KR20100134010A - 종형 열처리용 보트 및 이를 이용한 실리콘 웨이퍼의 열처리 방법 - Google Patents

종형 열처리용 보트 및 이를 이용한 실리콘 웨이퍼의 열처리 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 보트 본체의 지지부의 각각에 탈착가능하게 장착되어, 피처리 기판이 재치되는 지지 보조 부재를 구비한 종형 열처리용 보트로서, 지지 보조 부재는, 지지부에 장착되는 가이드 부재와, 피처리 기판이 재치되는 판 형상의 기판 지지 부재를 가지며, 가이드 부재는 상면에 구멍이 형성되고 기판 지지 부재는 가이드 부재의 구멍에 끼워 넣어져서 위치되고, 피처리 기판의 재치면의 높이 위치가, 가이드 부재의 상면의 높이 위치보다 높고, 기판 지지 부재는, 탄화규소 등으로 이루어지고, 가이드 부재는, 석영 등으로 이루어지는 종형 열처리용 보트이다. 이에 의해, 지지 보조 부재를 구비한 종형 열처리용 보트에 실리콘 웨이퍼와 같은 피처리 기판을 실어 아르곤 등을 이용한 열처리를 실시할 때의, 실리콘 웨이퍼로의 Fe 오염 전사와 실리콘 웨이퍼 이면의 면 거칠어짐의 양자를 억제할 수 있는 종형 열처리용 보트 및 이를 이용한 실리콘 웨이퍼의 열처리 방법이 제공된다.

Description

종형 열처리용 보트 및 이를 이용한 실리콘 웨이퍼의 열처리 방법{VERTICAL HEAT TREATMENT BOAT AND SILICON WAFER HEAT TREATMENT METHOD USING THE SAME}
본 발명은, 주로 실리콘 웨이퍼 등을 열처리할 때에 사용하는 종형 열처리용 보트 및 이를 이용한 실리콘 웨이퍼의 열처리 방법에 관한 것이다.
반도체 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, 게터링, 결정화, 산화막 형성, 불순물 확산 등을 목적으로 하여 수행되는 중요한 프로세스이다.
이러한 열처리 공정, 예를 들면, 산화나 불순물 확산에 이용되는 확산로(산화·확산 장치)로서는, 웨이퍼의 대구경화에 수반하여, 다수의 웨이퍼를 소정의 간격을 열어 수평에 지지한 상태로 열처리를 실시하는 종형의 열처리로가 주로 이용되고 있다. 그리고, 종형 열처리로를 이용하여 웨이퍼를 열처리할 때, 다수의 웨이퍼를 세트하기 위한 종형 열처리용 보트(이하, 「열처리용 보트」또는 단순히 「보트」라고 하는 경우가 있음)가 이용된다.
도 4는 종래의 일반적인 종형 열처리용 보트의 개략을 나타내고 있다. 이 종형 열처리용 보트(101)에서는, 4개의 지주(102)(로드)의 양단부에 한 쌍의 판 형상 부재(103)(연결 부재, 혹은 천판과 저판이라고도 부름)가 연결되어 있다. 각 지주(102)에는 다수의 슬릿(105)이 형성되어, 각 슬릿(105) 간의 볼록부가 웨이퍼의 지지부(106)로서 작용한다. 웨이퍼를 열처리할 때, 도 5(A)의 평면도, 도 5(B)의 정면도에 나타낸 바와 같이, 각 지주(102)의 동일한 높이에 형성되어 있는 지지부(106)에 웨이퍼(W)의 외주부를 재치하는 것으로 웨이퍼(W)가 수평으로 지지되게 이루어진다.
도 6은 종형 열처리로의 일례를 나타내는 개략도이다. 종형 열처리로(220)의 반응실(222)의 내부에 반입된 열처리용 보트(101)에는 다수의 웨이퍼(W)가 수평에 지지되어 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, 상부에서 하부로 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(101)에 있어서의 웨이퍼의 지지부(106)는 여러 가지의 형상이 채용되고 있으며, 도 7(A)(B)은 각각 일례를 나타내고 있다. (A)는, 원주 형상의 지주(102')에 요홈 형상의 슬릿(105')(홈)을 마련하는 것으로 반원형의 지지부(106')를 형성한 것이다. 한편, (B)는, (A)의 것보다 웨이퍼(W)의 중심으로 가까운 개소를 지지하기 위해서 폭의 넓은 각주 형상의 지주 (102＇＇)에 패여 상태의 슬릿(105'')을 마련하여 장방형의 지지부(106'')를 형성한 것이다. 그 밖에도, 슬릿 형상을 원호 형상으로 한 것이나, 구형 형상으로 한 것 등도 있다.
그런데, 종형 열처리용 보트를 사용하면, 특히 산화나 불순물 확산 등을 목적으로 한 고온의 열처리를 실시하는 경우, 웨이퍼의 자중에 의한 내부 응력이나 웨이퍼 내의 온도 분포의 불균일성에 의한 열왜응력(熱歪應力) 등이 생기고, 이러한 응력이 어느 일정한 임계치를 넘으면, 웨이퍼에 결정 결함인 슬립(슬립 전위)이 발생해 버린다. 이 전위 발생의 임계치는 고온이 되면 급격하게 작아지기 때문에, 고온이 되는 만큼 슬립 전위가 발생하기 쉬워지는 것으로 알려져 있다. 슬립 전위 발생 개소에 소자를 형성하면, 접합 리크 등의 원인이 되어, 디바이스 제작의 제품 비율을 현저하게 저하시키는 것이 되었다.
예를 들면, 도 7(A)(B)에 나타낸 바와 같은 지지부(106', 106'')를 형성한 종래의 보트를 이용했을 때, 지지부의 첨단과 접하는 개소에 슬립이 발생하기 쉽다. 이러한 첨단부에서 점접촉하게 되는 경우가 있기 때문이다.
또한, 예를 들면 단지 지지부에 CVD-SiC 코팅을 실시했을 때의 열처리용 보트에서는, 그 표면은, Ra(중심선 평균 거칠기)가 1μm 정도로 매우 거칠기 때문에, 지지부에 웨이퍼를 재치하면 웨이퍼는 미소한 융기 형상부(국부 돌기)에서 점접촉으로서 지지를 받게 된다. 그 때문에, 웨이퍼의 자중에 의한 내부 응력이 국부적으로 커져, 슬립이 발생하기 쉽다고 알려져 있다.
이러한 슬립의 발생을 막기 위해, 지지부의 첨단을 모떼기하거나 웨이퍼 지지부의 표면을 연마함으로써 융기 형상부를 제거하는 등의 대책을 강구할 수 있다.
그러나, 열처리 보트의 지지부는 얇고 무르기 때문에, 기계 등으로 모떼기 가공이나 연마 가공할 때에 파손이 일어나기 쉬운 문제가 있다. 지지부를 1개에서도 파손하면, 보트 전체적으로 불량품이 되어 버린다. 그 때문에, 완전한 경면에 연마하려면 수작업 등을 실시할 필요가 있지만, 각 지지부의 면 거칠기에 불균형이 나오기 쉬워지므로, 모든 지지부를 경면 연마하려면 많은 노력을 필요로 하여, 매우 고가의 보트가 되어 버린다.
또한, 지지부의 표면 거칠기나 첨단부의 모떼기 등의 최적 형상을 확립하기 위해서는, 여러 가지 표면 거칠기나 모떼기 형상으로 설정한 여러 가지의 열처리용 보트를 제작하여 수많은 사전 실험을 실시할 필요가 있다. 그러나, 열처리 보트는 고가가 되기 때문에, 다양한 열처리용 보트를 가지런히 하여 실험하는 것은 매우 비용이 들게 된다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 특개 2004-241545호 공보에는, 웨이퍼 지지부에 탈착가능한 지지 보조 부재를 장착한 보트가 개시되어 있다. 이러한 보트이면, 지지 보조 부재는 탈착가능한 것이기 때문에, 웨이퍼를 재치하는 면에서, 모떼기 가공이나 연마 가공을 염가로 용이하게 소망한 것에 실시할 수 있고, 그 연마 가공 등을 실시한 지지 보조 부재를 지지부에 장착하여, 웨이퍼를 재치하여 열처리를 실시하면, 슬립의 발생을 효과적으로 억제할 수 있다고 여겨지고 있다.
또한, 보트의 재질에 관해서는, 예를 들면 실리콘 웨이퍼용으로서는, 웨이퍼의 오염을 막기 위해, 통상, 석영(SiO2), 탄화규소(SiC), 규소(Si) 등의 재료가 사용되고 있다. 예를 들면, 1000℃을 넘는 고온 열처리 공정에서는, 석영(SiO2)제의 보트보다 내열성이 높은 SiC나 Si제의 보트가 사용되고 있다. 특히 SiC제의 보트는, CVD-SiC 코팅을 실시함으로써 열처리 중에 발생하는 금속 오염을 보다 저감시킬 수 있기 때문에 많이 사용되고 있다.
그러나, CVD-SiC 코팅에 있어서, 그 표면을 예를 들면 경면 연마를 실시함으로써, SiC막의 표층부에서 Fe의 금속 오염 농도가 높은 경우가 있어, 웨이퍼를 재치하여 열처리를 실시할 때에, Fe의 금속 오염 전사가 일어나는 일이 있다. 이 금속 오염 전사는, 열처리용 보트 표면에 산화막을 형성함으로써 막을 수 있다. 이러한 이유로부터 상기 지지 보조 부재도 표면에 산화막이 형성된 SiC제의 것이 사용되고 있다.
그렇지만, 산화막이 형성된 SiC제의 지지 보조 부재에 웨이퍼를 재치하여 아르곤 분위기 중에서 열처리를 실시하면, Fe의 금속 오염 전사량은 저감하지만, 산화막에 의해 실리콘 웨이퍼의 이면이 거칠어지는 일이 있었다.
한편, 지지 보조 부재에 산화막을 형성하지 않는 경우에는, 지지 보조 부재의 측면에서 발생한 Fe가 다음 단의 웨이퍼 표면을 오염시키는 문제가 있었다.
따라서, 본 발명은 상기 문제점을 감안하여 이루어진 것으로서, 지지 보조 부재를 구비한 종형 열처리용 보트에 실리콘 웨이퍼와 같은 피처리 기판을 재치하여 아르곤 등을 이용한 열처리를 실시할 때의, 실리콘 웨이퍼로의 Fe 오염 전사와 실리콘 웨이퍼 이면의 면 거칠어짐의 양자를 억제할 수 있는 종형 열처리용 보트 및 이를 이용한 실리콘 웨이퍼의 열처리 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 적어도, 복수의 지주와, 각 지주의 양단부에 연결한 한 쌍의 판 형상 부재와, 상기 각 지주에 피처리 기판을 수평으로 지지하기 위한 복수의 지지부를 갖는 보트 본체와, 상기 복수의 지지부 각각에 탈착가능하게 장착되어 있으며, 상기 피처리 기판이 재치되는 지지 보조 부재를 구비한 종형 열처리용 보트에 있어서, 상기 지지 보조 부재는, 상기 지지부에 장착되는 가이드 부재와, 상기 가이드 부재에 의해 위치되어 상기 피처리 기판이 재치되는 판 형상의 기판 지지 부재를 갖고 있으며, 상기 가이드 부재는 상면에 구멍이 형성되어 있고, 상기 기판 지지 부재는, 상기 가이드 부재의 구멍에 끼워 넣어져서 위치되어 있고, 상기 지지 보조 부재가 보트 본체의 지지부에 장착되었을 때, 상기피처리 기판이 재치되는 면의 높이 위치가, 상기 가이드 부재의 상면의 높이 위치보다 높고, 상기 기판 지지 부재는, 탄화규소, 규소, 탄화규소의 CVD 코팅이 실시된 탄화규소, 탄화규소의 CVD 코팅이 실시된 규소, 탄화규소의 CVD 코팅이 실시된 탄소 중 어느 것으로 이루어지며, 상기 가이드 부재는, 석영, 산화 규소막이 실시된 탄화규소, 질화 규소막이 실시된 탄화규소, 산질화 규소막이 실시된 탄화규소, 산화 규소막이 실시된 규소, 질화 규소막이 실시된 규소, 산질화 규소막이 실시된 규소 중 어느 것으로 이루어진 것인 것은 특징으로 하는 종형 열처리용 보트를 제공한다.
전술한 바와 같이, 종래품과 같이, 예를 들면, 산화막이 형성된 SiC제의 지지 보조 부재를 구비한 것이면, 상기 산화막에 의해, 이와 접촉하는 피처리 기판의 이면이 거칠어져 버린다. 한편, 지지 보조 부재에 산화막을 형성하지 않는 경우에는, 지지 보조 부재의 측면에서의 Fe에 의해 웨이퍼 표면이 오염되어 버린다.
그렇지만, 본 발명의 종형 열처리용 보트는, 지지 보조 부재에 있어서, 피처리 기판이 재치되는 기판 지지 부재는, 지지부에 장착되는 가이드 부재의 상면에 형성된 구멍에 끼워 넣어져서 위치되어 있고, 기판 지지 부재의 피처리 기판이 재치되는 면의 높이 위치가, 가이드 부재의 상면의 높이 위치보다 높고, 또한 기판 지지 부재는 탄화규소, 규소, 탄화규소의 CVD 코팅이 실시된 탄화규소, 탄화규소의 CVD 코팅이 실시된 규소, 탄화규소의 CVD 코팅이 실시된 탄소 중 어느 것으로 이루어지므로, 실리콘 웨이퍼 등의 피처리 기판과 접촉하는 부분에 산화막이 형성되지 않고, 피처리 기판을 재치하여 열처리할 때에 피처리 기판의 이면과 산화막이 접촉할 것도 없다. 이에 의해, 피처리 기판의 이면이 거칠어지는 것을 억제하는 것이 가능하다.
또한, 지지 보조 부재 중, 기판 지지 가이드 부재는 석영, 산화 규소막이 실시된 탄화규소, 질화 규소막이 실시된 탄화규소, 산질화 규소막이 실시된 탄화규소, 산화 규소막이 실시된 규소, 질화 규소막이 실시된 규소, 산질화 규소막이 실시된 규소 중 어느 것으로 이루어지기 때문에, 그만큼, 지지 보조 부재의 전체로부터 피처리 기판 표면으로의 Fe의 금속 오염 전사량을 큰 폭으로 저감하는 것이 가능하다.
이와 같이, 본 발명에 의해서, 종래 문제가 되고 있던 피처리 기판으로의 Fe 오염 전사와 피처리 기판 이면의 면 거칠어짐의 양쪽 모두가 동시에 억제된 열처리 기판을 제공하는 것이 가능하게 된다.
이때, 상기 보트 본체는, 석영, 산화 규소막이 실시된 탄화규소, 질화 규소막이 실시된 탄화규소, 산질화 규소막이 실시된 탄화규소, 산화 규소막이 실시된 규소, 질화 규소막이 실시된 규소, 산질화 규소막이 실시된 규소 중 어느 것으로 이루어진 것으로 할 수 있다.
이와 같이, 보트 본체가, 석영, 산화 규소막이 실시된 탄화규소, 질화 규소막이 실시된 탄화규소, 산질화 규소막이 실시된 탄화규소, 산화 규소막이 실시된 규소, 질화 규소막이 실시된 규소, 산질화 규소막이 실시된 규소 중 어느 것으로 이루어지므로, 보트 본체로부터의 Fe의 금속 오염 전사량도 저감할 수 있기 때문에, 피처리 기판 표면의 Fe 오염을 더욱 감소시킬 수 있다.
그리고, 상기 기판 지지 부재의 피처리 기판이 재치되는 면의 높이 위치와, 상기 가이드 부재의 상면의 높이 위치의 차가, 0.05~1.0 mm인 것이 바람직하다.
이와 같이, 기판 지지 부재의 피처리 기판이 재치되는 면의 높이 위치와, 가이드 부재의 상면의 높이 위치의 차가 0.05 mm 이상, 즉 기판 지지 부재의 피처리 기판이 재치되는 면(기판 재치면)의 높이 위치가, 가이드 부재의 상면의 높이 위치보다 0.05 mm 이상 높으면, 피처리 기판이 기판 지지 부재 상에 재치되었을 때, 피처리 기판이 가이드 부재에 직접 접촉하는 것을 피할 수 있다. 또한, 가이드 부재의 상면보다 높게 위치하는, 기판 지지 부재의 측면에서의 Fe 오염을 억제하기 위해서, 상기 높이 위치의 차의 상한은 1.0 mm로 하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은, 상기의 종형 열처리용 보트를 이용하여 실리콘 웨이퍼를 열처리하는 방법에 있어서, 상기 복수의 지지부 각각에 상기 지지 보조 부재를 장착하고, 상기 지지 보조 부재의 기판 지지 부재 상에 실리콘 웨이퍼를 재치하여 열처리를 실시하는 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼의 열처리 방법을 제공한다.
이러한 열처리 방법이면, 종래와 같이 실리콘 웨이퍼의 이면을 지지 보조 부재 표면에 형성된 산화막과 접촉시키지 않고서 열처리를 실시할 수 있어, 산화막과의 접촉을 원인으로 하는 실리콘 웨이퍼의 이면의 거칠어짐을 막는 것이 가능하다.
또한, 동시에, 지지 보조 부재로부터 피처리 기판 표면으로의 Fe의 금속 오염 전사량을 큰 폭으로 저감하는 것이 가능하다.
이때, 상기 실리콘 웨이퍼의 열처리를, 1100~1350℃의 온도로 실시할 수 있다.
이러한 고온의 열처리의 경우, Fe 등에 의한 금속 오염이 문제가 되지만, 본 발명의 열처리 방법이면 그 금속 오염을 효과적으로 억제할 수 있기 때문에, 상기 문제를 해결하기에 지극히 유효하다.
이상과 같이, 본 발명의 종형 열처리용 보트 및 이를 이용한 실리콘 웨이퍼의 열처리 방법에 의해, 열처리 시의 지지 보조 부재 등을 원인으로 하는 실리콘 웨이퍼 등의 피처리 기판으로의 Fe 오염 전사와 웨이퍼 이면의 면 거칠어짐의 양자를 억제한 열처리 웨이퍼를 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 종형 열처리용 보트의 일례를 나타내는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 지지 보조 부재의 일례를 나타내는 설명도로서, (A)는 지지부에 지지 보조 부재가 장착되어 있는 상태, (B)는 가이드 부재의 배면측, (C)는 가이드 부재와 기판 지지 부재가 분리되어 있는 상태, (D)는 지지부에 장착되었을 때의 지지 보조 부재의 단면도.
도 3은 종래의 지지 보조 부재의 일례를 나타내는 설명도로서, (A)는 지지부에 지지 보조 부재가 장착되어 있는 상태, (B)는 지지부에 장착되었을 때의 지지 보조 부재의 단면도.
도 4는 종래의 종형 열처리용 보트의 일례를 나타내는 개략도이다.
도 5는 종래의 종형 열처리용 보트에 웨이퍼를 세트한 상태를 나타내는 설명도이다.
도 6은 종형 열처리로의 일례를 나타내는 개략도이다.
도 7은 종래의 종형 열처리용 보트에 있어서의 웨이퍼 지지부를 나타내는 개략도이다.
이하에서는, 본 발명의 실시의 형태에 대해 설명하지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다.
대구경의 반도체 웨이퍼 등의 피처리 기판에 열처리를 실시하는 경우, 다수의 웨이퍼를 소정의 간격을 열어 수평으로 지지한 상태로 열처리를 실시하는 종형의 열처리로가 주로 이용되고 있다. 그리고, 이 열처리 때에 다수의 웨이퍼를 세트하기 위한 종형 열처리용 보트가 이용되고 있지만, 종래의 보트에서는 열처리 후의 웨이퍼에 슬립이 발생하는 일이 있었다.
이것은, 종래의 보트에서는, 예를 들면 CVD-SiC 코팅이 지지부에 단지 실시되어 있는 것만으로, 그 표면은 매우 거칠고, 웨이퍼를 지지부 상에 재치했을 때에 점접촉하여 지지를 받는 일이 있기 때문이다. 그렇지만, 그 CVD-SiC 코팅이 실시된 거친 표면을 연마한다고 해도 곤란하므로, 비용이 들게 된다.
따라서, 이러한 국부 돌기에 의해 슬립이 발생한다는 문제에 대해, 예를 들면 특개 2004-241545호 공보에 기재되어 있는 바와 같이 웨이퍼의 지지부에, 탈착가능한 지지 보조 부재가 장착된 보트를 사용하는 것으로 슬립의 방지를 도모하고 있다.
예를 들면 1100℃ 이상의 고온 열처리의 경우, 통상, 이 지지 보조 부재는, 전체가 내열성이 높은 탄화규소제의 것이 사용된다. 더욱이, 슬립 방지 때문에, 이 지지 보조 부재의 표면은 경면 가공이 실시되어, 평활한 면 상태가 되어 있다.
그러나, 특히 이 경면 가공 시 등에 지지 보조 부재가 고농도의 Fe로 오염되고, 그 Fe가 지지 보조 부재로부터 웨이퍼 표면에 전사하여 웨이퍼가 Fe에 오염되는 문제가 발생했다. 이 Fe 오염은, 지지 보조 부재 표면을 산화막으로 가리는 것으로 감소시키는 것이 가능하다. 그렇지만, 열처리된 웨이퍼에 있어서, 상기 표면이 산화막으로 덮인 지지 보조 부재와의 접촉 부분이 거칠어져 버리는 새로운 문제가 발생했다.
따라서, 본 발명자는, 종형 열처리용 보트의 지지 보조 부재를, 피처리 기판을 지지하는 기판 지지 부재와, 보트의 지지부에 장착하는 동시에 기판 지지 부재를 위치시키는 가이드 부재로 나누었다. 또한, 기판 지지 부재를 탄화규소, 규소, 탄화규소의 CVD 코팅이 실시된 탄화규소, 탄화규소의 CVD 코팅이 실시된 규소, 탄화규소의 CVD 코팅이 실시된 탄소 중 어느 것으로 이루어진 것으로 하고, 또한 가이드 부재를 석영, 산화 규소막이 실시된 탄화규소, 질화 규소막이 실시된 탄화규소, 산질화 규소막이 실시된 탄화규소, 산화 규소막이 실시된 규소, 질화 규소막이 실시된 규소, 산질화 규소막이 실시된 규소 중 어느 것으로 함으로써, 열처리 시에, 지지 보조 부재로부터 웨이퍼로의 Fe 오염을 감소시키는 동시에, 산화막과의 접촉을 원인으로 하는 웨이퍼 이면의 거칠어짐도 저감할 수 있는 것을 알아내어, 본 발명을 완성시켰다.
이하, 본 발명의 종형 열처리용 보트 및 이를 이용한 실리콘 웨이퍼의 열처리 방법으로 대해, 도면을 참조하면서 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다.
도 1에 본 발명의 종형 열처리용 보트의 일례를 나타낸다. 이 종형 열처리용 보트(1)는, 4개의 지주(2)와, 각 지주(2)의 양단부에 연결한 한 쌍의 판 형상 부재(3)를 가지고 있다[이러한 구성을 보트 본체(4)로 함]. 각 지주(2)에는, 각각 동일한 높이의 위치에 복수의 슬릿(5)(홈)이 등간격으로 형성되어 있고, 슬릿(5) 간의 볼록부가 피처리 기판(여기에서는 실리콘 웨이퍼를 예로 든다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.)의 지지부(6)로서 작용한다.
그리고, 본 발명의 열처리용 보트(1)에서는, 각 지주(2)의 지지부(6)에 지지 보조 부재(7)가 탈착가능하게 장착되어 있다. 웨이퍼를 열처리할 때, 각 지주(2)의 동일한 높이의 지지부(6)에 장착한 지지 보조 부재(7) 상에 각각 1매씩 웨이퍼가 재치된다.
여기서 지지 보조 부재(7)에 대해 기술한다. 도 2는 본 발명에 있어서의 지지 보조 부재의 일례를 나타내는 것이다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 이 지지 보조 부재(7)는, 보트(1)의 지지부(6)에 탈착가능하게 장착할 수 있도록 가이드 수단을 구비한 가이드 부재(8)와, 열처리 시에 실리콘 웨이퍼가 실제로 재치되는 판 형상의 기판 지지 부재(9)를 구비하고 있다. 도 2(A)는 지지부(6)에, 지지 보조 부재(7)가 장착되어 있는 상태를 나타내고 있다. 도 2(B)는 가이드 부재의 배면측을 나타내고 있다. 또한 도 2(C)는, 가이드 부재(8)와 기판 지지 부재(9)가 분리하고 있는 상태를 나타내고 있다. 도 2(D)는 지지부(6)에 장착되었을 때의 지지 보조 부재(7)의 단면도이다. 또한, 도 2(D)에서는, 지지부(6)는 탄화규소제로 표면에 산화 규소막이 실시된 것으로, 기판 지지 부재(9)는 탄화규소제(표면 산화막 없음), 가이드 부재(8)는 석영제의 것을 예로 들고 있다.
우선, 가이드 부재(8)에 있어서, 가이드 수단으로서는, 지지부(6)에 가이드 부재(8)를 탈착가능하게 장착할 수 있으면 좋고, 특히 한정되지 않는다.
예를 들면, 도 2(B)와 같이, 가이드 부재(8)의 하면[지지부(6)에 장착되어 있는 측의 면]에 홈(10)이 형성된 것으로 할 수 있다. 이 장착을 위한 홈(10)은, 보트(1)의 지지부(6)의 형상과 끼워 맞춰지도록 형성되어 있고, 이 홈(10)에 지지부(6)를 끼움으로써 가이드 부재(8)를 지지부(6)에 장착가능하게 되어 있다. 미리 지지부(6)의 형상을 측정해 두고, 그 측정 데이터에 근거하여 가이드 부재(8)의 홈(10)을 형성하면 좋다.
도 2(C)에 나타낸 바와 같이, 가이드 부재(8)에는, 상면(13)에 구멍(14)이 형성되어 있다. 이 구멍(14)의 형상은, 기판 지지 부재(9)가 끼워 넣어질 수 있도록 형성되어 있으면 좋고, 특히 한정되지 않는다. 가이드 부재(8)의 외형보다 작고, 열처리 시에 실리콘 웨이퍼에 의해 기판 지지 부재(9)가 완전하게 덮이는 범위의 것인 것이 바람직하고, 예를 들면 가이드 부재의 외형보다 한층 작은 유사 형상이나 장방형 형상 등으로 할 수 있다.
또한, 구멍(14)의 깊이도 특히 한정되지 않고, 관통하고 있지 않고 홈 형상의 것으로 할 수도 있고, 도 2에 나타낸 바와 같이 하면측에 관통하고 있는 것으로 할 수도 있다. 후술하는 바와 같이, 기판 지지 부재(9)의 두께나, 가이드 부재(8)의 상면(13)의 높이 위치와 기판 지지 부재(9)의 실리콘 웨이퍼가 재치되는 면[재치면(15)]의 높이 위치와의 차를 고려하여 적절한 깊이로 형성된 것으로 할 수 있다.
한편, 판 형상의 기판 지지 부재(9)는, 전술한 바와 같이, 가이드 부재(8)의 상면(13)의 구멍(14)에 끼워 넣어지는 것이 가능한 형상이 되어 있다. 구멍(14)에 끼워 넣어질 수 있으면 좋고, 그 형상은 특히 한정되지 않는다.
또한, 가이드 부재(8) 및 기판 지지 부재(9)의 두께에 대해서는 가이드 부재(8)의 구멍(14)에 끼워 넣었을 경우에, 가이드 부재(8)의 상면(13)의 높이 위치보다, 기판 지지 부재(9)의 실리콘 웨이퍼의 재치면(15)의 높이 위치가 높아지도록 설정되어 있다[도 2(D) 참조]. 예를 들면, 이러한 상면(13)과 재치면(15)의 높이 위치의 차가 0.05~1.0 mm가 되는 가이드 부재(8) 및 기판 지지 부재(9)의 두께를 가지는 것으로 할 수 있다.
기판 지지 부재(9)의 재치면(15)을 가이드 부재(8)의 상면(13)보다 적어도 0.05 mm 높게 하면, 재치된 실리콘 웨이퍼가 직접 가이드 부재(8)에 접촉하는 것을 보다 효과적으로 피할 수 있다. 또한, 기계 가공 정도의 면으로부터도 이 정도의 차가 있는 편이 좋다.
한편, 기판 지지 부재(9)가 너무 두꺼우면 상기 기판 지지 부재(9)의 측면에서의 Fe 오염이 문제가 되기 쉽기 때문에, 가능한 한 얇게 하는 편이 바람직하다. 예를 들면 상기 차를 1.0 mm 정도까지로 함으로써, 기판 지지 부재(9)의 측면에서의 Fe 오염을 보다 효과적으로 막는 것이 가능하다.
또한, 상기 각 부재의 각각의 재질에 관해, 기판 지지 부재(9)에 대해서는, 탄화규소, 규소, 탄화규소의 CVD 코팅이 실시된 탄화규소, 탄화규소의 CVD 코팅이 실시된 규소, 탄화규소의 CVD 코팅이 실시된 탄소 중 어느 것으로 이루어져 있다.
이러한 재료로 이루어지는 것이면, 내열성이 높아 가공도 쉬워지는 것이 된다. 실리콘 웨이퍼가 직접 접촉하는 재치면(15)은, 슬립 방지의 관점에서 경면 연마가 실시되어 있는 것이 바람직하고, 이 점에 있어서, 상기 가공하기 쉬움은 유효하다.
또한, 이러한 직접 실리콘 웨이퍼가 접촉하는 기판 지지 부재(9)를 석영 이외로 산화막 등이 없는 재료로 구성함으로써, 웨이퍼 이면의 거칠기를 저감할 수 있다.
또한, 실리콘 웨이퍼가 재치되었을 때에 기판 지지 부재(9)가 실리콘 웨이퍼에서 완전하게 덮이지 않고, 초과하고 있으면, 초과한 부분으로부터 분위기 중에 Fe 오염물이 방출되므로, 기판 지지 부재(9)의 형상이나 크기는, 실리콘 웨이퍼가 재치되었을 때에 실리콘 웨이퍼에 의해 완전하게 덮이는 것이 바람직하다.
이에 대해, 가이드 부재(8)의 재질은, 석영, 산화 규소막이 실시된 탄화규소, 질화 규소막이 실시된 탄화규소, 산질화 규소막이 실시된 탄화규소, 산화 규소막이 실시된 규소, 질화 규소막이 실시된 규소, 산질화 규소막이 실시된 규소 중 어느 것으로 이루어지는 것이다.
이와 같이 가이드 부재를 석영 또는 산화막 등이 형성된 재료로 하는 것으로, 가이드 부재(8)의 표면으로부터 실리콘 웨이퍼 표면으로의 Fe에 의한 오염을 억제할 수 있다. 따라서, 전체적으로, 웨이퍼의 Fe 오염을 저감할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명의 종형 열처리용 보트(1)에서는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 지지 보조 부재(7)에 있어서, 실리콘 웨이퍼가 직접 접촉하는 부분[기판 지지 부재(9)]만이, 웨이퍼 이면 거칠어짐 방지를 위해 산화막 등이 실시되지 않은 것인 한편, 그 이외의 부분[가이드 부재(8)]이, 실리콘 웨이퍼로의 Fe 등의 오염을 억제하기 위해서 석영이나 산화막 등이 실시된 것이 되어 있다. 이 때문에, 종래품에 비해 현저하고 실리콘 웨이퍼로의 금속 오염을 막을 수 있고, 또 열처리 후의 웨이퍼 이면의 거칠어짐도 억제하는 것이 가능하다.
한편, 종래품에서는, 지지 보조 부재의 전체가 산화막 등이 실시되지 않은 탄화규소로 이루어지는 것이면, 그 표면으로부터의 Fe 등에 의해 실리콘 웨이퍼가 오염되어 버린다. 또한 산화막 등을 전면에 실시한 것이면, 이와 접촉하는 웨이퍼 이면에 거칠어짐이 생겨 버리게 된다.
또한, 4개의 지주(2)와, 각 지주(2)의 양단부에 연결한 한 쌍의 판 형상 부재(3)로 이루어지는 보트 본체(1)의 재료도 가이드 부재(8)와 같은 재료로 하면, 웨이퍼 표면의 Fe 오염을 보다 저감할 수 있으므로 바람직하다. 이러한 형상 등은, 예를 들면 종래와 같은 것으로 할 수 있다. 목적에 맞추어, 효율 좋게 실리콘 웨이퍼에 열처리를 실시할 수 있도록 적절한 것을 준비하면 좋다.
다음에 본 발명의 실리콘 웨이퍼의 열처리 방법에 대해 기술한다.
본 발명의 열처리 방법에서는, 도 1, 2에 나타내는 본 발명의 종형 열처리용 보트(1)를 이용하여 실시한다.
보트 본체(4)의 지지부(6)에 지지 보조 부재(7)를 장착하고, 지지 보조 부재(7)의 기판 지지 부재(9)의 재치면(15) 상에 실리콘 웨이퍼를 재치하여 열처리를 실시한다. 본 발명의 열처리 방법에 의해, 실리콘 웨이퍼의 이면을 거칠게 하지 않고서 Fe 오염도 억제된 열처리를 실시할 수 있다.
아울러, 상기한 것 이외는 특히 한정되지 않고, 예를 들면 종래의 열처리 방법과 같은 순서로 실시할 수 있다.
열처리의 온도도 특히 한정되지 않지만, 예를 들면 1100~1300℃의 온도로 열처리할 수 있고, 이러한 고온의 열처리여도, 본 발명에서는, 종래에 비해 Fe 등의 금속 오염을 효과적으로 억제하는 것이 가능하다.
이하, 본 발명을 실시예에 의해 한층 더 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
(실시예 1)
도 1에 나타내는 4개의 각주 형상의 지주, 각 지주의 양단부에 연결한 한 쌍의 판 형상 부재, 각 지주에 100개의 웨이퍼 지지부를 갖는 종형 열처리용의 보트 본체를 기계 가공에 의해 제조했다.
또한, 이 열처리용 보트 본체의 재질은 SiC이며, 표면에는 탄화규소의 CVD 코팅을 실시하여 표면 거칠기를 Ra=1μm 정도로 한 것이다. 웨이퍼는, 1매에 대해 4개소의 지지부에 지지를 받게 되어 있고, 외측 2개소의 지지부(도 1의 앞측)는 안쪽 2개소의 지지부(도 1의 안측)보다 20 mm 정도 길어져 있다.
지지부에 장착되는 지지 보조 부재로서는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 웨이퍼를 지지하는 기판 지지 부재로서의 판 형상 부품(폭 5 mm, 길이 40 mm(단)와 60 mm(장), 두께 1.0 mm)와, 이 기판 지지 부재가 종형 열처리용 보트의 지지부로부터 낙하하는 것을 방지하도록, 이면 측에 보트 본체의 지지부에 끼워 맞춰지는 홈을 형성한 가이드 부재(폭 10.0 mm, 홈부의 폭 8.0 mm, 길이 50 mm(단)와 70 mm(장), 두께 0.8 mm, 높이 2.8 mm)로 이루어지는 것을 제조했다. 또한, 기판 지지 부재에는 SiC 기판에 탄화규소의 CVD 코팅을 실시하여 경면 연마를 한 것을 이용하고, 가이드 부재에는 석영을 이용했다.
우선, 상기 종형 열처리용 보트를 불화수소산 세정하고, 그 위에, 상기 종형 열처리용 보트의 웨이퍼 지지부에, 상기 기판 지지 부재와 상기 가이드 부재로 이루어지는 지지 보조 부재를 장착했다.
또한, 지지 보조 부재를 장착했을 때, 기판 지지 부재의 상면은 가이드 부재의 상면보다 0.2 mm 높아졌다.
그리고 피처리 기판[초크라르스키법으로 육성되어, 면방위(100), 직경 200 mm, 두께 725μm의 경면 연마된 실리콘 웨이퍼]를 재치하고, 보트를 종형 열처리로에 도입하여, 노 내에 아르곤 가스를 공급하면서 1200℃으로 1시간의 열처리를 실시했다.
상기 열처리된 실리콘 웨이퍼를, SPV법(Surface　Photo　Voltage법)에 의해 측정한 Fe 농도는, 최대치가 6×1011 atoms/cm3이며, 평균치가 4×1010 atoms/cm3로 허용 범위 내이며, 양호한 것이었다.
또한, 상기 열처리된 실리콘 웨이퍼의 이면의 헤이즈를 측정했다. KLA TENCOR 사제의 SP1를 이용하여 DWN 모드의 High-Throughput 조건으로 측정했는데, 상기 웨이퍼 지지 보조 부재와의 접촉부 주변의 헤이즈치는 0.06 ppm 이하이며, 면거칠어짐은 발생하지 않았다.
(실시예 2)
실시예 1과 같은 재질이 SiC의 보트 본체를 준비하여 불화수소산 세정하고, 열산화함으로써 약 500 nm 두께의 산화 규소막을 형성했다. 그 위에, 보트 본체의 지지부에, 실시예 1과 같은 기판 지지 부재와 가이드 부재로 이루어지는 지지 보조 부재를 장착했다.
경면 연마된 실리콘 웨이퍼를 재치하고 나서, 보트를 종형 열처리로에 도입하고, 실시예 1과 같게, 노 내에 아르곤 가스를 공급하면서 1200℃으로 1시간의 열처리를 실시했다.
상기 열처리된 실리콘 웨이퍼를, SPV법에 의해 측정한 Fe 농도는, 최대치가 3×1011 atoms/cm3이며, 평균치가 2×1010 atoms/cm3로 매우 낮은 값이며, Fe 오염이 지극히 억제된 고품질의 아닐 웨이퍼를 얻을 수 있었다.
또한, 상기 열처리된 실리콘 웨이퍼의 이면에 있어서의, 상기 웨이퍼 지지 보조 부재와의 접촉부 주변의 헤이즈치는 0.06 ppm 이하와, 면 거칠어짐은 발생하지 않았다.
(비교예 1)
지지 보조 부재로서, 본 발명과 같이 기판 지지 부재와 가이드 부재로 나누어져 있는 것이 아니라, 도 3과 같은 종래의 일체형의 지지 보조 부재를 준비했다. 도 3(A)은 지지부에, 지지 보조 부재가 장착되어 있는 상태를 나타내고 있다. 도 3(B)은 지지부에 장착되었을 때의 지지 보조 부재의 단면도이다. 또한, 도 3(B)에 나타낸 바와 같이, 지지부는 탄화규소제로 표면에 산화 규소막이 실시되어 있고, 지지 보조 부재는 SiC에 SiC-CVD 코팅을 하여 경면 연마가 실시되어 있다.
실시예 2와 같이 하여 약 500 nm 두께의 산화 규소막을 형성한 보트 본체에 있어서, 그 지지부에 상기 지지 보조 부재를 장착하고, 그 위에 실리콘 웨이퍼를 재치하고, 아르곤 가스를 공급하면서 1200℃으로 1시간의 열처리를 실시했다.
각 실시예와 같이 하여 헤이즈치, Fe 오염에 대하여 측정을 실시했다.
열처리된 실리콘 웨이퍼 이면의 지지 보조 부재와의 접촉부 주변의 헤이즈치는 0.06 ppm 이하와, 면 거칠어짐은 발생하지 않았다.
그렇지만, SPV법에 의해 측정한 Fe 농도는, 최대치가 4×1012 atoms/cm3이며, 평균치가 6×1011 atoms/cm3로 높은 값이 되었다.
(비교예 2)
실시예 2와 같이 하여 약 500 nm 두께의 산화 규소막을 형성한 보트 본체에 있어서, 그 지지부에 지지 보조 부재를 장착하지 않고, 지지부 위에 실리콘 웨이퍼를 재치하고, 아르곤 가스를 공급하면서 1200℃으로 1시간의 열처리를 실시했다.
각 실시예와 같이 하여 헤이즈치, Fe 오염에 대하여 측정을 실시했다.
열처리된 실리콘 웨이퍼를 SPV법에 의해 측정한 Fe 농도는, 최대치가 2×1011 atoms/cm3이며, 평균치가 2×1010 atoms/cm3로 낮은 값이었다.
그렇지만, 실리콘 웨이퍼 이면의 지지부와의 접촉부 주변의 헤이즈치는 0.5 ppm 이상으로 강한 면 거칠어짐이 발생했다.
이상, 비교예 1, 2에 나타내는 종래의 열처리 방법과는 달리, 실시예 1, 2와 같이 본 발명의 종형 열처리용 보트를 이용하여 열처리를 실시하면, 웨이퍼 이면에 강한 거칠어짐이 생길 것도 없고, Fe 등의 금속 오염이 억제된 고품질의 아닐 웨이퍼를 얻는 것이 가능하다.
아울러, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 상기 실시예는 예시이며, 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술적 사상과 실질적으로 동일한 구성을 가지며, 동일한 작용 효과를 상주하는 것은 어떠한 것이어도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.

Claims (5)

  1. 적어도, 복수의 지주와, 각 지주의 양단부에 연결한 한 쌍의 판 형상 부재와, 상기 각 지주에 피처리 기판을 수평으로 지지하기 위한 복수의 지지부를 갖는 보트 본체와, 상기 복수의 지지부의 각각에 탈착가능하게 장착되어 있고 상기 피처리 기판이 재치되는 지지 보조 부재를 구비한 종형 열처리용 보트에 있어서,
    상기 지지 보조 부재는, 상기 지지부에 장착되는 가이드 부재와, 상기 가이드 부재에 의해 위치되어 상기 피처리 기판이 재치되는 판 형상의 기판 지지 부재를 갖고 있고,
    상기 가이드 부재는 상면에 구멍이 형성되어 있고,
    상기 기판 지지 부재는, 상기 가이드 부재의 구멍에 끼워 넣어져서 위치되어 있고, 상기 지지 보조 부재가 보트 본체의 지지부에 장착되었을 때, 상기 피처리 기판이 재치되는 면의 높이 위치가, 상기 가이드 부재의 상면의 높이 위치보다 높은 것이며,
    상기 기판 지지 부재는, 탄화규소, 규소, 탄화규소의 CVD 코팅이 실시된 탄화규소, 탄화규소의 CVD 코팅이 실시된 규소, 탄화규소의 CVD 코팅이 실시된 탄소 중 어느 것으로 이루어지며,
    상기 가이드 부재는, 석영, 산화 규소막이 실시된 탄화규소, 질화 규소막이 실시된 탄화규소, 산질화 규소막이 실시된 탄화규소, 산화 규소막이 실시된 규소, 질화 규소막이 실시된 규소, 산질화 규소막이 실시된 규소 중 어느 것으로 이루어지는 것인 것을 특징으로 하는 종형 열처리용 보트.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 보트 본체는, 석영, 산화 규소막이 실시된 탄화규소, 질화 규소막이 실시된 탄화규소, 산질화 규소막이 실시된 탄화규소, 산화 규소막이 실시된 규소, 질화 규소막이 실시된 규소, 산질화 규소막이 실시된 규소 중 어느 것으로 이루어지는 것인 것을 특징으로 하는 종형 열처리용 보트.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 기판 지지 부재의 피처리 기판이 재치되는 면의 높이 위치와, 상기 가이드 부재의 상면의 높이 위치의 차가, 0.05~1.0 mm인 것을 특징으로 하는 종형 열처리용 보트.
  4. 제1항 내지 제항 중 어느 한 항에 기재된 종형 열처리용 보트를 이용하여 실리콘 웨이퍼를 열처리하는 방법에 있어서,
    상기 복수의 지지부의 각각에 상기 지지 보조 부재를 장착하고, 상기 지지 보조 부재의 기판 지지 부재 상에 실리콘 웨이퍼를 재치하여 열처리를 실시하는 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼의 열처리 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 실리콘 웨이퍼의 열처리를, 1100~1350℃의 온도로 실시하는 것을 특징으로 하는 실리콘 웨이퍼의 열처리 방법.
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