TW200834800A - Method of supporting silicon wafer, jig for heat-treatment and heat-treated wafer - Google Patents

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TW200834800A TW096138687A TW96138687A TW200834800A TW 200834800 A TW200834800 A TW 200834800A TW 096138687 A TW096138687 A TW 096138687A TW 96138687 A TW96138687 A TW 96138687A TW 200834800 A TW200834800 A TW 200834800A
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Description

200834800 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於支撐矽晶圓的背面予以熱處理時之矽晶 圓的支撐方法與熱處理治具、及藉此所獲得之熱處理晶圓 【先前技術】 在矽晶圓的製造工程中，存在很多以支撐構件來接觸 支撐矽晶圓的背面以進行熱處理的工程。例如，使用縱型 艇之熱處理工程、RTA(Rapid Thermal Annealing)工程、 單片式磊晶成長工程、SOI熱處理工程等，在此等多數的 熱處理工程中，係於以支撐構件來接觸支撐矽晶圓的背面 之狀態來進行各種製程。 例如在以批次式縱型熱處理爐來熱處理矽晶圓時，如 第1圖所示般，使用到於晶圓背面外周的3點或4點來支撐 晶圓之晶圓支撐治具（以下，稱爲「支撐艇」）。支撐艇1 係由：3根或4根之支柱3 ;及在上下位置分別固定此支柱3 之上部頂板5及下部頂板6所構成，且設置有開口部2。於 前述支撐3排列設置有晶圓支撐部4，從開口部2側將矽晶 圓載置於支撐部4後，插入縱型熱處理爐來進行特定的熱 處理。 但是，於此支撐艇載置矽晶圓並施以熱處理時，以產 生於晶圓與支撐部之接觸點的損傷爲起點，於矽晶圓中產 生稱爲斷層之結晶缺陷，基於熱處理時所產生的熱應力， -4- 200834800 斷層會成長並進展，特別是在直徑300mm以上之晶圓中 ，也有因其重量所引起而產生的應力（自重應力）而引起的 情形。 做爲解決此種問題之方案，想要使晶圓的荷重分散， 且使自重應力盡可能小，知道有使晶圓與支撐部的接觸面 積變大之晶圓支撐治具。 但是，在此支撐治具的各溝（係指於前述第1圖所示之 支撐艇中，鄰接之晶圓支撐部4之間隙）中，支撐治具的加 工精度或晶圓與支撐部之接觸面的狀態（平坦度或表面粗 糙度）不同，依據溝，晶圓的自重應力不分散於接觸面的 整面，而集中於特性部位，例如一點，而有此接觸點成爲 斷層產生的起點之情形。 在晶圓支撐治具中，想要避免此種接觸點成爲斷層產 生的起點之狀態，雖然可以控制爲在全部溝中，晶圓以支 撐部的整面來接觸，但是，有實際上之問題，很困難。因 此’使晶圓與支撐部的接觸面積變大的支撐治具，無法顯 示充分之斷層抑制效果。 另一方面’知道矽的結晶會依據其結晶方位，幫助斷 層的進展之應力會有不同。於日本專利特開平9- 1 3 93 5 2號 公報中’雖揭示了關於能夠使基於晶圓的自重之應力產生 減少之縱型爐用晶圓艇的發明，但是其中，於支配矽晶圓 的斷層之1 2的滑動系統中，對晶圓施加了一定的熱應力時 之臨界剪斷應力係藉由計算來求得。 如依據該記載，不易產生斷層之結晶方位爲< 1 1 〇>及 -5- 200834800 <100>，因此，藉由於（001)晶圓背面部的<1 1〇>或<1〇〇>結 晶方位保持晶圓，認爲可以抑制斷層產生。 但是，即使想要利用此來抑制斷層的產生，基於晶圓 面內的方向，結晶方位因而不同，幫助斷層之進展的應力 (剪斷應力）不同，只要使用前述之使晶圓與支撐部的接觸 面積變大之晶圓支撐治具，便無法將成爲斷層的起點之晶 圓與支撐部的接觸點予以界定，難於抑制斷層的成長。 此斷層的發生問題，不單限定於批次式縱型熱處理爐 的問題，而是單片式之熱處理爐或磊晶成長處理爐等部分 地支撐晶圓背面來進行熱處理之製程所共通的課題。 【發明內容】 如前述般，如支撐矽晶圓的背面來施以熱處理時，以 晶圓與支撐部的接觸點爲起點在矽晶圓中產生斷層，基於 熱處理時所產生的熱應力等，斷層會成長、進展，晶圓的 良率降低，難於有效果地抑制此問題。 本發明係爲了解決此種問題所完成者，其目的在於提 供：針對結晶方位爲<1〇〇>的砂晶圓或<11〇>的矽晶圓， 藉由規定支撐晶圓的位置，使幫助斷層進展之應力（剪斷 應力）成爲最小，來抑制斷層的成長，得以達成熱處理中 之矽晶圓的良率之大幅提昇的矽晶圓之支撐方法，及此方 法之實施所使用的熱處理治具、以及使用此等方法、治具 可以獲得之高品質的熱處理晶圓。 本發明人爲了達成前述目的，重複進行檢討。其結果 -6 - 200834800 發現到：針對結晶方位爲< 11 〇>的矽晶圓或< 1 〇〇>的矽晶 圓，基於依據其圓周方向的位置，幫助斷層之進展的剪斷 應力大爲不同，及適當地規定支撐晶圓的位置（支撐區域） ，可以將前述剪斷應力抑制爲低應力，能夠抑制斷層的成 長、進展。 本發明係基於此種發現所完成者，其要旨爲：下述 (1)之矽晶圓之支撐方法、（2)之熱處理治具、及（3)之熱處 理晶圓。 (1)一種矽晶圓之支撐方法，其特徵爲：在將結晶方 位爲<100>的矽晶圓或<1 10>的矽晶圓予以熱處理時，在 < 1 1 0>矽晶圓之情形時，以該矽晶圓的中心點及從該點朝 與矽晶圓的表面平行之<1〇〇>的方向爲基準，於位於40°〜 6 0°之範圍的扇形的晶圓面，及以90°週期將前述扇形的晶 圓面予以旋轉之該晶圓面來支撐矽晶圓的背面，於< 1 00> 晶圓之情形時，以朝<1 1〇>之方向爲基準，於位於40°〜60 °之範圍的扇形的晶圓面，及以90°週期將前述扇形的晶圓 面予以旋轉之該晶圓面來支撐矽晶圓的背面。 此處，所謂「位於40°〜60°之範圍的扇形晶圓面」， 係指以晶圓的中心點爲扇形之頂點，具有表示前述4 0 °方 向之半徑與表示60°方向之半徑，以晶圓的外周爲扇形的 弧狀部分之扇形的晶圓面。將此扇形的晶圓面設爲支撐晶 圓的位置的一部分。另外，所謂「40°〜60°」可以是對於 前述基準，爲正方向（此處，將反時鐘旋轉方向設爲正方 向）、反方向之任何一種。 200834800 前述所謂「以90°週期將前述扇形的晶圓面予以旋轉 之該晶圓面」，係表示用以支撐晶圓之其它位置者。即將 前述扇形的晶圓面在圓周方向予以旋轉了 90°(移動）之該扇 形的晶圓面設爲支撐位置。以90°週期予以旋轉（即使正方 向或反方向各90°地移動），例如即使是正反之任何一個方 向，如將位於40°〜60°的範圍之扇形的晶圓面予以4次移 動時，成爲與最初的40°〜60°之範圍重疊。即可以將幫助 斷層進展之剪斷應力抑制得低些的晶圓支撐位置（區域）成 爲4處。另外，本發明之支撐方法中，通常係於此等4處中 的3處來支撐晶圓。 (2) —種以支撐結晶方位爲<100>的矽晶圓或<1 1〇>的 矽晶圓的背面之方式所構成的矽晶圓之熱處理治具，其特 徵爲具備：支撐構件，該支撐構件係在< 1 1 〇>晶圓之情形 時，以該矽晶圓的中心點及從該點朝與矽晶圓的表面平行 之<100>的方向爲基準，於位於40。〜60。之範圍的扇形的 晶圓面，及以9 0 °週期將前述扇形的晶圓面予以旋轉之該 晶圓面來支撐砂晶圓，於< 1 〇 〇 >晶圓之情形時，以朝 <1 1〇>之方向爲基準，於位於40。〜60。之範圍的扇形的晶 圓面，及以90°週期將前述扇形的晶圓面予以旋轉之該晶 圓面來支撐。 (3) —種熱處理晶圓，係結晶方位爲<1〇〇>之矽晶圓或 <1 1〇>之熱處理晶圓，其特徵爲：在 10>晶圓之情形時 ，以該矽晶圓的中心點及從該點朝與矽晶圓的表面平行之 <1 00>的方向爲基準，於位於4〇。〜60。之範圍的扇形的晶 -8 - 200834800 圓面，及以90°週期將前述扇形的晶圓面予以旋轉之該晶 圓面被支撐，且於<100>晶圓之情形時，以朝<1 1〇>之方 向爲基準，於位於4 0 °〜6 0 °之範圍的扇形的晶圓面，及以 90°週期將前述扇形的晶圓面予以旋轉之該晶圓面被支撐 ，且被施以熱處理。 如依據本發明之矽晶圓之支撐方法，可使支撐結晶方 位爲<1 〇〇>之矽晶圓或<1 10>之矽晶圓的背面予以熱處理 時中之幫助斷層的進展之應力（剪斷應力）降低，抑制斷層 的成長，得以使施以熱處理之矽晶圓的良率大幅提昇。 另外，此支撐方法，使用本發明之矽晶圓之熱處理治 具可以容易地實施，可以提供：斷層少’特別是不存在巨 大斷層之高品質的本發明之矽晶圓。 【實施方式】 以下，針對本發明之矽晶圓之支撐方法、熱處理治具 、及藉此所獲得之熱處理晶圓予以具體地說明。 本發明之矽晶圓之支撐方法’係如前述，爲一種在將 結晶方位<1〇〇>的矽晶圓或<110>的矽晶圓予以熱處理時 ，在< 1 1 0>矽晶圓之情形時，以該矽晶圓的中心點及從該 點朝與矽晶圓的表面平行之<100>的方向爲基準，於位於 4 0。〜6 0。之範圍的扇形的晶圓面，及以9 0 °週期將前述扇形 的晶圓面予以旋轉之該晶圚面來支撐矽晶圓的背面，於 < 1 〇 〇 >晶圓之情形時’以朝< 1 1 〇 >之方向爲基準，於位於 4 0。〜6 0。之範圍的扇形的晶圓面，及以9 0 °週期將前述扇形 200834800 的晶圓面予以旋轉之該晶圓面來支撐矽晶圓的背面之方法 〇 於實施此矽晶圓之支撐方法時，所謂熱處理，係指使 用縱型熱處理艇之熱處理、可以顯著縮短熱處理時間之 RTA處理、單片式磊晶成長、SOI熱處理等。在此等處理 工程中，雖係藉由支撐構件來接觸支撐矽晶圓的背面之狀 態下進行熱處理，例如在邊緣部附近支撐晶圓之情形時， 如比較晶圓的中心附近與邊緣部附近時，藉由來自爐壁的 輻射所給予之熱能不同，特別是於昇溫處理中或降溫處理 中，無法避免在晶圓面內產生溫度差ΔΤ(ΔΤ= | Tc-Te | : Tc係表示晶圓中心的溫度，Te係表示晶圓邊緣的溫度）。 基於此溫度差ΔΤ，熱應力因而產生，在晶圓與支撐 部的接觸點中，會幫助晶圓內所產生的斷層之成長、進展 。即成爲斷層的成長、進展的驅動力。此熱應力，在載置 於爐內的晶圓支撐部之晶圓的間Pp、昇溫、降溫之速度一 改變時，晶圓面內的溫度差ΔΤ會改變，所以隨之改變。 如此在施以熱處理時，矽晶圓內所產生的熱應力，雖 作用爲使斷層成長、進展，引起偏離變形（剪斷變形）之剪 斷應力，但是，此剪斷應力係如下述般，依據在晶圓的圓 周方向的位置而大爲不同。 在矽晶圓中所產生的前述斷層，係於矽結晶的（1 1 1) 面上朝3個之[110]方向運動。矽結晶存在有4個等效之 (1 1 1)面，全部可以考慮爲1 2各滑動系統，彼等可以彙集 爲幾個滑動系統。所彙集的滑動系統之數目，雖依據晶圓 -10 - 200834800 的結晶方位而不同，但是例如在面方位爲< 1 〇〇>之矽晶圓 的情形時，考慮5個滑動系統，即對於5個方向之分解剪斷 應力（分解爲滑動面上的滑動方向之應力）即可。 因此，藉由有限元素法，首先求得晶圓面內中之主應 力成分，接著，藉由分解爲滑動方向，來求得各滑動進展 之各方向中的分解剪斷應力。 第2圖針對直徑3 00mm、結晶方位<1 00>之矽晶圓，藉 由有限元素法來求得已施以熱處理之情形的升溫中之晶圓 外周部的各點中之最大的分解剪斷應力者。如前述般，分 解剪斷應力，雖係分解爲產生滑動時之滑動面上的滑動方 向之應力，圖中，將所算出的値記爲最大分解剪斷應力， 意味作爲於結晶方位<10 〇>之矽晶圓外周部附近的特定位 置中，個別作用之幾個分解剪斷應力所組合的結果所獲得 的値。 第2圖中，橫軸係以晶圓的中心點及從該點朝向與矽 晶圓的表面平行之<1 1〇>的方向爲基準，以角度（°)表示之 晶圓外周位置。〇°係表示朝向前述<11 〇>之基準方向和晶 圓的外周部交差之位置（基準位置）。90°係於將晶圓水平放 置，且0°(基準位置）在近身側之情形時，表示晶圓的外周 部之最右端位置，-9 0°係表示外周部的最左端位置。 如第2圖所示般，最大分解剪斷應力，在0°(基準位置） 成爲極大，從該位置分開45 °之位置成爲極小。極小時之 應力成爲在〇°之應力的1/2程度。同圖中，雖表示晶圓的 半周（-90°〜90°)但是在剩餘的半周中也相同，分解剪斷應 • 11 - 200834800 力成爲極大的位置（角度）與成爲極小的位置（角度），都是 以90°週期出現。 另外，依據熱處理條件的不同，最大分解剪斷應力的 前述極大値、極小値、彼等的出現位置（晶圓外周部位置） 並不改變。此在以下敘述的結晶方位< 1 1 0>之矽晶圓中也 相同。 第3圖係針對直徑300mm、結晶方位<1 10>之矽晶圓， 同樣地藉由有限元素法來求得晶圓外周部位置中之最大分 解剪斷應力者。圖示之最大分解剪斷應力係與結晶方位 <1〇〇>的晶圓之情形相同，爲作爲作用於結晶方位<11〇> 之矽晶圓的幾個分解剪斷應力之組合的結果所獲得之値。 滑動系統與結晶方位<1 〇〇>之矽晶圓的情形不同，最 大分解剪斷應力的曲線與結晶方位<1〇〇>的晶圓之情形不 同。另外，第3圖中，橫軸係表示從90°更爲擴展爲晶圓的 全周（-90° 〜270°)。 第3圖中，橫軸係以晶圓的中心點及從該點朝向與矽 晶圓的表面平行之<1〇〇>的方向爲基準，且以角度（°)所表 示之晶圓外周部位置，〇°係表示基準位置。 如第3圖所示般，最大分解剪斷應力係在基準位置（0°) 的附近（-15°〜15°之範圍）成爲極大。另外’此結晶方位爲 <11 〇>之晶圓的情形時，在從基準位置分開5〇°之位置（-50° 、50°)處，最大分解剪斷應力成爲極小，表示在基準位置 附近的應力之1/2弱之値。 由第3圖可以明白，在結晶方位< 1 1 〇>之晶圓的情形時 -12- 200834800 位 的置 大位 極之 爲小 成極 力爲 應成 斷， ¾面 解方 分一 大另 最 。 ， 現 度 角 係 \ly 度 角 出初 期最 週， ο 般 9 f 以示 係圖 {如 ill於-50之位置’弟一個爲50°(因此，最初與第二個的間 隔爲1〇〇°)，第三個出現在130°(第二個與第三個之間隔爲 80°)之位置。其下一個（第4個）爲230°，結果，成爲極小的 位置（角度）係成爲1〇〇°與80°之非正規之重複。 針對本發明之晶圓之支撐方法，其設爲：在<11〇>矽 晶圓之情形時，以該矽晶圓的中心點及從該點朝與矽晶圓 的表面平行之<1〇〇>的方向爲基準，於<100>晶圓之情形 時，以該矽晶圓的中心點及從該點朝< 1 1 0>之方向爲基準 ，個別以位於40°〜60°之範圍（即-40°〜-60°之範圍，或40° 〜60°之範圍）的扇形的晶圓面來支撐矽晶圓的背面之理由 ，係在於：藉由於前述最大分解剪斷應力成爲極小的位置 ，或表示接近其之値的位置來支撐晶圓，可以將作用於晶 圓與支撐部的接觸點所產生的斷層之最大分解剪斷應力極 力地壓低，以控制斷層的成長、進展。 在結晶方位<1〇〇>之矽晶圓的情形時，最大分解剪斷 應力成爲極小的位置係在-45°或45°，含於前述規定範圍（-40。〜-60。，或40。〜60。）內。即前述之40°〜60°之範圍，係 相當於最大分解剪斷應力成爲極小的位置’或表示接近其 之値的位置。另外，如係在前述扇形的晶圓面內’任何一 個位置都在40°〜60°之範圍。 因此，如以此扇形的晶圓面來支撐晶圓’則可以將最 大分解剪斷應力抑制在極小値或接近其之値。支撑晶111的 -13- 200834800 位置，如在前述扇形的晶圓面內，可以是任意的位置（區 域），也可以在扇形的晶圓面之整面來支撐。 同樣地，針對結晶方位<11 0>之矽晶圓，最大分解剪 斷應力成爲極小之位置（-50°、50°)係包含於前述規定範圍 (-40°〜-60°、40°〜60°)內。即此規定範圍係相當於最大分 解剪斷應力成爲極小之位置，或表示接近其之値的位置。 因此，即使針對結晶方位<100>、<11〇>之任何一種 的矽晶圓，在< 1 1 〇>晶圓之情形時，以該矽晶圓的中心點 及從該點朝與矽晶圓的表面平行之<100>的方向爲基準， 於位於40°〜60°之範圍的扇形的晶圓面，於<100>晶圓之 情形時，以朝<11 〇>之方向爲基準，於位於40°〜60°之範 圍的扇形的晶圓面來支撐時，可以將作用於斷層之最大分 解剪斷應力抑制得很低。 另外，關於本發明之晶圓支撐方法，在<110>晶圓、 < 1 1 0>晶圓之任何一種情形時，都將矽晶圓之其它的支撐 位置設爲以90°週期來旋轉前述扇形的晶圓面之理由，同 樣地，係在於：藉由於最大分解剪斷應力成爲極小的位置 ，或表示接近其之値的位置來支撐晶圓’可以將作用於斷 層之最大分解剪斷應力極力地壓低’以控制斷層的成長、 進展。 在結晶方位<100>的矽晶圓中，40°〜60°之範圍，即· 40。〜-60。之範圍，或40°〜60°之範圍中，例如將對於基準 位置（〇。），位於正方向之4 0 °〜6 0 °之範圍於正方向以9 0 °週 期予以旋轉之範圍’係成爲130°〜150°，進而成爲220°〜 200834800 240°。另一方面，最大分解剪斷應力成爲極小的位置’在 45°之後爲135°，下一個爲225°，各個係包含於前述規定範 圍（130。〜150。、220 〜240。）。 另外，關於結晶方位<11 〇>之矽晶圓，係如第3圖所示 般，最大分解剪斷應力成爲極小之位置，在50°之後爲130 °，下一個爲230°，其中之130°雖在規定範圍（13〇°〜150°) 之下限，但是，130°、23 0 °之任何一個都包含在（130°〜 150。、220°〜240°)。即結晶方位<100>、<1 1〇>之任何一種 矽晶圓，彼等之規定範圍係相當於最大分解剪斷應力成爲 極小之位置，或表示接近其之値的位置。 因此，關於結晶方位<100>、<110>之任何一種的矽 晶圓，如設爲在將前述扇形的晶圓面以90°週期予以旋轉 之該晶圓面來支撐時，同樣地，可以將作用於斷層之最大 分解剪斷應力壓低。支撐晶圓之位置，如係以前述90°週 期來旋轉之晶圓面內，可以是任意的位置（區域）’也可以 在前述90°週期予以旋轉之晶圓面的整面來支撐。 此處，關於結晶方位<1〇〇>、<11〇>之矽晶圓’如表 示更佳之支撐位置時，則如下述。 結晶方位<1〇〇>的矽晶圓之更佳支撐位置’如參照第2 圖時，係爲：-4545°之範圍（即-50°〜-40°之範圍）、45°±5° 之範圍（40°〜50°之範圍），進而將此45°d:5°之範圍於正方向 以9 0°週期予以旋轉之135°±5°之範圍（130°〜140°之範圍）、 及22 5°±5°之範圍（220°〜230°之範圍）。 即結晶方位< 1 〇〇>的矽晶圓之更佳支撐位置’係以該 -15- 200834800 矽晶圓的中心點及從該點朝向與矽晶圓的表面平行之 <1 10>的方向爲基準，位於45°±5°之範圍的扇形之晶圓面 ，及將前述扇形的晶圓面以90°週期予以旋轉之該晶圓面 。如前述般，所謂「45。±5。」，係對於基準可以是正方向 、反方向。另外，以前述之90°週期予以旋轉之方向’也 可以是正反方向之任何一種。 另一方面，結晶方位<1 10>的矽晶圓之更佳支撐位置 ，參照第3圖，如以晶圓圓周方向的角度來表示最大分解 剪斷應力成爲極小之位置時，係以該矽晶圓的中心點及從 該點朝向與矽晶圓的表面平行之<1〇〇>的方向爲基準（即以 〇°爲基準），位於50°±5°之範圍的扇形之晶圓面，及130°±5° 之範圍的扇形之晶圓面。結晶方位< 1 1 〇>之晶圓中，成爲 極小之位置（角度）爲100°與80°之非正規之重複，於50°±5° 之後成爲極小之位置（角度）係成爲130°(50° + 80°)。另外， 所謂「50°±5°」，係對於基準可以是正方向、反方向之任 何一種。 因此，如具體地表示結晶方位<11 〇>之矽晶圓中之更 佳支撐位置時，對於基準，爲50°±5' 130°±5°、·130°±5°( 相同於230°±5°)。 在將結晶方位<1〇〇>或<1 1〇>之矽晶圓予以熱處理時 ，如於前述之更佳支撐位置來支撐矽晶圚的背面時，則成 爲在作用於晶圓與支撐部的接觸點所產生的斷層之最大分 解剪斷應力成爲極小之位置，或表示極爲接近其之値的位 置來支撐晶圓，可以更有效果地抑制斷層的成長、進展。 -16- 200834800 第4圖係針對本發明之矽晶圓之支撐方法的實施形態 之說明圖’舉例表示以3點來支撐結晶方位<1〇〇>之矽晶圓 的情形。作爲對象之矽晶圓的結晶方位係如同圖中所示。 矽晶圓7係被載置於排列設置在支撐艇的支柱（未圖示 出）之晶圓支撐部4。於晶圓7面畫上斜線之範圍（斜線部） 係本發明所規定之支撐位置的範圍，分別表示：以矽晶圓 的中心點及從該點朝向與矽晶圓的表面平行之< 1 i 0>的方 向（同圖中以虛線所示之方向）爲基準，位於40。〜60。之範 圍的扇形的晶圓面，及以90。週期將前述扇形的晶圓面予 以旋轉之該晶圓面。 如第4圖所示般，支撐晶圓之3處的晶圓支撐部4，都 是位於本發明中所規定之支撐位置（斜線部）的範圍內。 第5圖係針對同樣本發明之矽晶圓之支撐方法的其它 實施形態的說明圖，且是以3點來支撐結晶方位< 1 1 〇>之矽 晶圓的情形。將矽晶圓的結晶方位表示於同圖中。 矽晶圓7面的斜線部係本發明中所規定之支撐位置的 範圍，如同圖所示般，支撐晶圓之3處的晶圓支撐部4，都 是在本發明中所規定的支撐位置之範圍內。 前述第4、5圖所示之實施形態，都是以3點來支撐晶 圓之例子’通常採用此3點支撐方式。但是，並不限定於 此，在本發明之支撐方法中，也可以採用以4點支撐之方 式的支撐艇。 如以上說明般，矽晶圓的支撐位置，如以本發明之砂 晶圓之支撐方法所規定般，在< 1 1 0 >晶圓之情形時，以砍 -17- 200834800 晶圓的中心點及從該點朝與矽晶圓的表面平行之<100>的 方向爲基準，於位於40°〜60°之範圍的扇形的晶圓面內， 及以90°週期將前述扇形的晶圓面予以旋轉之該晶圓面內 ，於<100>晶圓之情形時，以朝<1 10>之方向爲基準，於 位於40°〜60°之範圍的扇形的晶圓面內，及以90°週期將前 述扇形的晶圓面予以旋轉之該晶圓面內時，與支撐位置在 此等範圍外之情形相比，最大可以降低分解剪斷應力5 0% 。藉此，可以抑制斷層的成長、進展，且能大幅提昇熱處 理時中之矽晶圓的良率。 本發明之矽晶圓之熱處理治具，係具備支撐構件之熱 處理治具，該支撐構件係如前述般，爲一種支撐結晶方位 <100>或<1 10>之矽晶圓的背面所構成之熱處理治具，在 <1 1 〇>晶圓之情形時，以矽晶圓的中心點及從該點朝與矽 晶圓的表面平行之<100>的方向爲基準，於位於40°〜60° 之範圍的扇形的晶圓面，及以90°週期將前述扇形的晶圓 面予以旋轉之該晶圓面來支撐矽晶圓，於< 1 〇〇>晶圓之情 形時，以朝<11 0>之方向爲基準，於位於40°〜60°之範圍 的扇形的晶圓面，及以90°週期將前述扇形的晶圓面予以 旋轉之該晶圓面來支撐矽晶圓。 此熱處理治具在使用縱型熱處理艇之熱處理之外’於 施行R T A處理、單片式磊晶成長、S ΟI熱處理（貼合處理） 等之處理時，可以作成支撐結晶方位<100>或10>之矽 晶圓的晶圓背面之熱處理治具來使用。 此處所謂「支撐構件」’係指接觸支撐矽晶圓之構件 -18- 200834800 、及其所附帶之構件。例如，在前述第1圖所示之批次式 縱型熱處理爐所使用之熱處理治具（支撐艇1)之情形時’ 爲接觸支撐矽晶圓之晶圓支撐部4 ;及排列設置有此晶圓 支撐部4之支柱3。 以結晶方位<1〇〇>或<11〇>之矽晶圓爲對象，在〈no〉 晶圓之情形時，以晶圓的中心點及從該點朝與矽晶圓的表 面平行之<100>的方向爲基準，另外，於<1〇〇>晶圓之情 形時，以該矽晶圓的中心點及從該點朝< 11 〇>之方向爲基 準，個別於位於4 0 °〜6 0 °之範圍的扇形的晶圓面，及以9 0 ° 週期將此扇形的晶圓面予以旋轉之晶圓面（將此等之晶圓 面於以下也稱爲「本發明所規定之支撐區域」或單單稱爲 「規定支撐區域」）來支撐矽晶圓的理由，係如前述般， 爲了想要將作用於晶圓及支撐部的接觸點所產生的斷層之 最大分解剪斷應力壓低，以抑制斷層的成長、進展。另外 ，晶圓的支撐位置如在本發明所規定的支撐區域內，可以 是任意的位置或區域，也可以是規定支撐區域整體。 以下說明具備此種可以支撐晶圓之支撐構件的熱處理 治具之實施形態。 於前述第4或5圖中，支撐矽晶圓7之晶圓支撐部4，係 在畫以斜線之本發明所規定的支撐區域支撐晶圓，來構成 本發明之熱處理治具的支撐構件者。在此情形時，採用於 3處支撐晶圓之3點支撐方式。 第6圖係模型地表示在縱型熱處理爐所使用之4點支撐 的熱處理治具中之支撐構件的重要部位圖。此熱處理治具 -19- 200834800 係如第1圖所舉例表示之水平地支撐晶圓，於縱方向可以 收容幾段之多段構成的熱處理治具，第6圖係只是其中之 任意一段的平面圖。第6(a)〜（〇圖係表示以規定支撐區域 來支撐矽晶圓之狀態。（d)及（e)係能以規定支撐區域來支 撐晶圓之支撐構件（支撐圓盤）。 在縱型熱處理爐所使用之熱處理治具中，與3點支撐 、4點支撐無關，需要至少設置有一處可以將矽晶圓插入 熱處理治具內之開口部，第6(a)〜（d)圖所示之熱處理治具 中，都是有顧慮及此。 於第6(a)圖所示之熱處理治具中，支撐構件係藉由： 4根的支柱8及安裝於此等支柱8之4根的延長臂9所構成。 矽晶圓7係從圖中以內部露白之箭頭所示之方向被插 入熱處理治具內，且被以4根延長臂9所接觸支撐。於矽晶 圓7面賦予符號 S所示之一點虛線的扇形區域，如爲 < 1 1 〇>晶圓的情形時，以該矽晶圓7的中心點及從該點朝與 矽晶圓的表面平行之<1〇〇>的方向爲基準，於<:1〇0>晶圓 之情形時，以朝< 1 1 〇 >之方向（任何一種’都於同圖中以虛 線所示之方向）爲基準，個別位於4 0 °〜6 0 °之範圍（即-4 0 ° 〜-60°之範圍，或40°〜60°之範圍）的扇形的晶圓面，及以 90°週期將前述扇形的晶圓面予以旋轉之該晶圓面（具體而 言，位於-130°〜-150°之範圍，或130°〜150°之範圍的扇形 之晶圓面）。如圖所示般，矽晶圓7係在此規定支撐區域被 支撐，作用於斷層之最大分解剪斷應力被壓低，斷層的進 展受到抑制。 -20- 200834800 於第6(b)圖所示之熱處理治具中，支撐構件係藉由： 4根的支柱8;及安裝於其中之2根支柱8的2根延長臂9所構 成。於沒有安裝有延長臂9之2根支柱8，係設置有用以支 撐晶圓之溝（支柱溝）。 被插入熱處理治具內之矽晶圓7，係如圖示般，藉由2 根延長臂9與個別設置於2根支柱8之支柱溝’被以賦予符 號S所示之規定支撐區域所支撐。如使用具有如此構成之 支撐構件的熱處理治具，可以將作用於斷層之最大分解剪 斷應力壓低，能夠抑制斷層的進展，並且可以少許簡化熱 處理治具，能夠小型化。 於第6(c)圖所示之熱處理治具中，支撐構件係與（b)圖 所示之熱處理治具相同，雖藉由4根的支柱8、8a(於其中2 根的支柱8設置有支柱溝）與2根的延長臂10所構成，但是 延長臂10與其所設置之2根支柱8a的配置有變更。即2根 支柱8a係被配置爲個別位於晶圓7的兩側，延長臂10延伸 至晶圓的插入口側。進而，如 A-A視圖所示般，於延長 臂1 0的前端，形成有用以支撐晶圚的背面之圓柱狀的突起 1卜 如圖所示般，插入熱處理治具內之矽晶圓7係藉由： 設置於2根支柱8之支柱溝；及形成於延長臂10之前端的突 起11，以賦予符號S所示之規定支撐區域所被支撐。設置 有突起1 1係爲了使延長臂10在規定支撐區域以外之區域中 ，不與矽晶圓7接觸。 如使用具有此種構成之支撐構件的熱處理治具，可以 -21 - 200834800 抑制斷層的進展，並且矽晶圓對熱處理治具之插入變得容 易，另外，可以使熱處理治具小型化。 第6(d)圖所示之支撐構件爲支撐圓盤12。於此支撐圓 盤1 2的表面之4處形成有能以本發明所規定的支撐區域來 支撐晶圓之圓柱狀的突起14。另外，於支撐圓盤12形成有 可以載有矽晶圓之晶圓移載臂的進行及後退成爲可能之缺 口溝1 3。另外，於保持此支撐圓盤1 2上，可以採用於支柱 φ 設置溝，於該溝插入支撐圚盤1 2來保持等之方法。 插入具備此種支撐構件之熱處理治具內的矽晶圓（未 圖示出），係藉由形成於支撐圓盤12上之圓柱狀的突起14 而於規定支撐區域被支撐，所以在熱處理時，容易產生於 晶圓之斷層的進展受到抑制。 第6(e)圖所示之支撐構件也是支撐圓盤15，於其表面 形成有形狀與本發明所規定的晶圓之支撐區域整體一致的 凸狀之支撐部1 6。 • 如使用具備此支撐構件之熱處理治具，作用於矽晶圓. 之熱應力受到分散，斷層抑制效果得以提升。另外，在作 爲磊晶成長中之感應器使用之情形時，於晶圓背面與感應 器間部分地形成空間部，滯留在晶圓背面的氣體之排出效 果提高，也可以期待自動摻雜減少的防止效果。 作爲支撐構件之理想材質，可舉：石英、單結晶矽、 多結晶矽、碳化矽、含浸矽碳化矽等。支撐構件的材質、 形狀等，可以因應對象工程之熱環境來適當選擇。 本發明之熱處理晶圓，係如前述般，爲一種結晶方位 -22- 200834800 <100>或<110>之矽晶圓，在<11〇>晶圓之情形時 晶圓的中心點及從該點朝與矽晶圓的表面平行5 方向爲基準，於位於40°〜60°之範圍的扇形的晶 以90°週期將前述扇形的晶圓面予以旋轉之該晶 撐，於<100>晶圓之情形時，以朝<110>之方向 於位於40°〜60°之範圍的扇形的晶圓面，及以90° 述扇形的晶圓面予以旋轉之該晶圓面來支撐，且 熱處理之晶圓。 此處所爲之熱處理，係指：使用縱型熱處理 理、RTA處理、單片式磊晶成長、SOI熱處理等 本發明之熱處理晶圓，外觀上與以以往的方 ，且已被施以熱處理之矽晶圓並無法辨識差異。 發明之熱處理晶圓，係如前述般以所規定的支撐 撐，且已被施以熱處理者，如前述般，熱處理時 圓與支撐部之接觸點所產生的斷層之最大分解剪 壓低，其結果爲，斷層的成長、進展受到抑制。 因此，與以以往的方法所支撐，且施以熱處 圓比較，本發明之熱處理晶圓具備：斷層少，特 在有巨大的斷層之特徵。因此，如使用此熱處理 有能使裝置製造時之良率提升的優點。 [實施例] (實施例υ 第7圖係表示於本發明之實施例中，於砍晶 ，以該矽 :<100〉的 圓面，及 圓面來支 爲基準， 週期將前 被已施以 艇之熱處 〇 法所支撐 但是，本 區域所支 作用於晶 斷應力被 理之矽晶 別是不存 晶圓，具 圓賦予斷 -23- 200834800 層的起點之位置圖。於實施例1中，係針對直徑200mm、 結晶方位<1〇〇>之矽晶圓，如第7(a)圖所示般，於基準位 置（〇°)附近的a點（圖中表示爲al)、及從a點起90°週期的 位置（表示爲a2)賦予斷層的起點（例子1)。 另外，於從基準位置（0°)起在圓周方向位於45°之位置 的b點（表示爲bl)、及從b點90°週期的位置（表示爲b2) 同樣賦予斷層的起點（例子2)。賦予例子2之斷層起點的位 置（bl、b2)，係相當於本發明所規定之晶圓支撐位置。另 外，斷層之起點的賦予，係藉由使用維氏硬度計以1公斤 重的荷重，於晶圓的最外周部的表面敲擊壓痕來進行。 對此等矽晶圓施以熱處理後，測量以a點、及從a點 起90°週期之位置爲起點所產生、成長的斷層之長度的最 大値。同樣地，測量以b點、及從b點起90°週期之位置 爲起點之斷層之長度的最大値。 表1係表示例子1及例子2中之最大斷層長度的平均。 表1 例子 斷層起點的位置 斷層長度(平均） 1 a點、及從a點起90°週期之位置 12mm 2 b點、及從b點起90°週期之位置 6mm 3 c點、及從c點起90°週期之位置 12mm 4 d點、及從d點起90°週期之位置 6mm 例子1中之平均斷層長度爲1 2mm，相對於此，例子2 中之平均斷層長度爲6inm，於本發明所規定之晶圓支撐位 -24- 200834800 置賦予斷層起點之例子2中，知道可以降低斷層長度爲例 子1的一半。此可推測爲在例子2中，如前述般，最大分解 剪斷應力被壓低，斷層的成長受到抑制所導致。 (實施例2) 在實施例2中，針對第7(b)圖所示之直徑200mm、結 晶方位< 1 1 〇>之矽晶圓，與實施例1的情形相同，於基準位 置（〇°)附近的c點（圖中表示爲cl)、及從c點起90°週期之 位置（表示爲c2)賦予斷層之起點(例子3)。 另外，於從基準位置（〇°)起於圓周方向位於45°之位置 的d點（表示爲dl)、及從d點起90°週期之位置（表示爲 d2)同樣賦予斷層之起點（例子4)。賦予例子4之斷層起點 的位置（d 1、d 2 )，係相當於本發明所規定之晶圓支撐位置 〇 將其測定結果一倂表示於前述表1。 例子3中之平均斷層長度爲1 2mm，相對於此，例子4 中之平均斷層長度爲6mm，在結晶方位<11 〇>之矽晶圓中 ，於本發明所規定之晶圓支撐位置賦予斷層起點之情形時 ，推測斷層的成長受到抑制。 [產業上之利用可能性] 本發明之矽晶圚之支撐方法，係規定在縱型熱處理爐 內之熱處理時之晶圓之支撐位置的方法，藉此’針對結晶 方位<100>或<110>之矽晶圓，可以使幫助以晶圓及支撐 -25- 200834800 部的接觸點爲起點所產生之斷層的進展之剪斷應力降低， 能抑制斷層的成長，可以大幅提升施以熱處理之矽晶圓的 良率。另外’本支撐方法可以使用本發明之矽晶圓之熱處 理治具容易地實施。 藉由此等支撐方法、熱處理治具所獲得之矽晶圓，斷 層少，不存在特別巨大的斷層，屬高品質。 因此’本發明之矽晶圓之支撐方法、熱處理治具及熱 φ 處理晶圓，可以廣泛地使用於結晶方位<100>、<11〇>之 矽晶圓、及使用其裝置的製造。 【圖式簡單說明】 第1圖係表示縱型熱處理爐所使用之半導體矽基板用 之支撐艇的構成例圖。 第2圖係表示針對直徑3 00mm、結晶方位<1〇〇>之矽晶 匱1 ’晶圓外周部之各位置中之最大分解剪斷應力圖。 馨 第3圖係表示針對直徑3 0 0 m m、結晶方位< 1 1 〇 >之Ϊ夕晶 ® ’晶圓外周部之各位置中之最大分解剪斷應力圖。 第4圖係本發明之實施形態的說明圖，爲舉例表示以3 _占支撐結晶方位< 1 0 0 >之砍晶圓之情形圖。 第5圖係本發明之其它實施形態的說明圖，爲舉例表 示以3點支撐結晶方位< 1 1 〇〇>之矽晶圓之情形圖。 第6圖係模型地表示縱型熱處理爐所使用之4點支撐的 熱處理治具中之支撐構件的重要部位圖。 第7圖係表示於實施例中，於矽晶圓賦予斷層的起點 -26- 200834800 ，（b)係結晶方位 之位置圖，（a)係結晶方位<100>之晶 <1 1 〇>之晶圓的情形。 【主要元件符號說明】 1 :支撐艇 2 :開口部 3 :支柱 4 :晶圓支撐部 5 :上部頂板 6 :下部頂板 7 :矽晶圓 8 :支柱 9 :延長臂 1 0 :延長臂 1 1 :突起 1 2 :支撐圓盤 13 :缺口溝 14 :突起 15 :支撐圓盤 1 6 ·支撐部 -27-

Claims (1)

  1. ,200834800 十、申請專利範園 1. 一種矽晶圓之支撐方法，其特徵爲： 將結晶方位爲<1〇〇>的矽晶圓或〈"(^的矽晶圓 熱處理時，在<1 10>矽晶圓之情形時，以該矽晶圓的 點及從該點朝與矽晶圓的表面平行之<1〇〇>的方向爲 ，於位於40°〜60。之範圍的扇形的晶圓面，及以90°週 前述扇形的晶圓面予以旋轉之該晶圓面來支撐矽晶圓 φ 面，於<1〇〇>晶圓之情形時，以朝<1 1〇>之方向爲基 於位於40°〜60°之範圍的扇形的晶圓面，及以90°週期 述扇形的晶圓面予以旋轉之該晶圓面來支撐矽晶圓的 〇 2. —種矽晶圓之熱處理治具，係以支撐結晶方 <100>的矽晶圓或<110>的矽晶圓的背面之方式所構 矽晶圓之熱處理治具，其特徵爲： 具備：支撐構件，該支撐構件係在<1 10>晶圓之 Φ 時，以該矽晶圓的中心點及從該點朝與矽晶圓的表面 之<100>的方向爲基準，於位於40°〜60°之範圍的扇 晶圓面，及以9 0 °週期將前述扇形的晶圓面予以旋轉 晶圓面來支撐晶圓，於<100>晶圓之情形時，以朝< 之方向爲基準’於位於40°〜60°之範圍的扇形的晶圓 及以90°週期將前述扇形的晶圓面予以旋轉之該晶圚 支撐。 3 · —種熱處理晶圓，係結晶方位爲< 1 〇 〇 >之矽晶 <11〇>之熱處理晶圓，其特徵爲： 予以 中心 基準 期將 的背 準， 將前 背面 位爲 成的 情形 平行 形的 之該 1 1 0> 面， 面來 圓或 -28- 200834800 在<11 0>晶圓之情形時，以該矽晶圓的 點朝與矽晶圓的表面平行之<100>的方向爲 40°〜60°之範圍的扇形的晶圓面，及以90° 形的晶圓面予以旋轉之該晶圓面被支撐，i 之情形時，以朝<1 1〇>之方向爲基準，於位 範圍的扇形的晶圓面，及以90°週期將前述 予以旋轉之該晶圓面被支撐，且被施以熱處 中心點及從該 基準，於位於 週期將前述扇 、於< 1 0 0 >晶圓 於 4 0。〜6 0。之 扇形的晶圓面 理。 -29-
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