <110>인 웨이퍼의 경우는, 최대 분해 전단 응력이 극대가 되는 위치(각도)는 90° 주기로 나타난다. 한편, 극소가 되는 위치(각도)는, 도시하는 바와 같이, 처음은 -50°의 위치에 있고, 2번째는 50°(따라서, 처음과 두 번째의 간격은 100°), 3번째는 130°(2번째와 3번째의 간격은 80°)의 위치에 나타난다. 그 다음(4번째)은 230°이고, 결국, 극소가 되 는 위치(각도)는 100°와 80°의 변칙적인 반복이 된다.
본 발명의 웨이퍼의 지지 방법에 있어서, 실리콘 웨이퍼의 이면을, <110> 웨이퍼의 경우는 상기 실리콘 웨이퍼의 중심점과 그 점으로부터 실리콘 웨이퍼의 표면에 평행한 <100>을 향하는 방향을 기준으로 하여, <100> 웨이퍼의 경우는 상기 실리콘 웨이퍼의 중심점과 그 점으로부터 <110>을 향하는 방향을 기준으로 하여, 각각 40°∼60°의 범위(즉, -40°∼-60°의 범위 또는 40°∼60°의 범위)에 있는 부채꼴의 웨이퍼면으로 지지하는 것으로 하는 것은, 상기 최대 분해 전단 응력이 극소가 되는 위치 또는 그것에 가까운 값을 나타내는 위치에서 웨이퍼를 지지함으로써, 웨이퍼와 지지부의 접촉점에 생기는 슬립에 작용하는 최대 분해 전단 응력을 최대한 낮게 억제하여, 슬립의 성장, 진전을 억제하기 위해서이다.
결정 방위가 <100>인 실리콘 웨이퍼의 경우, 최대 분해 전단 응력이 극소가 되는 위치는 -45° 또는 45°이므로, 상기 규정 범위(-40°∼-60° 또는 40°∼60°) 내에 포함된다. 즉, 상기의 40°∼60°의 범위는, 최대 분해 전단 응력이 극소가 되는 위치 또는 그것에 가까운 값을 나타내는 위치에 해당한다. 또, 상기 부채꼴의 웨이퍼면 내이면, 어느 위치나 40°∼60°의 범위 내이다.
따라서, 이 부채꼴의 웨이퍼면으로 웨이퍼를 지지하면, 최대 분해 전단 응력을 극소치 또는 그것에 가까운 값으로 억제할 수 있다. 웨이퍼를 지지하는 위치는, 상기 부채꼴의 웨이퍼면 내이면 임의의 위치(영역)여도 되고, 부채꼴의 웨이퍼면의 전면에서 지지해도 된다.
동일하게, 결정 방위 <110>의 실리콘 웨이퍼에 대해서도, 최대 분해 전단 응 력이 극소가 되는 위치(-50°, 50°)는 상기 규정 범위(-40°∼-60°, 40°∼60°) 내에 포함된다. 즉, 이 규정 범위는 최대 분해 전단 응력이 극소가 되는 위치 또는 그것에 가까운 값을 나타내는 위치에 해당한다.
따라서, 결정 방위 <100>, <110>의 어느 실리콘 웨이퍼에 있어서나, <110> 웨이퍼의 경우는 상기 실리콘 웨이퍼의 중심점과 그 점으로부터 실리콘 웨이퍼의 표면에 평행한 <100>을 향하는 방향을 기준으로 하여 40°∼60°의 범위에 있는 부채꼴의 웨이퍼면으로, <100> 웨이퍼의 경우는 <110>을 향하는 방향을 기준으로 하여 40°∼60°의 범위에 있는 부채꼴의 웨이퍼면으로 지지하는 것으로 하면, 슬립에 작용하는 최대 분해 전단 응력을 낮게 억제할 수 있다.
또, 본 발명의 웨이퍼 지지 방법에 있어서, 실리콘 웨이퍼의 다른 지지 위치를, <110> 웨이퍼, <100> 웨이퍼의 어느 경우나, 상기 부채꼴의 웨이퍼면을 90° 주기로 회전시킨 당해 웨이퍼면으로 하는 것은, 동일하게, 최대 분해 전단 응력이 극소가 되는 위치 또는 그것에 가까운 값을 나타내는 위치에서 웨이퍼를 지지하여, 슬립에 작용하는 최대 분해 전단 응력을 최대한 낮게 억제하여, 슬립의 성장, 진전을 억제하기 위해서이다.
결정 방위 <100>의 실리콘 웨이퍼에 있어서, 40°∼60°의 범위, 즉, -40°∼-60°의 범위 또는 40°∼60°의 범위 중, 예를 들면, 기준 위치(0°)에 대해 정방향에 있는 40°∼60°의 범위를 정방향으로 90° 주기로 회전시킨 범위는, 130°∼150°, 또한 220°∼240°가 된다. 한편, 최대 분해 전단 응력이 극소가 되는 위치는, 45°의 다음은 135°, 그 다음은 225°이고, 각각 상기 규정 범위(130°∼ 150°, 220°∼240°)에 포함된다.
또, 결정 방위 <110>의 실리콘 웨이퍼에 대해서는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 최대 분해 전단 응력이 극소가 되는 위치는, 50°의 다음은 130°, 그 다음은 230°이고, 이 중 130°는 규정 범위(130°∼150°)의 하한이 되기는 하지만, 130°, 230° 모두 상기 규정 범위(130°∼150°, 220°∼240°)에 포함된다. 즉, 결정 방위가 <100>, <110>의 어느 실리콘 웨이퍼에 있어서나, 이들 규정 범위는 최대 분해 전단 응력이 극소가 되는 위치 또는 그것에 가까운 값을 나타내는 위치에 해당한다.
따라서, 결정 방위 <100>, <110>의 어느 실리콘 웨이퍼에 있어서나, 상기 부채꼴의 웨이퍼면을 90° 주기로 회전시킨 당해 웨이퍼면으로 지지하는 것으로 하면, 동일하게, 슬립에 작용하는 최대 분해 전단 응력을 낮게 억제할 수 있다. 웨이퍼를 지지하는 위치는, 상기 90° 주기로 회전시킨 웨이퍼면 내이면 임의의 위치(영역)여도 되고, 상기 90° 주기로 회전시킨 웨이퍼면의 전면에서 지지해도 된다.
여기에서, 결정 방위 <100>, <110>의 실리콘 웨이퍼에 대해, 보다 바람직한 지지 위치를 나타내면, 이하와 같이 된다.
결정 방위 <100>의 실리콘 웨이퍼의 보다 바람직한 지지 위치는, 도 2를 참조하면, -45°±5°의 범위(요컨대, -50°∼-40°의 범위), 45°±5°의 범위(40°∼50°의 범위), 또한, 이 45°±5°의 범위를 정방향으로 90° 주기로 회전시킨, 135°±5°의 범위(130°∼140°의 범위) 및 225°±5°의 범위(220°∼230°의 범 위)이다.
즉, 결정 방위 <100>의 실리콘 웨이퍼의 보다 바람직한 지지 위치는, 상기 실리콘 웨이퍼의 중심점 및 그 점으로부터 실리콘 웨이퍼의 표면에 평행한 <110>을 향하는 방향을 기준으로 하여 45°±5°의 범위에 있는 부채꼴의 웨이퍼면, 및 상기 부채꼴의 웨이퍼면을 90° 주기로 회전시킨 당해 웨이퍼면이다. 상기와 같이, 「45°±5°」란, 기준에 대해 정방향 역방향의 어느 쪽이어도 된다. 또, 상기의 90° 주기로 회전시키는 방향도, 정역 어느 쪽이어도 된다.
한편, 결정 방위 <110>의 실리콘 웨이퍼의 보다 바람직한 지지 위치는, 도 3을 참조하여 최대 분해 전단 응력이 극소가 되는 위치를 웨이퍼 원주 방향의 각도로 나타내면, 상기 실리콘 웨이퍼의 중심점 및 그 점으로부터 실리콘 웨이퍼의 표면에 평행한 <100>을 향하는 방향을 기준으로 하여(요컨대, 0°을 기준으로 하여), 50°±5°의 범위에 있는 부채꼴의 웨이퍼면, 및 130°±5°의 범위에 있는 부채꼴의 웨이퍼면이다. 결정 방위 <110>의 웨이퍼에서는, 극소가 되는 위치(각도)가 100°와 80°의 변칙적인 반복이 되므로, 50°±5°의 다음에 극소가 되는 위치(각도)는 130°(50°+80°)가 되기 때문이다. 또한, 「50°±5°」란, 기준에 대해 정방향 역방향의 어느 쪽이어도 된다.
따라서, 결정 방위 <110>의 실리콘 웨이퍼에 있어서의 보다 바람직한 지지 위치를 구체적으로 나타내면, 기준에 대해, 50°±5°, -50°±5°, 130°±5°, -130°±5°(230°±5°와 동일)이다.
결정 방위가 <100> 또는 <110>인 실리콘 웨이퍼를 열처리할 때에, 실리콘 웨 이퍼의 이면을 상기의 보다 바람직한 지지 위치에서 지지하면, 웨이퍼와 지지부의 접촉점에 생기는 슬립에 작용하는 최대 분해 전단 응력이 극소가 되는 위치 또는 그것에 매우 가까운 값을 나타내는 위치에서 웨이퍼를 지지하게 되어, 슬립의 성장, 진전을 한층 효과적으로 억제할 수 있다.
도 4는, 본 발명의 실리콘 웨이퍼의 지지 방법에 대한 실시 형태의 설명도이고, 결정 방위 <100>의 실리콘 웨이퍼를 3점에서 지지한 경우를 예시하고 있다. 대상으로 하고 있는 실리콘 웨이퍼의 결정 방위는 상기 도면 중에 나타낸 바와 같다.
실리콘 웨이퍼(7)는 지지 보트의 지주(도시 생략)에 나열 설치된 웨이퍼 지지부(4)에 놓여진다. 웨이퍼(7)면에 사선으로 표시한 범위(사선부)는 본 발명에서 규정하는 지지 위치의 범위이고, 실리콘 웨이퍼의 중심점과 그 점으로부터 실리콘 웨이퍼의 표면에 평행한 <110>을 향하는 방향(상기 도면 중에 파선으로 나타낸 방향)을 기준으로 하여 40°∼60°의 범위에 있는 부채꼴의 웨이퍼면, 및 상기 부채꼴의 웨이퍼면을 90° 주기로 회전시킨 당해 웨이퍼면을 각각 나타낸다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 웨이퍼를 지지하는 3개소의 웨이퍼 지지부(4)는 모두 본 발명에서 규정하는 지지 위치(사선부)의 범위 내에 있다.
도 5는, 동일하게 본 발명의 실리콘 웨이퍼의 지지 방법에 대한 다른 실시 형태의 설명도이고, 결정 방위가 <110>인 실리콘 웨이퍼를 3점에서 지지한 경우이다. 실리콘 웨이퍼의 결정 방위를 상기 도면 중에 나타내고 있다.
실리콘 웨이퍼(7)면의 사선부는 본 발명에서 규정하는 지지 위치의 범위이 고, 상기 도면에 나타낸 바와 같이, 웨이퍼를 지지하는 3개소의 웨이퍼 지지부(4)는 모두 본 발명에서 규정하는 지지 위치의 범위 내에 있다.
상기 도 4, 도 5에 나타낸 실시 형태는 모두 웨이퍼를 3점에서 지지한 예로, 통상은 이 3점 지지 방식이 채용된다. 그러나, 이것에 한정되지 않고, 본 발명의 지지 방법에서는, 4점에서 지지하는 방식의 지지 보트를 이용해도 된다.
이상 설명한 바와 같이, 실리콘 웨이퍼의 지지 위치가, 본 발명의 실리콘 웨이퍼의 지지 방법에서 규정하는 바와 같이, <110> 웨이퍼의 경우는 실리콘 웨이퍼의 중심점과 그 점으로부터 실리콘 웨이퍼의 표면에 평행한 <100>을 향하는 방향을 기준으로 하여 40°∼60°의 범위에 있는 부채꼴의 웨이퍼면 내, 및 상기 부채꼴의 웨이퍼면을 90° 주기로 회전시킨 당해 웨이퍼면 내에, 또, <100> 웨이퍼의 경우는 <110>을 향하는 방향을 기준으로 하여 40°∼60°의 범위에 있는 부채꼴의 웨이퍼면 내, 및 상기 부채꼴의 웨이퍼면을 90° 주기로 회전시킨 당해 웨이퍼면 내에 있으면, 지지 위치가 이들의 범위 외인 경우와 비교하여, 분해 전단 응력을 최대로 50% 정도 저감할 수 있다. 이에 의해, 슬립의 성장, 진전을 억제하여, 열처리 시에 있어서의 실리콘 웨이퍼의 수율을 대폭으로 향상시킬 수 있다.
본 발명의 실리콘 웨이퍼의 열처리 지그는, 상기한 바와 같이, 결정 방위가 <100> 또는 <110>인 실리콘 웨이퍼의 이면을 지지하도록 구성된 열처리 지그로서, <110> 웨이퍼의 경우는 실리콘 웨이퍼의 중심점과 그 점으로부터 실리콘 웨이퍼의 표면에 평행한 <100>을 향하는 방향을 기준으로 하여 40°∼60°의 범위에 있는 부채꼴의 웨이퍼면, 및 상기 부채꼴의 웨이퍼면을 90° 주기로 회전시킨 당해 웨이퍼 면으로 웨이퍼를 지지하고, <100> 웨이퍼의 경우는 <110>을 향하는 방향을 기준으로 하여 40°∼60°의 범위에 있는 부채꼴의 웨이퍼면, 및 상기 부채꼴의 웨이퍼면을 90° 주기로 회전시킨 당해 웨이퍼면으로 지지하는 지지 부재를 구비하는 열처리 지그이다.
이 열처리 지그는, 결정 방위가 <100> 또는 <110>인 실리콘 웨이퍼를, 세로형 열처리 보트를 사용한 열처리 외에, RTA 처리, 매엽식 에피택셜 성장, SOI 열처리(접합 처리) 등의 처리를 실시할 때에, 웨이퍼의 이면을 지지하는 열처리 지그로서 사용할 수 있다.
여기에서 말하는 「지지 부재」란, 실리콘 웨이퍼를 접촉 지지하는 부재, 및 이것에 따르는 부재를 가리킨다. 예를 들면, 상기 도 1에 나타낸 배치식 세로형 열처리로에서 사용하는 열처리 지그(지지 보트(1))의 경우이면, 실리콘 웨이퍼를 접촉 지지하는 웨이퍼 지지부(4)와, 이 웨이퍼 지지부(4)가 나열 설치되어 있는 지주(3)이다.
본 발명의 열처리 지그에서, 결정 방위가 <100> 또는 <110>인 실리콘 웨이퍼를 대상으로, <110> 웨이퍼의 경우는 웨이퍼의 중심점과 그 점으로부터 실리콘 웨이퍼의 표면에 평행한 <100>을 향하는 방향을 기준으로 하여, 또, <100> 웨이퍼의 경우는 상기 실리콘 웨이퍼의 중심점과 그 점으로부터 <110>을 향하는 방향을 기준으로 하여, 각각 40°∼60°의 범위에 있는 부채꼴의 웨이퍼면, 및 이 부채꼴의 웨이퍼면을 90° 주기로 회전시킨 웨이퍼면(이들 웨이퍼면을, 이하, 「본 발명에서 규정하는 지지 영역」 또는 간단히 「규정 지지 영역」이라고도 한다)으로 웨이퍼 를 지지하는 것으로 하는 것은, 전술한 바와 같이, 웨이퍼와 지지부의 접촉점에 생기는 슬립에 작용하는 최대 분해 전단 응력을 낮게 억제하여, 슬립의 성장, 진전을 억제하기 위해서이다. 또한, 웨이퍼의 지지 위치는, 본 발명에서 규정하는 지지 영역 내이면, 임의의 위치 또는 영역이어도 되고, 규정 지지 영역 전체여도 된다.
이러한 웨이퍼 지지가 가능해지는 지지 부재를 구비하는 열처리 지그의 실시 형태에 대해, 이하에 설명한다.
상기의 도 4 또는 도 5에 있어서, 실리콘 웨이퍼(7)를 지지하는 웨이퍼 지지부(4)는, 사선으로 표시한 본 발명에서 규정하는 지지 영역에서 웨이퍼를 지지하고 있고, 본 발명의 열처리 지그의 지지 부재를 구성하는 것이다. 이 경우는, 웨이퍼를 3개소에서 지지하는 3점 지지 방식이 채용되고 있다.
도 6은, 세로형 열처리로에서 사용되는 4점 지지의 열처리 지그에 있어서의 지지 부재의 요부를 모식적으로 도시한 도면이다. 이 열처리 지그는, 도 1에 예시한 바와 같은, 웨이퍼를 수평으로 지지하여 세로방향으로 몇 단이나 수용할 수 있는 다단 구성의 열처리 지그이지만, 도 6은, 그 중 임의의 1단만의 평면도이다. 도 6의 (a)∼(c)는 실리콘 웨이퍼를 규정 지지 영역에서 지지한 상태를 나타내고 있다. (d) 및 (e)는 웨이퍼를 규정 지지 영역에서 지지할 수 있는 지지 부재(서포트 원반)이다.
세로형 열처리로에서 사용되는 열처리 지그에서는, 3점 지지, 4점 지지에 관계없이, 실리콘 웨이퍼를 열처리 지그 내에 삽입할 수 있는 개구부가 적어도 1개소 설치되어 있는 것이 필요하고, 도 6의 (a)∼(d)에 나타낸 열처리 지그에서는 어느 쪽에 있어서나 그와 같은 배려가 이루어지고 있다.
도 6(a)에 나타낸 열처리 지그에서는, 지지 부재는 4개의 지주(8)와 이들 지주(8)에 부착된 4개의 연장 아암(9)으로 구성되어 있다.
실리콘 웨이퍼(7)는 도면 중에 윤곽선 화살표로 나타낸 방향으로부터 열처리 지그 내에 삽입되고, 4개의 연장 아암(9)으로 접촉 지지된다. 실리콘 웨이퍼(7)면에 부호 S를 붙여 나타낸 일점 쇄선의 부채꼴의 영역이, <110> 웨이퍼의 경우이면, 상기 실리콘 웨이퍼(7)의 중심점과 그 점으로부터 실리콘 웨이퍼의 표면에 평행한 <100>을 향하는 방향, <100> 웨이퍼의 경우이면, <110>을 향하는 방향(어느 쪽이든, 상기 도면 중에 파선으로 나타낸 방향)을 기준으로 하여, 각각 40°∼60°의 범위(즉, -40°∼-60°의 범위 또는 40°∼60°의 범위)에 있는 부채꼴의 웨이퍼면, 및 상기 부채꼴의 웨이퍼면을 90° 주기로 회전시킨 당해 웨이퍼면(구체적으로는, -130°∼-150°의 범위 또는 130°∼150°의 범위에 있는 부채꼴의 웨이퍼면)이다. 도시하는 바와 같이, 실리콘 웨이퍼(7)는 이 규정 지지 영역에서 지지되므로, 슬립에 작용하는 최대 분해 전단 응력이 낮게 억제되어, 슬립의 진전이 억제된다.
도 6(b)에 나타낸 열처리 지그에서는, 지지 부재는 4개의 지주(8)와, 그 중 2개의 지주(8)에 부착된 2개의 연장 아암(9)으로 구성되어 있다. 연장 아암(9)이 부착되어 있지 않은 2개의 지주(8)에는, 웨이퍼를 지지하기 위한 홈(지주 홈)이 설치되어 있다.
열처리 지그 내에 삽입된 실리콘 웨이퍼(7)는, 도시하는 바와 같이, 2개의 연장 아암(9)과 2개의 지주(8)에 각각 설치된 지주 홈에 의해, 부호 S를 붙여 나타낸 규정 지지 영역에서 지지된다. 이와 같이 구성된 지지 부재를 갖는 열처리 지그를 이용하면, 슬립에 작용하는 최대 분해 전단 응력을 낮게 억제하여 슬립의 진전을 억제할 수 있음과 더불어, 열처리 지그를 약간 간소화하여, 소형화할 수 있다.
도 6(c)에 나타낸 열처리 지그에서는, 지지 부재는, (b)에 나타낸 열처리 지그에서와 동일하게, 4개의 지주(8, 8a)(그 중 2개의 지주(8)에는, 지주 홈이 설치되어 있다)와 2개의 연장 아암(10)으로 구성되어 있지만, 연장 아암(10)과 그것이 부착되어 있는 2개의 지주(8a)의 배치가 변경되어 있다. 즉, 2개의 지주(8a)가 웨이퍼(7)의 양측에 각각 위치하도록 배치되고, 연장 아암(10)이 웨이퍼의 삽입구측으로 연장되어 있다. 또한, A-A 화살표도로 나타낸 바와 같이, 연장 아암(10)의 선단에, 웨이퍼의 이면을 지지하기 위한 원기둥 형상의 돌기(11)가 형성되어 있다.
열처리 지그 내에 삽입된 실리콘 웨이퍼(7)는, 도시하는 바와 같이, 2개의 지주(8)에 설치된 지주 홈과, 연장 아암(10)의 선단에 형성되어 있는 돌기(11)에 의해, 부호 S를 붙여 나타낸 규정 지지 영역에서 지지된다. 돌기(11)가 설치되어 있는 것은, 연장 아암(10)이 규정 지지 영역 이외의 영역에서는 실리콘 웨이퍼(7)에 접촉하지 않도록 하기 위해서이다.
이러한 구성의 지지 부재를 갖는 열처리 지그를 이용하면, 슬립의 진전을 억제할 수 있음과 더불어, 실리콘 웨이퍼의 열처리 지그 내로의 삽입이 용이해지고, 또, 열처리 지그를 소형화할 수 있다.
도 6(d)에 나타낸 지지 부재는 서포트 원반(12)이다. 이 서포트 원반(12)의 표면 4개소에는, 웨이퍼를 본 발명에서 규정하는 지지 영역에서 지지할 수 있는 원기둥 형상의 돌기(14)가 형성되어 있다. 또, 서포트 원반(12)에는, 실리콘 웨이퍼를 올려놓은 웨이퍼 이재(移載) 아암의 진행 및 후퇴를 가능하게 하는 절결 홈(13)이 형성되어 있다. 또한, 이 서포트 원반(12)을 유지하기 위해서는, 지주에 홈을 설치해 두고, 그 홈에 서포트 원반(12)을 삽입하여 유지하는 등의 방법을 채용할 수 있다.
이러한 지지 부재를 구비한 열처리 지그 내에 삽입된 실리콘 웨이퍼(도시 생략)는, 서포트 원반(12) 상에 형성되어 있는 원기둥 형상의 돌기(14)에 의해 규정 지지 영역에서 지지되므로, 열처리 시에 웨이퍼에 생기기 쉬운 슬립의 진전이 억제된다.
도 6(e)에 나타낸 지지 부재도 서포트 원반(15)이고, 그 표면에는, 본 발명에서 규정하는 웨이퍼의 지지 영역 전체와 형상을 합치시킨 볼록한 모양의 지지부(16)가 형성되어 있다.
이 지지 부재를 구비하는 열처리 지그를 이용하면, 실리콘 웨이퍼에 작용하는 열응력이 분산되므로, 슬립 억제 효과가 향상한다. 또, 에피택셜 성장에 있어서의 서셉터로서 사용한 경우는, 웨이퍼 이면과 서셉터 사이에 부분적으로 공간부가 형성되므로, 웨이퍼 이면에 체류하는 가스의 배출 효과가 높아져, 오토 도핑 감소의 방지 효과도 기대할 수 있다.
지지 부재에 바람직한 재질로서는, 석영, 단결정 실리콘, 다결정 실리콘, 탄 화규소, 실리콘 함침 탄화규소 등을 들 수 있다. 지지 부재의 재질, 형상 등에 대해서는, 대상으로 하는 공정의 열환경에 따라 적절히 선정하면 된다.
본 발명의 열처리 웨이퍼는, 상기한 바와 같이, 결정 방위가 <100> 또는 <110>인 실리콘 웨이퍼로서, <110> 웨이퍼의 경우는 상기 실리콘 웨이퍼의 중심점과 그 점으로부터 실리콘 웨이퍼의 표면에 평행한 <100>을 향하는 방향을 기준으로 하여 40°∼60°의 범위에 있는 부채꼴의 웨이퍼면, 및 상기 부채꼴의 웨이퍼면을 90° 주기로 회전시킨 당해 웨이퍼면으로 지지되고, <100> 웨이퍼의 경우는 <110>을 향하는 방향을 기준으로 하여 40°∼60°의 범위에 있는 부채꼴의 웨이퍼면, 및 상기 부채꼴의 웨이퍼면을 90° 주기로 회전시킨 당해 웨이퍼면으로 지지되어, 열처리가 실시된 웨이퍼이다.
여기에서 말하는 열처리란, 세로형 열처리 보트를 사용한 열처리, RTA 처리, 매엽식 에피택셜 성장, SOI 열처리 등을 말한다.
본 발명의 열처리 웨이퍼는, 외관상은, 종래의 방법으로 지지되어, 열처리가 실시된 실리콘 웨이퍼와 차이는 보이지 않는다. 그러나, 본 발명의 열처리 웨이퍼는, 상기와 같이 규정된 지지 영역에서 지지되어, 열처리가 실시된 것이므로, 전술한 바와 같이, 열처리 시에 웨이퍼와 지지부의 접촉점에 생기는 슬립에 작용하는 최대 분해 전단 응력이 낮게 억제되어, 그 결과, 슬립의 성장, 진전이 억제되고 있다.
그 때문에, 종래의 지지 방법으로 지지되어, 열처리된 실리콘 웨이퍼와 비교하여, 본 발명의 열처리 웨이퍼는 슬립이 적고, 특히 장대한 슬립이 존재하지 않는 다는 특징을 구비하고 있다. 따라서, 이 열처리 웨이퍼를 이용하면, 디바이스 제조 시의 수율을 향상시킬 수 있다는 이점이 있다.
실시예
(실시예 1)
도 7은, 본 발명의 실시예에 있어서 실리콘 웨이퍼에 슬립의 기점을 부여하는 위치를 도시한 도면이다. 실시예 1에서는, 직경 200mm, 결정 방위가 <100>인 실리콘 웨이퍼에 대해, 도 7(a)에 나타낸 바와 같이, 기준 위치(0°) 근방의 a점(도면 중에 a1로 표시), 및 a점으로부터 90° 주기의 위치(a2로 표시)에 슬립의 기점을 부여하였다(케이스 1).
또, 기준 위치(0°)로부터 원주 방향으로 45°의 위치에 있는 b점(b1로 표시), 및 b점으로부터 90° 주기의 위치(b2로 표시)에 동일하게 슬립의 기점을 부여하였다(케이스 2). 케이스 2의 슬립 기점을 부여한 위치(b1, b2)는, 본 발명에서 규정하는 웨이퍼 지지 위치에 해당한다. 또한, 슬립 기점의 부여는, 비커스 경도계를 이용하여 1kg 무게의 하중으로 웨이퍼의 최외주부의 표면에 압흔을 형성함으로써 행하였다.
이들 실리콘 웨이퍼에 열처리를 실시한 후, a점 및 a점으로부터 90° 주기의 위치를 기점으로 하여 발생해, 성장한 슬립 길이의 최대치를 측정하였다. 동일하게, b점 및 b점으로부터 90° 주기의 위치를 기점으로 하는 슬립 길이의 최대치를 측정하였다.
케이스 1 및 케이스 2에 있어서의 최대 슬립 길이의 평균을 표 1에 나타낸 다.
[표 1]
Figure 112009020872664-PCT00001
케이스 1에 있어서의 평균 슬립 길이는 12mm이고, 이에 반해 케이스 2에 있어서의 평균 슬립 길이는 6mm이며, 본 발명에서 규정하는 웨이퍼 지지 위치에 슬립 기점을 부여한 케이스 2에서는, 슬립 길이를 케이스 1의 반분으로 저감할 수 있는 것을 알 수 있었다. 이것은, 케이스 2에서는, 전술한 바와 같이, 최대 분해 전단 응력이 낮은 값으로 억제되어, 슬립의 성장이 억제된 것에 의한 것으로 추측된다.
(실시예 2)
실시예 2에서는, 도 7(b)에 나타낸 직경 200mm, 결정 방위가 <110>인 실리콘 웨이퍼에 대해, 실시예 1의 경우와 동일하게, 기준 위치(0°) 근방의 c점(도면 중에 c1로 표시) 및 c점으로부터 90° 주기의 위치(c2로 표시)에 슬립의 기점을 부여하였다(케이스 3).
또, 기준 위치(0°)로부터 원주 방향으로 45°의 위치에 있는 d점(d1로 표시), 및 d점으로부터 90° 주기의 위치(d2로 표시)에 동일하게 슬립의 기점을 부여하였다(케이스 4). 케이스 4의 슬립 기점을 부여한 위치(d1, d2)는, 본 발명에서 규정하는 웨이퍼 지지 위치에 해당한다.
측정 결과를 상기 표 1에 아울러 나타낸다.
케이스 3에 있어서의 평균 슬립 길이는 12mm이고, 이에 반해 케이스 4에 있어서의 평균 슬립 길이는 6mm이며, 결정 방위가 <110>인 실리콘 웨이퍼에 있어서도, 본 발명에서 규정하는 웨이퍼 지지 위치에 슬립 기점을 부여한 경우, 슬립의 성장이 억제된 것으로 추측된다.
본 발명의 실리콘 웨이퍼의 지지 방법은, 세로형 열처리로 내에서의 열처리 시에 있어서의 웨이퍼의 지지 위치를 규정하는 방법이고, 이에 의해, 결정 방위가 <100> 또는 <110>인 실리콘 웨이퍼에 대해, 웨이퍼와 지지부의 접촉점을 기점으로 하여 발생하는 슬립의 진전에 기여하는 전단 응력을 저하시켜, 슬립의 성장을 억제하여, 열처리를 실시한 실리콘 웨이퍼의 수율을 대폭으로 향상시킬 수 있다. 또, 이 지지 방법은 본 발명의 실리콘 웨이퍼의 열처리 지그를 이용하여 용이하게 실시할 수 있다.
이들 지지 방법, 열처리 지그에 의해 얻어지는 실리콘 웨이퍼는, 슬립이 적고, 특히 장대한 슬립이 존재하지 않으며, 고품질이다.
따라서, 본 발명의 실리콘 웨이퍼의 지지 방법, 열처리 지그 및 열처리 웨이퍼는, 결정 방위가 <100>, <110>인 실리콘 웨이퍼, 및 그것을 이용하는 디바이스의 제조에 널리 이용할 수 있다.

Claims (3)

  1. 결정 방위가 <100>인 실리콘 웨이퍼 또는 <110>인 실리콘 웨이퍼를 열처리할 때에, 실리콘 웨이퍼의 이면을, <110> 웨이퍼의 경우는 상기 실리콘 웨이퍼의 중심점과 그 점으로부터 실리콘 웨이퍼의 표면에 평행한 <100>을 향하는 방향을 기준으로 하여 40°∼60°의 범위에 있는 부채꼴의 웨이퍼면, 및 상기 부채꼴의 웨이퍼면을 90° 주기로 회전시킨 당해 웨이퍼면으로 지지하고, <100> 웨이퍼의 경우는 <110>을 향하는 방향을 기준으로 하여 40°∼60°의 범위에 있는 부채꼴의 웨이퍼면, 및 상기 부채꼴의 웨이퍼면을 90° 주기로 회전시킨 당해 웨이퍼면으로 지지하는 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼의 지지 방법.
  2. 결정 방위가 <100>인 실리콘 웨이퍼 또는 <110>인 실리콘 웨이퍼의 이면을 지지하도록 구성된 실리콘 웨이퍼의 열처리 지그로서,
    <110> 웨이퍼의 경우는 상기 실리콘 웨이퍼의 중심점과 그 점으로부터 실리콘 웨이퍼의 표면에 평행한 <100>을 향하는 방향을 기준으로 하여 40°∼60°의 범위에 있는 부채꼴의 웨이퍼면, 및 상기 부채꼴의 웨이퍼면을 90° 주기로 회전시킨 당해 웨이퍼면으로 웨이퍼를 지지하고, <100> 웨이퍼의 경우는 <110>을 향하는 방향을 기준으로 하여 40°∼60°의 범위에 있는 부채꼴의 웨이퍼면, 및 상기 부채꼴의 웨이퍼면을 90° 주기로 회전시킨 당해 웨이퍼면으로 지지하는 지지 부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼의 열처리 지그.
  3. 결정 방위가 <100>인 실리콘 웨이퍼 또는 <110>인 열처리 웨이퍼로서,
    <110> 웨이퍼의 경우는 상기 실리콘 웨이퍼의 중심점과 그 점으로부터 실리콘 웨이퍼의 표면에 평행한 <100>을 향하는 방향을 기준으로 하여 40°∼60°의 범위에 있는 부채꼴의 웨이퍼면, 및 상기 부채꼴의 웨이퍼면을 90° 주기로 회전시킨 당해 웨이퍼면으로 지지되고, <100> 웨이퍼의 경우는 <110>을 향하는 방향을 기준으로 하여 40°∼60°의 범위에 있는 부채꼴의 웨이퍼면, 및 상기 부채꼴의 웨이퍼면을 90° 주기로 회전시킨 당해 웨이퍼면으로 지지되어, 열처리가 실시된 것을 특징으로 하는 열처리 웨이퍼.
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