WO2005031843A1 - 熱処理装置及び基板の製造方法 - Google Patents

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WO2005031843A1
WO2005031843A1 PCT/JP2004/014071 JP2004014071W WO2005031843A1 WO 2005031843 A1 WO2005031843 A1 WO 2005031843A1 JP 2004014071 W JP2004014071 W JP 2004014071W WO 2005031843 A1 WO2005031843 A1 WO 2005031843A1
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WO
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substrate
heat treatment
support
silicon oxide
oxide film
Prior art date
Application number
PCT/JP2004/014071
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English (en)
French (fr)
Inventor
Iwao Nakamura
Naoto Nakamura
Sadao Nakashima
Ryota Sasajima
Original Assignee
Hitachi Kokusai Electric Inc.
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Publication date
Application filed by Hitachi Kokusai Electric Inc. filed Critical Hitachi Kokusai Electric Inc.
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    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02112—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
    • H01L21/02123—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon
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    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/324—Thermal treatment for modifying the properties of semiconductor bodies, e.g. annealing, sintering

Definitions

  • the present invention relates to a heat treatment apparatus for heat treating a semiconductor wafer, a glass substrate, and the like, and a method for manufacturing a substrate.
  • a heat treatment apparatus of this type when heat treatment is performed on a substrate, the heat treatment is performed while the substrate is supported by a boat, a holder, a susceptor, or the like (hereinafter, referred to as a support). Since the heat treatment of the substrate is performed at a high temperature of, for example, 1000 ° C. or more, a heat-resistant material such as silicon or silicon carbide (SiC) is used for the support. These materials have a high hardness (more than the hardness of the substrate), and there is a problem that the substrate may slip upon contact with the support.
  • a silicon base material In order to prevent the occurrence of the slip, conventionally, a silicon base material, a silicon oxide (SiO 2) provided on the surface of the base material, and a substrate supported through the silicon oxide are known.
  • SiO 2 silicon oxide
  • Patent Document 1 Japanese Patent Document 1
  • a support member having at least two layers of a surface layer and an inner layer, wherein the surface layer has a hardness lower than the hardness of the substrate (Patent Document 2).
  • the surface layer consists of SiO, CaF, CeO, ZnO or MgO.
  • a support is held at a high temperature of 1000 ° C or more for 10 minutes or more in argon, hydrogen, or a mixed gas of argon and hydrogen for 10 minutes or more to form a natural oxide film on the surface of the support.
  • a protective film composed of an oxide film is grown on the surface of a support by removing the oxide and then heat-treating in an atmosphere containing oxygen (Patent Document 3).
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-231726
  • Patent Document 2 JP-A-6-5530
  • Patent document 3 International publication WO01Z59826 pamphlet
  • SiC is used as the base material of the support while the force is applied, the hardness of SiC itself increases. Surface processing is difficult, and “hardness, protrusions” of about several ⁇ m remain in contact with the substrate.
  • the "hard projections” form scratches on the substrate, and the scratches cause a slip during the heat treatment. In such a case, simply provide a SiO film on the substrate surface as in the past.
  • the present inventors have found that it is not possible to sufficiently prevent the occurrence of scratches and slippage of the substrate due to such a problem with only a few degrees.
  • an object of the present invention is to provide a heat treatment apparatus and a method of manufacturing a substrate that can reduce the occurrence of scratches and slips on the substrate during the heat treatment and can manufacture a high-quality semiconductor device or substrate.
  • a first feature of the present invention is that a reaction furnace for heat-treating a substrate and a support for supporting the substrate in the reaction furnace are provided.
  • the heat treatment apparatus has a silicon oxide film containing an OH group formed at least in a portion in contact with the substrate.
  • the OH group content in the silicon oxide film is preferably 20 ppm or more, and more preferably 20 ppm to tens of thousands ppm.
  • the heat treatment is preferably performed at a temperature of 1200 ° C. or higher, or preferably at a temperature of 1350 ° C. or higher.
  • a second feature of the present invention is that it has a reaction furnace for heat-treating a substrate, and a support for supporting the substrate in the reaction furnace, and at least a portion of the support that comes into contact with the substrate.
  • a heat treatment apparatus in which a silicon oxide film formed by performing an oxidation treatment in an atmosphere containing hydrogen atoms and oxygen atoms is formed.
  • the silicon oxide film is formed of hydrogen (H)
  • 2 may be formed in an atmosphere containing oxygen (O), or may be formed in an atmosphere containing water (H 2 O).
  • it may be formed in an atmosphere containing moisture generated by bubbling pure water with an inert gas.
  • a third feature of the present invention is that a reaction furnace for heat-treating a substrate, and a support for supporting the substrate in the reaction furnace, wherein at least a portion of the support that contacts the substrate.
  • a silicon oxide whose viscosity is less than 1 Z 100 of the viscosity of the silicon oxide film containing OH groups. In the heat treatment apparatus in which the oxide film is formed.
  • a fourth feature of the present invention is that a reaction furnace for heat-treating a substrate, and a support for supporting the substrate in the reaction furnace, wherein at least a portion of the support that comes into contact with the substrate.
  • a silicon oxide film containing an OH group is formed, and the silicon oxide film does not contain an OH group. It is in a heat treatment device that has been subjected to an annealing treatment.
  • the atmosphere containing no OH group is, for example, an atmosphere containing at least one kind of gas selected from the group consisting of oxygen, nitrogen, or an inert gas such as argon or helium or a mixed gas of plural kinds. is there.
  • a fifth feature of the present invention is that a reaction furnace for heat-treating a substrate, and a support for supporting the substrate in the reaction furnace, wherein at least a portion of the support that contacts the substrate.
  • a heat treatment apparatus in which a silicon oxide film containing an OH group is formed, the content of the OH group on the surface of the silicon oxide film is smaller than that of other portions.
  • a sixth aspect of the present invention is characterized in that the reactor has a reactor for heat-treating the substrate, and a support for supporting the substrate in the reactor, and at least a portion of the support that contacts the substrate.
  • the surface of the silicon oxide film has a higher viscosity than other portions.
  • a seventh feature of the present invention is that a reaction furnace for heat-treating a substrate, and a support for supporting the substrate in the reaction furnace, wherein at least a portion of the support that comes into contact with the substrate.
  • a film having a smaller thickness and a smaller OH group content than the silicon oxide film is formed on the surface of the silicon oxide film. Is to be.
  • a reaction furnace for heat-treating a substrate and a support for supporting the substrate in the reaction furnace, wherein at least a portion of the support that contacts the substrate are provided.
  • a heat treatment apparatus in which a silicon oxide film containing an OH group is formed, a film having a smaller thickness and a higher viscosity than the silicon oxide film is formed on the surface of the silicon oxide film. I will.
  • a reaction furnace for heat-treating a substrate and a support for supporting the substrate in the reaction furnace, wherein at least a portion of the support that contacts the substrate are provided.
  • the support may be made of silicon carbide (SiC), silicon (Si), or silicon (Si) having a surface coated with silicon carbide (SiC).
  • a tenth feature of the present invention resides in that the reactor includes a reaction furnace for heat-treating the substrate, and a support for supporting the substrate in the reaction furnace, and at least a portion of the support that contacts the substrate.
  • a heat treatment apparatus in which a silicon oxide film containing an OH group is formed, wherein the support has a main body and a support in contact with the substrate, and the support is a plate-like member.
  • An eleventh feature of the present invention resides in a step of carrying a substrate into a reaction furnace, and a support having at least a silicon oxide film containing an OH group formed at a portion in contact with the substrate.
  • a method of manufacturing a substrate comprising: a step of supporting a substrate by the method, a step of performing a heat treatment in a state where the substrate is supported by the support in the reaction furnace, and a step of carrying out the substrate after the heat treatment from the reaction furnace.
  • a twelfth feature of the present invention resides in that a step of carrying a substrate into a reaction furnace and a support having at least a silicon oxide film containing an OH group formed at a portion in contact with the substrate.
  • a step of supporting the substrate by the method a step of performing a heat treatment in a state where the substrate is supported by the support in the reaction furnace, and a step of carrying out the substrate after the heat treatment from the reaction furnace.
  • an empty support should be carried into the reaction furnace and the support should be oxidized in an atmosphere containing hydrogen atoms and oxygen atoms.
  • a step of carrying a substrate into a reaction furnace and a step of subjecting the substrate to an annealing treatment under an atmosphere containing no OH group at least in a portion in contact with the substrate A step of supporting the substrate with a support on which a silicon oxide film containing an OH group is formed, a step of performing heat treatment in a state where the substrate is supported by the support in the reaction furnace, and the step of subjecting the heat-treated substrate to the reaction. And carrying out of the furnace.
  • a fourteenth feature of the present invention resides in that the step of carrying the substrate into the reaction furnace and the step of subjecting the atmosphere to an annealing treatment that does not include an OH group at least in a portion in contact with the substrate.
  • the present invention resides in a method of manufacturing a substrate to be subjected to annealing treatment.
  • the present invention has been made based on the results of various studies on materials suitable for contacting a substrate, and finding that SiO containing an OH group is optimal.
  • materials suitable for contacting a substrate For quartz,
  • the viscosity changes depending on the amount of water (OH group) contained in the water.
  • the viscosity is the force that opposes an object when it is moved by various external forces, that is, the force that generates resistance to deformation, and indicates the degree of this resistance. .
  • Figure 1 shows the temperature dependence of the viscosity depending on the OH group content.
  • an OH group-containing silicon oxide film is formed at least in a portion in contact with the substrate so as to have an appropriate viscosity.
  • the viscosity is preferably 10 or less at 1000 ° C, more preferably 13 or less at 1200 ° C, and preferably 15 or less at 1350 ° C.
  • the OH group content in the silicon oxide film needs to be 20 ppm or more.
  • the viscosity of the silicon oxide film containing an OH group is 1Z100 or less at 1000 ° C and 1Z100 or less at 1200 ° C, compared with the viscosity of the silicon oxide film containing no OH group. And 1350 °. Is less than 1Z100.
  • the OH group content in the silicon oxide film is 20 ppm It is good to set it to ten thousand ppm.
  • the viscosity of the silicone Sani ⁇ containing OH groups is different from the viscosity of the silicone Sani ⁇ containing no OH group, a 1000 ° C in 1Z100- 1Z 10 12, the 1200 ° C 1 / 100—1 / 10 1 . And is a 1350 ° C in 1 / 100-1 / 10 8. More preferably, the OH group content in the silicon oxide film is 20 ppm to 10,000 ppm.
  • the viscosity of the silicon oxide film containing the OH group is 1Z100-1Z10 1G at 1000 ° C., which is 1200, when compared with the viscosity of the silicon oxide film not containing the OH group. In C, it is 1/100-1/10 8 which is 1350. In C, it is 1/100-1/10 6 .
  • the OH group content in the silicon oxide film can be from 10,000 ppm to tens of thousands ppm.
  • the viscosity of the silicon oxide film containing OH groups is 1/10 1 (> — 1/10 at 1000 ° C, compared to the viscosity of the silicon oxide films not containing OH groups. is 12, a 1200 ° C in 1/10 8 one 1Z10 10, the 1350 ° C 1/10 6 -. is 1/10 8 here, the term ppm is, Parts Per Million (parts per million Means 1).
  • Figure 2 shows the temperature dependence of the amount of thermal dissociation of OH groups.
  • active hydrogen has a very small atomic radius, it is considered that this reaction also occurs deep in the silicon oxide film formed in the target heat treatment.
  • H taken into the silicon oxide film is an impurity, which may cause deterioration of the film quality of the substrate, and may be included in the silicon oxide film after the heat treatment (particularly, the silicon oxide film Z silicon). It is not desirable to remain near the plate interface). To prevent this, support It is desirable that the oxidation treatment of the tool surface containing many OH groups be performed before the substrate is put into the reactor.
  • the substrate may slip if the surface of the support is not in a limited surface state or surface roughness.
  • the surface condition surface roughness, etc.
  • the process window when processing the substrate becomes narrower. For example, various restrictions are imposed on the substrate processing conditions, such as the rate of temperature rise is limited to a certain rate or less.
  • the viscosity of the silicon oxide film can be reduced by mixing other impurities into the silicon oxide film.
  • OH groups are superior to other impurities in that they can lower the viscosity of the silicon oxide film without being a source of contamination to the substrate.
  • the thickness of the silicon oxide film containing an OH group is preferably 1000 A—several meters (for example, 3-5 ⁇ m). More preferably, it should be several thousand A—several / z m.
  • the thickness of the silicon oxide film is smaller than 1000 A, it is considered that the number of the support surfaces: about zm may break through the silicon oxide film. Its role as a layer is reduced. Further, when the thickness of the silicon oxide film is larger than a few z / m, there is a possibility that the silicon oxide film is peeled off, and some peel prevention measures are required.
  • Figure 12 shows a micrograph of the substrate surface. There are slight slips (stripes) in the vertical and horizontal directions I understand. The cause is considered as follows.
  • hard protrusions 100, 100 are formed on the surface of the SiC support 30 and a silicon oxide film 74 containing an OH group is formed thereon.
  • FIG. 10 (b) when the substrate 72 is placed on the support 30 and heat treatment is performed, the silicon oxide film 74 containing an OH group having a low viscosity is crushed, and the OH group is formed.
  • the silicon oxide film 74 containing the metal adheres to the substrate 72 at a plurality of locations. As shown in FIG.
  • the substrate 72 tends to deform when the temperature rises and falls during the heat treatment, but since the substrate 72 and the silicon oxide film 74 containing OH groups are fixed at the adhered portions, The stress concentrates on the substrate 72 between the points of adhesion.
  • the force for deforming the substrate 72 exceeds the adhesive force, the stress between the adhered points is released at a stretch, and the impact causes the substrate 72 to slip.
  • the viscosity of the silicon oxide film containing an OH group is low by curing the silicon oxide film containing an OH group in an atmosphere containing no OH group.
  • the OH groups present on the outermost surface of the dani film are slightly released, and the surface slightly increases in viscosity.
  • FIG. 11 (a) by annealing in an atmosphere containing no OH group, the OH group is slightly released from the outermost surface of the silicon oxide film 74 containing the OH group having a low viscosity.
  • a (hard) film 102 is formed, and this film 102 is covered with a silicon oxide film 74 containing an OH group. Therefore, as shown in FIG. 11 (b), when the substrate 72 is placed on the support 30 and heat treatment is performed, the substrate 72 comes into contact with the film 102 having a slightly high viscosity, and the substrate 72 and the OH group And the silicon oxide film 74 containing For this reason, as shown in FIG.
  • the film 102 is very thin (for example, 100 nm or less), the effect of the invention of a first embodiment (the first feature and the like) described later in which the silicon oxide film 74 containing an OH group is formed. It does not disturb the fruit.
  • the annealing of the silicon oxide film containing OH groups in an atmosphere containing no OH groups is less than one batch immediately after forming the silicon oxide film 74 containing OH groups. In the above heat treatment, it can be carried out as an empty batch in which only the supporting tools that do not put the substrate into the reaction furnace are put.
  • a low-viscosity (soft) material is provided on at least a portion of the support that comes into contact with the substrate, and the substrate is supported by the low-viscosity portion. Therefore, for example, even if the support is made of a material that is not flat, such as SiC, and is made of a hard material, it is possible to prevent scratches from being formed on the substrate and prevent the substrate from slipping.
  • a thin layer with a high viscosity is formed on the outermost surface of a material with a low viscosity to prevent adhesion between the substrate and the substrate and to prevent the occurrence of slip due to adhesion. it can.
  • FIG. 1 is a characteristic diagram showing the temperature dependence of the viscosity depending on the OH group content in quartz.
  • FIG. 2 is a characteristic diagram showing the temperature dependence of the amount of thermal dissociation of OH in quartz.
  • FIG. 3 is a perspective view showing a heat treatment apparatus according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing a reaction furnace used in the heat treatment apparatus according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 shows a support used in the heat treatment apparatus according to the embodiment of the present invention, in which the substrate is directly supported by the support, wherein (a) is a side view and (b) is a first example.
  • FIG. 8 is an enlarged sectional view, (c) is an enlarged sectional view of the second example, (d) is an enlarged sectional view of the third example, and (e) is an enlarged sectional view of the fourth example.
  • FIG. 6 shows a support used in the heat treatment apparatus according to the embodiment of the present invention, in which the support supports a substrate via a holder, wherein (a) is a side view, and (b) is a first view.
  • FIG. 4 is an enlarged sectional view of the example
  • (c) is an enlarged sectional view of the second example
  • (d) is an enlarged sectional view of the third example
  • (e) is an enlarged sectional view of the fourth example.
  • FIG. 7 shows a H 2 O generator used in the heat treatment apparatus according to the embodiment of the present invention, wherein (a) shows an acid
  • FIG. 8 is a flowchart showing a control flow in the heat treatment apparatus according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a flowchart showing a control flow in a heat treatment apparatus according to a second embodiment of the present invention. It is a chart.
  • FIG. 10 is a view for explaining a mechanism of occurrence of slip on a substrate which is considered to be caused by adhesion.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a model for reducing the slip of a substrate according to the present invention.
  • FIG. 12 is a micrograph showing a substrate surface state when force is applied without performing annealing treatment.
  • FIG. 13 is a micrograph showing the state of the substrate surface when an annealing process is performed.
  • FIG. 3 shows a heat treatment apparatus 10 according to the embodiment of the present invention.
  • the heat treatment apparatus 10 is, for example, a vertical type and has a housing 12 in which a main part is arranged.
  • a pod stage 14 is connected to the housing 12, and a pod 16 is transported to the pod stage 14.
  • the pod 16 accommodates, for example, 25 substrates, and is set on the pod stage 14 with a lid (not shown) closed.
  • a pod transport device 18 is disposed in the housing 12 at a position facing the pod stage 14.
  • a pod shelf 20, a pod opener 22, and a substrate number detector 24 are arranged near the pod transport device 18.
  • the pod transport device 18 transports the pod 16 between the pod stage 14, the pod shelf 20, and the pod orbner 22.
  • the pod opener 22 is for opening the lid of the pod 16, and the number of substrates in the pod 16 with the lid opened is detected by the substrate number detector 24.
  • a substrate transfer machine 26 a notch liner 28, and a support 30 (boat) are arranged.
  • the substrate transfer device 26 has, for example, an arm 32 from which five substrates can be taken out. By moving the arm 32, the pod placed at the position of the pod orbner 22, the notch liner 28, and the support 30 are moved. To transport the substrate.
  • the notch liner 28 detects a notch or an orientation flat formed on the substrate and aligns the notch or the orientation flat on the substrate at a predetermined position.
  • the support 30 includes an upper plate 34 and a lower plate 36 on a disk, and three to four columns 38 connecting the upper plate 34 and the lower plate 36.
  • FIG. 4 shows the reactor 40! /.
  • the reaction furnace 40 has a reaction tube 42 into which the support 30 is inserted. Insert the support 30 below the reaction tube 42 And the open portion is sealed by a seal cap 44.
  • the periphery of the reaction tube 42 is covered with a soaking tube 46, and a heater 48 is arranged around the soaking tube 46.
  • the thermocouple 50 is disposed between the reaction tube 42 and the soaking tube 46 so that the temperature inside the reaction furnace 40 can be monitored. Then, an introduction pipe 52 for introducing the processing gas and an exhaust pipe 54 for exhausting the processing gas are connected to the reaction pipe 42.
  • a gas supply system 56 is connected to the gas introduction pipe 52.
  • the gas supply system 56 will be described later.
  • a H 2 O generator 58, an N gas source 60 and an O gas source 62 are provided.
  • the gas source 60 and the O gas source 62 have an H 2 O supply line 64a, an N supply line 64b, and an O
  • Supply line 64c is connected. These supply lines 64a, 64b, 64c are provided with open / close knobs 66a, 66b, 66c and mass flow controllers (MFC) 68a, 68b, 68c, respectively, and the gas flow is adjusted by the MFCs 68a, 68b, 68c. It is supplied to the reactor 40.
  • MFC mass flow controllers
  • the pod 16 accommodating a plurality of substrates is set on the pod stage 14
  • the pod 16 is transported from the pod stage 14 to the pod shelf 20 by the pod transport device 18 and stocked on the pod shelf 20.
  • the pod 16 stocked on the pod shelf 20 is transported to the pod orbner 22 by the pod transport device 18 and set.
  • the lid of the pod 16 is opened by the pod orbner 22, and the pod 16 is opened by the substrate number detector 24. Detect the number of accommodated boards.
  • the substrate is taken out of the pod 16 at the position of the pod orbner 22 by the substrate transfer machine 26 and transferred to the notch liner 28.
  • the notch is detected while rotating the substrate, and the notches of the plurality of substrates are aligned at the same position based on the detected information.
  • the substrate is taken out from the notch liner 28 by the substrate transfer device 26 and transferred to the support 30.
  • the support 30 in which a plurality of substrates are loaded in the reaction furnace 40 set at a temperature of, for example, about 600 ° C. is mounted. And seal the inside of the reaction tube 42 with a seal cap 44. Next, the temperature in the furnace is raised to the heat treatment temperature, and nitrogen and oxygen are introduced as processing gases from the introduction pipe 52. Introduction of processing gas Open the open / close knobs 66b, 66c and adjust the gas flow rate from the MFC68b, 68c.
  • the substrate is heated to a temperature of, for example, 1000 ° C. or more, and even 1350 ° C. or more. Meanwhile, while monitoring the temperature inside the reaction tube 42 with the thermocouple 50, the substrate is heat-treated according to a preset temperature rise and heat treatment program.
  • the furnace temperature is lowered to a temperature of about 600 ° C., and then the support 30 is unloaded from the reaction furnace 40, and all the substrates supported by the support 30 are cooled. Until the support 30 is in a predetermined position.
  • the temperature in the furnace is lowered, the temperature is reduced according to a preset temperature reduction program while monitoring the temperature in the reaction tube 42 with the thermocouple 50.
  • the substrate transfer device 26 is cooled to a predetermined temperature
  • the substrate is taken out of the support 30 by the substrate transfer device 26 and transported to the empty pod 16 set in the pod orbner 22. To accommodate.
  • the pod 16 containing the substrate is transported to the pod shelf 20 by the pod transport device 18 and further transported to the pod stage 14 to complete the operation.
  • each support 38 of the support 30 has a large number of support pieces 70 protruding toward the inside of the support 30.
  • a substrate 72 such as a silicon wafer is placed on the support piece 70 in a substantially horizontal posture, and a large number of substrates 72 are supported by the support 30 in a substantially parallel state with a gap.
  • the support 38 including the support piece 70 is formed of, for example, silicon (Si) or silicon carbide (SiC). Oxidation film (SiO
  • the silicon oxide film 74 contains OH groups, and the OH group content in the silicon oxide film 74 is 20 ppm to tens of thousands ppm (for example, 20,000 to 30,000 ppm).
  • the thickness of the silicon oxide film 72 is 1000 A—several / zm (for example, 3-5 / zm).
  • the constituent material of the support 38 including the support piece 70 is silicon (Si), and for example, silicon carbide (SiC) is formed on the entire surface of the silicon support 38 (including the support piece 70).
  • a strong coat layer 76 may be formed, and the silicon oxide film 74 described above may be formed on the coat layer 76.
  • the coat layer 76 is formed by plasma CVD or thermal CVD. This coat The thickness of the layer 76 is preferably formed in the range of 0.1 m to 50 ⁇ m.
  • the silicon carbide coat layer 76 is made thicker, the silicon support piece 70 is pulled by the silicon carbide coat layer 76 due to the difference in thermal expansion coefficient between silicon and silicon carbide, and the deformation amount of the entire support piece is increased. And the large deformation may cause a slip on the substrate 72.
  • the silicon carbide coat layer 76 has the above-mentioned thickness, the amount of the silicon support piece 70 being pulled by the silicon carbide coat layer 76 is reduced, and the amount of deformation of the entire support piece is also reduced. Become.
  • the coat layer 76 made of silicon carbide is thinned, the stress due to the difference in the coefficient of thermal expansion between the support piece 70 and the coat layer 76 is reduced, the amount of deformation of the entire support piece is reduced, and the thermal expansion of the entire support piece is reduced.
  • the coefficient also approaches the original coefficient of thermal expansion of silicon (substantially the same coefficient of thermal expansion when the substrate 72 is silicon), and can prevent the occurrence of slip.
  • the thickness of the silicon carbide coat layer 76 is less than 0.1 ⁇ m, the silicon carbide coat layer 76 is too thin and consumed, and it is necessary to recoat the silicon support pieces 70 with silicon carbide. As a result, the same support 30 cannot be used repeatedly. If the thickness of this coat layer 76 is 0.1 m or more, it is not necessary to frequently recoat the silicon support piece 70 with the silicon carbide coat layer 76, and the same support 30 can be used repeatedly. Can be. It is preferable that the thickness of the silicon carbide coat layer 76 be 1 m or more, since the film is not further consumed and the number of times that the same support 30 can be repeatedly used is further increased.
  • the thickness of the silicon carbide coat layer 76 is set to be more than 50 m, the silicon carbide coat layer 76 itself is easily cracked, and the cracks easily cause the substrate 72 to slip. You. If the thickness of the coat layer 76 is set to 50 m or less, the cracks in the coat layer 76 occur, and as described above, the coefficient of thermal expansion between the silicon support piece 70 and the silicon carbide coat layer 76 is reduced. Since the stress due to the difference is also reduced, the deformation of the entire support piece is reduced, and the occurrence of slip of the substrate 72 can be prevented. If the thickness of the silicon carbide coat layer 76 is set to 15 m or less, the slip of the substrate hardly occurs.
  • the thickness of the silicon carbide coat layer 76 is preferably 0.1 to 50 / zm, more preferably 0.1 to 15 m, and still more preferably 0.1 to 3 / m. m is good.
  • the thickness of the silicon carbide coat layer 76 is silicon.
  • the thickness of the emission-made support piece 70 0.0025% -. 1. good force to 25%, more preferably 0.00 to 25% -0 38 0/0 power may, more preferably ⁇ or 0.0025 % -0. 25 0/0 force ⁇ I! /,.
  • the coat layer 76 can be formed by coating silicon nitride (SiN) in addition to silicon carbide by plasma CVD or thermal CVD. When silicon nitride is used, the thickness of the coat layer 76 is preferably set to 0.130 / zm, and more preferably 0.1111-5111. This coat layer 76 is provided as an adhesion preventing layer for preventing adhesion between the support piece 70 and the substrate 72.
  • the silicon oxide film 74 containing an OH group need not be formed on the entire surface of the support post 38 but only needs to be formed at least at a portion where the substrate 72 contacts.
  • a substrate 72 is brought into contact with a silicon oxide film 74 formed on the support piece 70. Is also good.
  • a coat layer 76 made of, for example, silicon carbide (SiC) is formed on the upper surface of the support piece 70 of the pillar 38 made of silicon (Si).
  • a silicon oxide film 74 may be formed.
  • the support 30 supports the holder 80, which is a plate-like member, by the support piece 70 of the column 38, which is the main body, and supports the substrate 72 via the holder 80. It may be of the form.
  • the diameter of the holder 80 is smaller than the diameter of the substrate 72, that is, the upper surface of the holder 80 has an area smaller than the area of a flat surface that is the lower surface of the substrate 72.
  • the holder 80 is supported by the holder 80 (the holder 80 supports the substrate 72 without contacting the outer peripheral edge of the substrate 72).
  • the substrate 72 has a diameter of, for example, 300 mm. Therefore, the diameter of the holder 80 is less than 300 mm, and is preferably about 100 mm to 250 mm (about 1/3 to 5/6 of the outer diameter of the substrate).
  • the thickness of the holder 80 is formed to be larger than the thickness of the substrate 72.
  • the thickness of the substrate 72 is, for example, 700 ⁇ m, and therefore, the thickness of the support portion 72 exceeds 700 ⁇ m and can be up to 10 mm, at least twice the thickness of the substrate 72, For example, 3 mm to 10 mm is preferable, 3 mm to 6 mm is more preferable, and 4 mm to 5 mm is preferable.
  • the thickness of the holder 80 is thicker than the thickness of the support piece 70. Holder 80 thickness The thickness is set to such a thickness in order to increase the rigidity of the holder 80 itself and suppress deformation of the holder 80 during heat treatment.
  • the thickness of the silicon holder 80 does not necessarily need to be greater than the thickness of the substrate 72 as long as deformation during heat treatment can be suppressed. Further, the diameter (area) of the holder 80 can be larger than the diameter (area) of the substrate 72. In this case, it is preferable to further increase the thickness of the holder 80.
  • the holder 80 is formed of, for example, silicon (Si) or silicon carbide (SiC). Then, the above-mentioned silicon oxide film 74 containing an OH group is formed. As shown in FIG. 6C, the constituent material of the holder 80 is silicon (Si), and the entire surface of the silicon holder 80 is coated with, for example, silicon carbide (SiC) as shown in FIG. 5C. The layer 76 may be formed, and the silicon oxide film 74 described above may be formed on the coat layer 76.
  • the OH-containing silicon oxide film 74 need not be formed on the entire surface of the holder 80 but only needs to be formed on at least a portion where the substrate 72 is in contact.
  • silicon carbide (SiC) may be formed only on the upper surface of the holder 80, and the substrate 72 may be brought into contact with the silicon oxide film 74 formed on the upper surface of the holder 80.
  • a coat layer 76 made of, for example, silicon carbide (SiC) is formed on the upper surface of the holder 80 made of silicon (Si), and this coat layer 76 has an OH group-containing silicon.
  • An oxidation film 74 may be formed.
  • an H 2 O generator 58 In order to form a silicon oxide film containing an OH group, the same reactor as the reactor for heat-treating the substrate can be used. As shown in FIG. 4, an H 2 O generator 58
  • Water is supplied from the H 2 O generator 58 to the reactor 40 containing the support 30.
  • an HO supply line 64a for supplying moisture (HO) is added to the reactor for performing the heat treatment on the substrate.
  • the formation of the OH group-containing silicon oxide film on the support 30 and the heat treatment of the substrate may be performed in separate reactors. [0055] A method of oxidizing the surface of the support using the HO generated by the HO generator 58 described above.
  • the generator 58 has an H gas source 82, an O gas source 84, and an external combustion device 86.
  • H gas source 82 an H gas source 82, an O gas source 84, and an external combustion device 86.
  • Source 82 and O gas source 84 are connected to open / close valves 88a and 88b and mass flow controller, respectively.
  • (MFC) 90a, 90b is connected in parallel to the external combustion device 86.
  • the surface of the support 30 is oxidized at a temperature of about 1000 to 1200 ° C. and atmospheric pressure. As a result, a silicon oxide film containing an OH group can be formed on the surface of the support 30.
  • the control of the OH group content in the silicon oxide film is performed by controlling the supply flow rate of H, O or H 2 O,
  • oxidation is performed using H 2 O generated by publishing pure water with an inert gas.
  • the H 2 O generator 58 is an inert gas such as N 2
  • N gas source 92 storing 22 gas, and a pure water container 94 storing pure water.
  • N gas source 92 storing 22 gas, and a pure water container 94 storing pure water.
  • the opening and closing valve 96 and the mass flow controller (MFC) 98 are connected so as to open to the lower portion of the pure water contained in the pure water container 94. Deactivate pure water (H O) in pure water container 94
  • Water is generated by bubbling with an inert gas, for example, nitrogen (N) from an N gas source.
  • an inert gas for example, nitrogen (N) from an N gas source.
  • the generated steam (H 2 O) and oxygen (O 2) are supplied into a reaction furnace 40 containing the support 30.
  • the surface of the support 30 is oxidized at a temperature of about 1000-1200 ° C. and the atmospheric pressure.
  • a silicon oxide film containing an OH group can be formed on the surface of the support 30.
  • the control of the OH group content in the silicon oxide film depends on the supply flow rate of N, H 2 O or O,
  • a silicon dioxide film containing an OH group can be formed on the surface of the support 30.
  • the control of the OH group content in the silicon oxide film was performed by controlling the supply flow rate of N, HO or a carrier gas, the oxidation treatment temperature, the oxidation treatment, and the like.
  • Inert gas such as nitrogen (N) as carrier gas
  • oxygen (O 2) and nitrogen (N 2) are supplied into a reaction furnace 40 containing a support 30 and a temperature of 1000 to 12
  • the surface of the support 30 is oxidized at about 00 ° C. under atmospheric pressure (dry oxidation). By this treatment, a silicon oxide film containing no OH group is formed on the surface of the support 30. Thereafter, an oxidation treatment using water (H 2 O) is performed (wet oxidation). Examples of wet acid sill are described above.
  • a silicon oxide film containing an OH group can be formed on the surface of the support 30.
  • the OH group content in the silicon oxide film is controlled by the supply flow rate of H, N, or H 2 O in the wet oxidation performed after the dry oxidation, the oxidation treatment temperature,
  • FIG. 8 summarizes the processing in the reactor described above.
  • step S10 an empty support 30 (a support 30 not loaded with a substrate) is carried into the reaction furnace 40.
  • step S12 a gas containing water is supplied into the reaction furnace 40 into which the empty support 30 has been carried by the above-described method, and a silicon oxide film containing an OH group is formed on the support 30. I do.
  • step S14 the support 30 on which the silicon oxide film containing OH groups is formed is carried out of the reaction furnace 40.
  • the substrate 72 is supported on the support 30 on which the silicon oxide film containing OH groups is formed.
  • step S18 the support 30 supporting the substrate 72 is carried into the reaction furnace 40.
  • next step S20 a heat treatment is performed on the substrate 72 by the method described above. Apply.
  • the support 30 having undergone the heat treatment on the substrate 72 is carried out of the reaction furnace 40.
  • next step S24 it is determined whether or not the number of heat treatments (the number of continuous treatments) on the substrate 72 has reached a predetermined number. If it is determined in this step S24 that the number of heat treatments on the substrate 72 has reached the predetermined number, the process returns to the first step S10, and the surface of the support 30 is reoxidized. This makes it possible to restore the OH groups in the silicon oxide film on the surface of the support that have been reduced by the continuous treatment.
  • step S24 If it is determined in step S24 that the number of heat treatments on the substrate 72 has not reached the predetermined number, the process returns to step S18, and the heat treatment on the substrate 72 is performed until the number of heat treatments reaches the predetermined number.
  • the predetermined number of times in step S24 that is, the frequency of performing the re-oxidation process for replenishing the OH groups in the silicon oxide film on the support surface reduced by the continuous processing of the substrate is set as follows. That is, before the substrate is continuously processed, data on the OH group content (or reduction amount) in the silicon oxide film on the surface of the support with respect to the number of times the substrate is processed (the number of batches) is obtained. The number of treatments until the group content is reduced to a predetermined value is checked.
  • the number of times of processing is set to the number of times of processing (predetermined number of times in step S24) from when the support is oxidized to when it is re-oxidized.
  • the OH group content in the silicon oxide film is calculated by, for example, measuring the spectrum of the silicon oxide film using an infrared spectrophotometer (FTIR: Fourier Transform Infrared Spectrometer). In this case, the test object needs both sides and an optical surface (polishing). Therefore, before the measurement, the silicon oxide film on the surface of the support is polished to form an optical surface. At the wavelength 2. of the spectrum obtained by the measurement, there is absorption due to the bond of “Si—OH”, and the OH group content can be calculated from the peak value.
  • FTIR Fourier Transform Infrared Spectrometer
  • the predetermined value of the content of the OH group is 20 ppm or more, for example, 20 ppm, which is a value before the viscosity of the silicon oxide film becomes a viscosity that causes slip on the substrate. Good. For example, a value of 100 ppm or more or a value of 100 ppm or more may be used with some allowance.
  • the present inventors heat-treat the substrate for several hours in an atmosphere containing 1350 ° C., O and N with the substrate being supported by a support having a silicon oxide film formed on the surface.
  • the experiment was performed by changing the OH group content in the silicon oxide film within the range of 0 to 100 ppm.
  • the OH group content was set to Oppm and lppm, the slip did not occur on the substrate when the slip generated force was 20ppm and the lOOOOppm was set on the substrate.
  • the slippage occurred as the OH content increased, and the slip was hardly generated if the OH content was at least 20 ppm or more. This is because, as the OH group content increases, the viscosity of the silicon oxide film decreases, and when the OH group content is at least 20 ppm or more, the viscosity of the silicon oxide film does not cause slip on the substrate.
  • the viscosity ratio becomes as follows. It has been confirmed that at least tens of thousands of OH groups (for example, 20,000 ppm to 30,000 ppm) enter the silicon oxide film! Therefore, it is preferable that the OH content in the silicon oxide film is 20 ppm or more, and in practice, the 20 ppm force is preferably tens of thousands ppm. Also, the OH group content may be set to 20 ppm—100000 ppm, which is a range confirmed by experiments, or may be set to 100 ppm or more, which is a range in which the viscosity is further reduced!
  • the support surface was subjected to an oxidizing treatment at atmospheric pressure for 12 hours (wet oxidation).
  • a silicon oxide film containing OH groups at lppm, 20 ppm, and 100 ppm was formed on the surface of the support.
  • a silicon oxide film containing no OH group (having an OH group content of Oppm) supplies oxygen (O) and nitrogen (N) into a reaction furnace containing a support and has a temperature of 1200 ppm. ° C, atmospheric pressure
  • the second embodiment is obtained by adding an annealing process to the first embodiment. That is, when the formation of the silicon oxide film containing the OH group is completed, the opening / closing valves 66a and 66c are closed, the opening / closing valve 66b is opened, and the inside of the reaction tube 42 containing the moisture gas is purged with N.
  • An annealing treatment is performed on the silicon oxide film containing OH groups formed on the tool surface.
  • the annealing treatment is preferably performed at a processing temperature in the range of 12000 ° C to 1400 ° C and a processing time of 0.5 hours to 10 hours.
  • the annealing treatment is performed in addition to N gas and O gas, an inert gas such as Ar and He, or
  • Fig. 9 summarizes the processing in the reactor described above (processing on the support and processing on the substrate).
  • step S10 an empty support 30 (a support 30 not loaded with a substrate) is carried into the reaction furnace 40.
  • step S12 a gas containing water is supplied into the reaction furnace 40 into which the empty support 30 has been carried by the above-described method, and a silicon oxide film containing an OH group is formed on the support 30. I do.
  • step S26 an annealing process is performed on the silicon oxide film containing the OH group formed in step S12 by the method described above.
  • the support 30 on which the silicon oxide film containing OH groups is formed is carried out of the reaction furnace 40.
  • the substrate 72 is supported on the support 30 on which the silicon oxide film containing OH groups is formed.
  • the support 30 supporting the substrate 72 is carried into the reaction furnace 40.
  • a heat treatment is performed on the substrate 72 by the method described above.
  • the support 30 supporting the substrate 72 after the heat treatment is carried out of the reaction furnace 40.
  • the substrate 72 after the completion of the heat treatment is recovered after being cooled to a predetermined temperature.
  • step S24 when it is determined that the number of heat treatments for the substrate 72 has reached the predetermined number, that is, when it is determined that the OH groups in the silicon oxide film have decreased to a level that requires replenishment, the first step S24 Return to step 10, and re-oxidize the surface of the support 30. This makes it possible to restore the OH groups in the silicon oxide film reduced by the continuous treatment.
  • step S24 the number of times of heat treatment If the number has not been reached, that is, if it is determined that the number of OH groups in the silicon oxide film has not been reduced to the extent that replenishment is necessary, the process returns to step S16, and processing is performed on a new substrate! (4) The heat treatment is performed on the substrate 72 until the number of heat treatments reaches a predetermined number.
  • the present inventors carried out processing at a processing temperature of 1350 ° C. and an atmosphere containing O and N for several hours while supporting the substrate with a support having a silicon oxide film containing an OH group formed on the surface.
  • the experiment was performed by changing the OH group content in the silicon oxide film within the range of 0-— ⁇ pm.
  • the oxide film containing an OH group was formed by publishing pure water (H 2 O) with nitrogen (N 2).
  • the film was formed by performing an oxidizing treatment (wet oxidation) on the surface of the support at a temperature of ° C. and an atmospheric pressure for 1 to 2 hours.
  • the annealing treatment for the silicon oxide film containing OH groups was performed in an atmosphere containing no OH groups at a processing temperature of 1350 ° C. and a processing time of 10 hours.
  • the replenishment of OH groups to the silicon oxide film formed on the surface of the support is performed every predetermined number of times.
  • replenishment of OH groups to the silicon oxide film may be performed at other times. it can.
  • Steps that do not cause any problems in the heat treatment process include steps other than heat treatment at the maximum processing temperature, that is, before heat treatment at the maximum processing temperature (substrate heating process) and after heat treatment at the maximum processing temperature (substrate cooling process).
  • steps other than heat treatment at the maximum processing temperature that is, before heat treatment at the maximum processing temperature (substrate heating process) and after heat treatment at the maximum processing temperature (substrate cooling process).
  • flowing water such as H 2 O into the reactor
  • OH groups can be replenished to the silicon oxide film formed on the support without affecting the heat treatment process.
  • supply of water such as H 2 O
  • OH groups can be supplemented to the formed silicon oxide film.
  • a small amount of HO should be flowed in steps other than the heat treatment step at the maximum processing temperature, for example, before the heat treatment at the maximum processing temperature (substrate heating process) or after the heat treatment at the maximum processing temperature (substrate cooling process). It may be. Also, after loading the substrate into the reactor, wait until it is unloaded.
  • H 2 O moisture such as H 2 O
  • OH groups are replenished to the silicon oxide film formed on the support.
  • the throughput can be improved without having to provide a separate step of reprocessing the support.
  • the heat treatment apparatus of the present invention can also be applied to a substrate manufacturing process.
  • SIMOX Separatation by Implanted
  • SOI Silicon On Insulator
  • oxygen ions are ion-implanted into a single-crystal silicon wafer by an ion implanter or the like. Thereafter, the wafer into which the oxygen ions have been implanted is subjected to a high temperature of 1300 ° C.—1400 ° C., for example, 1350 ° C. or more, for example, in an Ar and O atmosphere using the heat treatment apparatus of the above embodiment.
  • the heat treatment apparatus of the present invention can be applied to one step of a hydrogen annealing wafer manufacturing process.
  • the wafer is annealed at a high temperature of 1200 ° C. or more in a hydrogen atmosphere using the heat treatment apparatus of the present invention. This can reduce crystal defects in the wafer surface layer on which ICs are made, and can increase crystal integrity.
  • the heat treatment apparatus of the present invention can be applied to one step of a manufacturing process of an epitaxial wafer.
  • the use of the heat treatment apparatus of the present invention can prevent the occurrence of the slip of the substrate.
  • the heat treatment apparatus of the present invention can also be applied to a semiconductor device manufacturing process.
  • heat treatment steps performed at relatively high temperatures such as wet oxidation, dry oxidation, hydrogen combustion oxidation (pyrogenic oxidation), thermal oxidation steps such as HC1 oxidation, boron (B), phosphorus (P)
  • dopants such as arsenic (As) and antimony (Sb) into the semiconductor thin film.
  • the use of the heat treatment apparatus of the present invention can prevent the occurrence of slip.
  • the present invention is characterized by the matters described in the claims, and further includes the following embodiments.
  • the silicon oxide film contains oxygen (O).
  • a heat treatment apparatus characterized by being formed by oxidation (wet oxidation) under air.
  • the present invention can be applied to a heat treatment apparatus for performing heat treatment with a substrate supported on a support, in which it is necessary to prevent scratches and slippage of the substrate due to contact between the substrate and the support. .

Abstract

　本発明は、熱処理中に発生する基板の傷及びスリップ発生を少なくし、高品質な半導体装置や基板を製造することができる熱処理装置及び基板の製造方法を提供することを目的とする。基板７２を支持する支持具３０は、例えば炭化珪素（ＳｉＣ）からなり、この支持具３０の少なくとも基板７２と接触する部分にはシリコン酸化膜７４が形成されている。シリコン酸化膜７４は、ＯＨ基が含まれ、シリコン酸化膜７４の粘性率を低くしてある。このシリコン酸化膜７４はＯＨ基を含まない雰囲気においてアニール処理が施され、ＯＨ基含有量が少ない薄い膜１０２が形成されるようにしてもよい。

Description

明 細 書
熱処理装置及び基板の製造方法
技術分野
[0001] 本発明は、半導体ウェハやガラス基板等を熱処理するための熱処理装置及び基板 の製造方法に関する。
背景技術
[0002] この種の熱処理装置にお!、て、基板を熱処理する場合、基板をボート、ホルダ又は サセプタ等 (以下、支持具という）に支持した状態で行う。基板の熱処理は、例えば 1 000° C以上の高温で行われるため、支持具にはシリコン、炭化珪素（SiC)等の耐 熱材料が用いられる。これらの材料は硬度も高く（基板の硬度以上であり）、支持具に 接触することにより基板にスリップが発生する問題がある。
[0003] このスリップ発生を防止するため、従来においては、シリコンを基材とし、この基材の 表面に酸化シリコン (SiO )を設け、この酸ィ匕シリコンを介して基板を支持するものが
2
知られている（特許文献 1)。
[0004] また、他の従来例として、支持具の構成材が表層と内部層の少なくとも 2層からなり 、表層が基板の硬度よりも低い硬度を有するものが知られている（特許文献 2)。表層 は、 SiO、 CaF、 CeO、 ZnO又は MgOからなる。
2 2 2 2
[0005] また、さらに他の従来例として、支持具をアルゴン、水素、又はアルゴンと水素との 混合ガス中で 1000° C以上の高温で 10分間以上滞留させて支持具表面の自然酸 化膜を除去し、その後酸素を含む雰囲気で熱処理することによって支持具表面に酸 化膜からなる保護膜を成長させるものが知られて ヽる (特許文献 3)。
[0006] 特許文献 1：特開 2002-231726号公報
特許文献 2：特開平 6— 5530号公報
特許文献 3：国際公開 WO01Z59826号パンフレット
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0007] し力しながら、支持具の基材として例えば SiCを用いると、 SiC自体の硬度が高ぐ 表面加工が困難で数 μ m程度の大きさの「硬 、突起」が基板との接触部分に残留し
、この「硬い突起」により基板に傷が形成され、その傷を起点に、熱処理中にスリップ が発生する。このような場合において、従来のように、基材表面に単に SiO膜を設け
2 る程度では、このようなことを原因とする基板の傷発生やスリップ発生を十分に防止 することができないことを本発明者らは見出した。
[0008] そこで、本発明は、熱処理中に発生する基板の傷及びスリップ発生を少なくし、高 品質な半導体装置や基板を製造することができる熱処理装置及び基板の製造方法 を提供することを目的として!ヽる。
課題を解決するための手段
[0009] 上記課題を解決するため、本発明の第 1の特徴とするところは、基板を熱処理する 反応炉と、この反応炉内で基板を支持する支持具とを有し、前記支持具の少なくとも 基板と接触する部分には OH基を含むシリコン酸化膜が形成されている熱処理装置 にある。前記シリコン酸ィ匕膜中の OH基含有量は 20ppm以上であることが好ましぐ さらには、 20ppm—数万 ppmであることが好ましい。また、前記熱処理装置において 、熱処理は 1200°C以上の温度で行うことが好ましぐ或いは、 1350°C以上の温度で 行うことが好ましい。
[0010] 本発明の第 2の特徴とするところは、基板を熱処理する反応炉と、この反応炉内で 基板を支持する支持具とを有し、前記支持具の少なくとも基板と接触する部分には 水素原子と酸素原子とを含む雰囲気下で酸化処理を行うことにより形成したシリコン 酸化膜が形成されている熱処理装置にある。前記シリコン酸化膜は、水素 (H )
2と酸 素 (O )とを含む雰囲気下で形成されてもよぐ又は、水 (H O)を含む雰囲気下で形
2 2
成してもよい。或いは、水 (H O)と不活性ガスを含む雰囲気下で形成してもよい。さ
2
らには、水素 (H )と酸素 (O )とを外部燃焼装置により燃焼させて生成した水蒸気を
2 2
含む雰囲気下でノ ィロジェニック酸ィ匕によって形成してもよぐ純水を不活性ガスで パブリングして生成した水分を含む雰囲気下で形成してもよい。
[0011] 本発明の第 3の特徴とするところは、基板を熱処理する反応炉と、この反応炉内で 基板を支持する支持具とを有し、前記支持具の少なくとも基板と接触する部分には、 粘性率が OH基を含まな ヽシリコン酸化膜の粘性率の 1 Z 100以下であるシリコン酸 化膜が形成されている熱処理装置にある。
[0012] 本発明の第 4の特徴とするところは、基板を熱処理する反応炉と、この反応炉内で 基板を支持する支持具とを有し、前記支持具の少なくとも基板と接触する部分には、 OH基を含むシリコン酸ィ匕膜が形成されており、該シリコン酸ィ匕膜は OH基を含まな
Figure imgf000005_0001
ヽてァニール処理が施されて ヽる熱処理装置にある。前記 OH基を含 まない雰囲気とは、例えば、酸素若しくは窒素又はアルゴン若しくはヘリウム等の不 活性ガスカゝらなる群カゝら選択される少なくとも一種類のガス又は複数種類の混合ガス を含む雰囲気である。
[0013] 本発明の第 5の特徴とするところは、基板を熱処理する反応炉と、この反応炉内で 基板を支持する支持具とを有し、前記支持具の少なくとも基板と接触する部分には O H基を含むシリコン酸化膜が形成されている熱処理装置において、前記シリコン酸化 膜の表面の OH基含有量はその他の部分よりも少ないことにある。
[0014] 本発明の第 6の特徴とするところは、基板を熱処理する反応炉と、この反応炉内で 基板を支持する支持具とを有し、前記支持具の少なくとも基板と接触する部分には O H基を含むシリコン酸化膜が形成されている熱処理装置において、前記シリコン酸化 膜の表面の粘性率はその他の部分よりも高いことにある。
[0015] 本発明の第 7の特徴とするところは、基板を熱処理する反応炉と、この反応炉内で 基板を支持する支持具とを有し、前記支持具の少なくとも基板と接触する部分には O H基を含むシリコン酸化膜が形成されている熱処理装置において、前記シリコン酸化 膜の表面には、該シリコン酸ィ匕膜よりも膜厚が薄く OH基含有量が少ない膜が形成さ れていることにある。
[0016] 本発明の第 8の特徴とするところは、基板を熱処理する反応炉と、この反応炉内で 基板を支持する支持具とを有し、前記支持具の少なくとも基板と接触する部分には O H基を含むシリコン酸化膜が形成されている熱処理装置において、前記シリコン酸化 膜の表面には、該シリコン酸ィ匕膜よりも膜厚が薄く粘性率の高い膜が形成されている ことにめる。
[0017] 本発明の第 9の特徴とするところは、基板を熱処理する反応炉と、この反応炉内で 基板を支持する支持具とを有し、前記支持具の少なくとも基板と接触する部分には O H基を含むシリコン酸ィ匕膜が形成されている熱処理装置において、前記支持具は、 炭化珪素（SiC)、シリコン (Si)又は表面に炭化珪素（SiC)がコートされたシリコン (Si )力らなること〖こある。
[0018] 本発明の第 10の特徴とするところは、基板を熱処理する反応炉と、この反応炉内で 基板を支持する支持具とを有し、前記支持具の少なくとも基板と接触する部分には O H基を含むシリコン酸ィ匕膜が形成されている熱処理装置において、前記支持具は、 本体部と、基板と接触する支持部とを有し、支持部は板状部材力 なることにある。
[0019] 本発明の第 11の特徴とするところは、反応炉内に基板を搬入する工程と、少なくと も基板と接触する部分に OH基を含むシリコン酸ィ匕膜が形成された支持具により基板 を支持する工程と、前記反応炉内で前記支持具により基板を支持した状態で熱処理 する工程と、熱処理後の基板を前記反応炉より搬出する工程とを有する基板の製造 方法にある。
[0020] 本発明の第 12の特徴とするところは、反応炉内に基板を搬入する工程と、少なくと も基板と接触する部分に OH基を含むシリコン酸ィ匕膜が形成された支持具により基板 を支持する工程と、前記反応炉内で前記支持具により基板を支持した状態で熱処理 する工程と、熱処理後の基板を前記反応炉より搬出する工程とを有する基板の製造 方法において、前記反応炉内に基板を搬入する前に空の支持具を反応炉内に搬入 して水素原子と酸素原子とを含む雰囲気下で支持具に対して酸化処理を行うことに める。
[0021] 本発明の第 13の特徴とするところは、反応炉内に基板を搬入する工程と、少なくとも 基板と接触する部分に OH基を含まな 、雰囲気にぉ 、てァニール処理が施された O H基を含むシリコン酸化膜が形成された支持具により基板を支持する工程と、前記反 応炉内で前記支持具により基板を支持した状態で熱処理する工程と、熱処理後の基 板を前記反応炉より搬出する工程と、を有する基板の製造方法にある。
[0022] 本発明の第 14の特徴とするところは、反応炉内に基板を搬入する工程と、少なくと も基板と接触する部分に OH基を含まな 、雰囲気にぉ 、てァニール処理が施された OH基を含むシリコン酸化膜が形成された支持具により基板を支持する工程と、前記 反応炉内で前記支持具により基板を支持した状態で熱処理する工程と、熱処理後の 基板を前記反応炉より搬出する工程と、を有する基板の製造方法において、前記反 応炉内に基板を搬入する前に空の支持具を反応炉内に搬入して OH基を含まない 雰囲気においてァニール処理する基板の製造方法にある。
[0023] 本発明は、基板と接触するのに適する材料について種々検討した結果、 OH基を 含む SiOが最適であることを見出してなされたものである。石英については、石英中
2
に含まれる水分 (OH基)の量に依存して粘性率が変化することが知られて 、る。 ここ で、粘性 (viscosity)とは、物体を各種外力をもって動かそうとした場合に、物体内にこ れに逆らう力、すなわち変形に対する抵抗が生じる力 この抵抗の度合いを示す性 質のことである。
粘性率 r? [Pa' s] (= [ボイズ])とは、面積 S [m2]の平板 2枚の間 (距
離 d[m])に流体を挟み込んで、一方の板を平行を保ちながら一定の速度 (v[mZs ])で動かした時、板が液体力 受ける力（F[N])に関する量を指す。
F/S= 7? v/d
r? =[N] [m]/[m2] [m/s] . . . =[N] [s]/[m2] = [Pa] [s]
図 1に OH基含有量による粘性率の温度依存性が示されて ヽる（出典： http://www.asahi-net.or.jp/%7Eup5s-andu/index.htm) o石英中の OH基含有量が 多ければ多いほど粘性率 7?は低い。粘性率 7?の目安としては、図 1の軟化点以下で はガラス細工が可能となる上限で、歪点以上では長時間 (年単位)で変形しな 、とさ れている。その間の徐冷点以上では月単位の使用で変形し、それ以下では日単位 の使用で変形するとされる。
[0024] 本発明は、少なくとも基板と接触する部分を OH基含有のシリコン酸ィ匕膜とすること により適切な粘性率を持たせるようにする。粘性率は、 1000° Cでは 10ボイズ以下 であることが好ましぐ 1200° Cでは 13ボイズ以下であることが好ましぐ 1350° C では 15ボイズ以下であることが好ましい。このような粘性率を持たせるには、シリコン 酸化膜中の OH基含有量を 20ppm以上とする必要がある。この場合、 OH基含有の シリコン酸ィ匕膜の粘性率は、 OH基を含まな 、シリコン酸ィ匕膜の粘性率と比較すると、 1000° Cでは 1Z100以下であり、 1200° Cでは 1Z100以下であり、 1350° 。で は 1Z100以下である。さらに好ましくはシリコン酸ィ匕膜中の OH基含有量は 20ppm 一数万 ppmとするのがよい。この場合、 OH基含有のシリコン酸ィ匕膜の粘性率は、 O H基を含まないシリコン酸ィ匕膜の粘性率と比較すると、 1000° Cでは 1Z100— 1Z 1012であり、 1200° Cでは 1/100— 1/101。であり、 1350° Cでは 1/100—1/ 108である。さらに好ましくはシリコン酸ィ匕膜中の OH基含有量は 20ppm— 1万 ppmと するのがよい。この場合、 OH基含有のシリコン酸ィ匕膜の粘性率は、 OH基を含まな いシリコン酸化膜の粘性率と比較すると、 1000° Cでは 1Z100— 1Z101Gであり、 1 200。 Cでは 1/100— 1/108であり 1350。 Cでは 1/100— 1/106である。また 、シリコン酸ィ匕膜中の OH基含有量を 1万 ppm—数万 ppmとすることもできる。この場 合、 OH基含有のシリコン酸ィ匕膜の粘性率は、 OH基を含まないシリコン酸ィ匕膜の粘 性率と比較すると、 1000° Cでは 1/101(>— 1/1012であり、 1200° Cでは 1/108 一 1Z1010であり、 1350° Cでは 1/106— 1/108である。 なお、ここで ppmとは、 Parts Per Million (百万分の 1)を意味する。
また、温度が高くなるにつれて、石英中の OH基は熱解離し、活性水素を放出する ことが知られて!/、る。図 2に OH基の熱解離量の温度依存性を示す（出典
http://www.asahi-net.or.jp/%7Eup5s-andu/index.htm) o 1000° C— 1400° Cの温 度領域では、約 100° Cの温度上昇ごとに 10倍の OH基が熱解離すると概算できる 。し力しながら、図 2に示す通り、 1400° Cにおいても、熱解離度は 1E— 3(mol%)程 度であり、実使用上は OH基含有量の熱解離による減少は、考慮しなくてもよい。 目的の熱処理においては、通常は酸素のみによる酸ィ匕 (OH基含有量はほぼ数 pp m)、あるいは不活性ガスによるァニールを実施する。熱解離により放出された活性 水素は、非常に強力な還元力を持っているため、シリコン酸ィ匕膜中の Si— O— Si結合 の酸素原子と反応する。反応は次式の通りである。
≡ Si-O-Si≡ + H (gas)→Si— O— H + Si
また、活性水素は原子半径が非常に小さいため、この反応は、目的の熱処理にお いて形成されたシリコン酸ィ匕膜の膜中深くにおいても発生すると考えられる。目的の 熱処理においては、シリコン酸ィ匕膜に取り込まれた Hは不純物であり、基板の膜質を 低下させる原因になることがあり、熱処理後のシリコン酸化膜中（特にシリコン酸ィ匕膜 Zシリコン板界面付近）に残留することは望ましくない。これを防止するために、支持 具表面への OH基を多く含んだ酸化処理は、基板を反応炉に投入する前に実施す ることが望ましい。
[0026] OH基を含むシリコン酸ィ匕膜を用いる場合、表面にある程度の荒れがある支持具に シリコン酸ィ匕膜を形成した場合であっても基板のスリップの発生を抑制できるメリット がある。即ち、シリコン酸化膜を形成する支持具の表面状態はそれ程考慮する必要 はない。これは OH基の混入によりシリコン酸ィ匕膜自体が軟らかくなり、流動性が高く なってクッションとなり、応力を開放し易い状態となるからである。また、基板を処理す る際のプロセスウィンドウ（プロセス上の許容範囲）が広くなるというメリットもある。例え ば、基板処理の際の昇温レートをある程度大きくしても基板のスリップ発生を抑制す ることがでさる。
これに対して OH基を含まないシリコン酸ィ匕膜を用いる場合、支持具表面は限られ た表面状態、面粗さでないと基板にスリップが発生するおそれがある。この場合、支 持具の表面状態 (表面粗さ等）に相当の注意を払い、スリップ発生の原因を十分に取 り除くよう支持具表面を調整する必要があり、コストアップになる。また、基板を処理す る際のプロセスウィンドウが狭くなるとういうデメリットもある。例えば昇温レートはある 一定のレート以下に限られるなど、基板処理条件に様々な制限が生じることとなる。
[0027] シリコン酸ィ匕膜の粘性率を低くするには、他の不純物をシリコン酸ィ匕膜に混入させ ることにより可能である。ただし、 OH基は、基板に対する汚染源とならずにシリコン酸 化膜の粘性を低下させることができる点で、他の不純物と比較して優れて 、る。
[0028] OH基を含むシリコン酸化膜の膜厚としては、 1000 A—数 m (例えば 3— 5 μ m) が好ましい。より好ましくは、数千 A—数/ z mとするのがよい。シリコン酸ィ匕膜の膜厚 を 1000 Aよりも薄くすると、支持具表面の数； z m程度の突起がシリコン酸ィ匕膜を突き 破ることも考えられ、シリコン酸ィ匕膜のバッファ (緩衝)層としての役割が低下する。ま た、シリコン酸ィ匕膜の膜厚を数/ z mよりも厚くすると、シリコン酸ィ匕膜の剥離を生じる可 能性があり、何らかの剥離防止策が必要となる。
[0029] しカゝしながら、 OH基を含むシリコン酸化膜を形成した直後に熱処理した基板につ いてスリップ評価をすると、僅かにスリップが確認されることがあった。図 12に基板表 面の顕微鏡写真を示す。縦横に複数のスリップ (縞模様)が僅かに形成されているの がわかる。この原因は次の通りと考えられる。
[0030] 即ち、図 10 (a)〖こ示すように、 SiC製の支持具 30の表面には硬い突起 100, 100 が形成され、この上に OH基を含むシリコン酸化膜 74が形成されており、図 10 (b)に 示すように、この支持具 30に基板 72を載置して熱処理を実施すると、粘性率が低い OH基を含むシリコン酸ィ匕膜 74が押し潰され、 OH基を含むシリコン酸ィ匕膜 74が基 板 72に複数箇所で凝着する。図 10 (c)に示すように、熱処理における昇降温時に基 板 72は変形しょうとするが、凝着した箇所では基板 72と OH基を含むシリコン酸ィ匕膜 74とが固定されているので、凝着している点での間で基板 72に応力が集中する。こ こで、基板 72の変形しょうとする力が凝着力を超えた場合には、凝着している点間の 応力が一気に開放され、その衝撃で基板 72にスリップが発生する。
[0031] 本発明にお 、ては、 OH基を含むシリコン酸ィ匕膜を OH基を含まな 、雰囲気でァ- ールすることにより、粘性率が低!ヽ OH基を含むシリコン酸ィ匕膜の最表面に存在する OH基 (粘性率を低減させている主原因）が僅かに離脱し、その表面は少しだけ粘性 率が高くなる。
即ち、図 11 (a)に示すように、 OH基を含まない雰囲気でァニールすることにより、 粘性率が低い OH基を含むシリコン酸ィ匕膜 74の最表面に OH基が離脱して少しだけ 粘性率が高 、 (硬 、)膜 102が形成され、この膜 102に OH基を含むシリコン酸ィ匕膜 7 4が覆われる。したがって、図 11 (b)に示すように、支持具 30に基板 72を載置して熱 処理を実施すると、僅か〖こ粘性率が高い膜 102に基板 72が接触し、基板 72と OH基 を含むシリコン酸ィ匕膜 74とは凝着しに《なる。このため、図 11 (c)に示すように、熱 処理における昇降温時に基板 72が変形しても OH基を含むシリコン酸ィ匕膜 74との凝 着部分が少なぐ基板 72と膜 102との間に滑りが生じ、基板 72は徐々に変形するの で、応力集中を防止することができ、基板 72のスリップ発生を防止することができるも のである。
なお、膜 102は非常に薄い（例えば lOOnm以下）ので、 OH基を含むシリコン酸ィ匕 膜 74を形成するようにした後述する第 1の実施形態 (前記第 1の特徴等)の発明の効 果を阻害することはない。また、 OH基を含むシリコン酸ィ匕膜の OH基を含まない雰囲 気でのァニールは、 OH基を含むシリコン酸ィ匕膜 74を形成した直後での 1バッチ以 上の熱処理において、基板を反応炉内に投入することなぐ支持具のみを投入する 空バッチとして実施することができる。
発明の効果
[0032] 本発明にお 、ては、支持具の少なくとも基板と接触する部分に粘性率の低 、 (軟ら 力い)材料を設け、この粘性率の低い部分により基板を支持するようにしたので、例え ば SiC等のように平坦でな 、硬 、材料を支持具の母材としても基板に傷が形成され るのを防止し、基板にスリップが発生するのを防止することができる。
また、粘性率の低い材料の最表面には粘性率が高い層を薄く形成したので、基板 との間に生じる凝着を防止し、凝着を原因とするスリップの発生をも防止することがで きる。
図面の簡単な説明
[0033] [図 1]石英における OH基含有量による粘性率の温度依存性を示す特性図である。
[図 2]石英における OH熱解離量の温度依存性を示す特性図である。
[図 3]本発明の実施形態に係る熱処理装置を示す斜視図である。
[図 4]本発明の実施形態に係る熱処理装置に用いた反応炉を示す断面図である。
[図 5]本発明の実施形態に係る熱処理装置に用いた支持具を示し、支持具に直接基 板を支持する例であって、（a)は側面図、（b)は第 1例の拡大断面図、（c)は第 2例の 拡大断面図、（d)は第 3例の拡大断面図、（e)は第 4例の拡大断面図である。
[図 6]本発明の実施形態に係る熱処理装置に用いた支持具を示し、支持具にホルダ を介して基板を支持する例であって、（a)は側面図、（b)は第 1例の拡大断面図、 (c) は第 2例の拡大断面図、（d)は第 3例の拡大断面図、（e)は第 4例の拡大断面図であ る。
[図 7]本発明の実施形態に係る熱処理装置に用いた H O発生装置を示し、（a)は酸
2
素（O )と水素 (H )とを燃焼して H Oを生成するものであり、（b)は純水をパブリング
2 2 2
して H Oを生成するものである。
2
[図 8]本発明の第 1の実施形態に係る熱処理装置における制御フローを示すフロー チャートである。
[図 9]本発明の第 2の実施形態に係る熱処理装置における制御フローを示すフロー チャートである。
[図 10]凝着に起因すると考えられる基板のスリップ発生機構を説明するための図であ る。
[図 11]本発明による基板のスリップ低減モデルを説明するための図である。
[図 12]ァニール処理を行わな力つた場合の基板表面状態を示す顕微鏡写真である。
[図 13]ァニール処理を行なった場合の基板表面状態を示す顕微鏡写真である。 発明を実施するための最良の形態
[0034] 次に本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図 3には、本発明の実施形態に係る熱処理装置 10が示されている。この熱処理装 置 10は、例えば縦型であり、主要部が配置された筐体 12を有する。この筐体 12には 、ポッドステージ 14が接続されており、このポッドステージ 14にポッド 16が搬送される 。ポッド 16は、例えば 25枚の基板が収納され、図示しない蓋が閉じられた状態でポッ ドステージ 14にセットされる。
[0035] 筐体 12内において、ポッドステージ 14に対向する位置には、ポッド搬送装置 18が 配置されている。また、このポッド搬送装置 18の近傍には、ポッド棚 20、ポッドオーブ ナ 22及び基板枚数検知器 24が配置されている。ポッド搬送装置 18は、ポッドステー ジ 14とポッド棚 20とポッドオーブナ 22との間でポッド 16を搬送する。ポッドオーブナ 22は、ポッド 16の蓋を開けるものであり、この蓋が開けられたポッド 16内の基板枚数 が基板枚数検知器 24により検知される。
[0036] さらに、筐体 12内には、基板移載機 26、ノッチァライナ 28及び支持具 30 (ボート） が配置されている。基板移載機 26は、例えば 5枚の基板を取り出すことができるァー ム 32を有し、このアーム 32を動かすことにより、ポッドオーブナ 22の位置に置かれた ポッド、ノッチァライナ 28及び支持具 30間で基板を搬送する。ノッチァライナ 28は、 基板に形成されたノッチまたはオリフラを検出して基板のノッチまたはオリフラを一定 の位置に揃えるものである。支持具 30は、円板上の上板 34及び下板 36と、該上板 3 4と下板 36とを接続する 3本乃至 4本の支柱 38とから構成されている。
[0037] 図 4にお!/、て、反応炉 40が示されて!/、る。この反応炉 40は、反応管 42を有し、この 反応管 42内に支持具 30が挿入される。反応管 42の下方は、支持具 30を挿入する ために開放され、この開放部分はシールキャップ 44により密閉されるようにしてある。 また、反応管 42の周囲は、均熱管 46により覆われ、さらに均熱管 46の周囲にヒータ 48が配置されている。熱電対 50は、反応管 42と均熱管 46との間に配置され、反応 炉 40内の温度をモニタできるようにしてある。そして、反応管 42には、処理ガスを導 入する導入管 52と、処理ガスを排気する排気管 54とが接続されて 、る。
[0038] ガス導入管 52には、ガス供給系 56が接続されている。ガス供給系 56は、後述する
H O発生装置 58、 Nガス源 60及び Oガス源 62を有し、これら H O発生装置 58、 N
2 2 2 2
ガス源 60及び Oガス源 62には、 H O供給ライン 64a、 N供給ライン 64b及び O供
2 2 2 2 2 給ライン 64cが接続されている。これら供給ライン 64a, 64b, 64cは、それぞれ開閉 ノ ノレブ 66a, 66b, 66c及びマスフローコン卜ローラ（MFC) 68a, 68b, 68c力設けら れ、該 MFC68a, 68b, 68cによりガス流量が調整され、反応炉 40に供給するように なっている。
[0039] 次に上述したように構成された熱処理装置 10の作用について説明する。
まず、ポッドステージ 14に複数枚の基板を収容したポッド 16がセットされると、ポッド 搬送装置 18によりポッド 16をポッドステージ 14からポッド棚 20へ搬送し、このポッド 棚 20にストックする。次に、ポッド搬送装置 18により、このポッド棚 20にストックされた ポッド 16をポッドオーブナ 22に搬送してセットし、このポッドオーブナ 22によりポッド 1 6の蓋を開き、基板枚数検知器 24によりポッド 16に収容されている基板の枚数を検 知する。
[0040] 次に、基板移載機 26により、ポッドオーブナ 22の位置にあるポッド 16から基板を取 り出し、ノッチァライナ 28に移載する。このノッチァライナ 28においては、基板を回転 させながら、ノッチを検出し、検出した情報に基づいて複数枚の基板のノッチを同じ 位置に整列させる。次に、基板移載機 26により、ノッチァライナ 28から基板を取り出 し、支持具 30に移載する。
[0041] このようにして、 1バッチ分の基板を支持具 30に移載すると、例えば 600° C程度 の温度に設定された反応炉 40内に複数枚の基板を装填した支持具 30を装入し、シ ールキャップ 44により反応管 42内を密閉する。次に、炉内温度を熱処理温度まで昇 温させて、導入管 52から処理ガスとして窒素及び酸素を導入する。処理ガスの導入 ίま、開閉ノ ノレブ 66b, 66cを開き、 MFC68b, 68c【こよりガス流量を調整し、 Nガス
2 源 60及び Oガス源 62から供給ライン 64b, 64cを介して行う。基板を熱処理する際、
2
基板は、例えば 1000° C以上、さらには 1350° C以上の温度に加熱される。なお、 この間、熱電対 50により反応管 42内の温度をモニタしながら、予め設定された昇温 、熱処理プログラムに従って基板の熱処理を実施する。
[0042] 基板の熱処理が終了すると、例えば炉内温度を 600° C程度の温度に降温した後 、支持具 30を反応炉 40からアンロードし、支持具 30に支持された全ての基板が冷え るまで、支持具 30を所定位置で待機させる。なお、炉内温度降温の際も、熱電対 50 により反応管 42内の温度をモニタしながら、予め設定された降温プログラムに従って 降温を実施する。次に、待機させた支持具 30の基板が所定温度まで冷却されると、 基板移載機 26により、支持具 30から基板を取り出し、ポッドオーブナ 22にセットされ ている空のポッド 16に搬送して収容する。次に、ポッド搬送装置 18により、基板が収 容されたポッド 16をポッド棚 20に搬送し、さらにポッドステージ 14に搬送して完了す る。
[0043] 次に上記支持具 30について詳述する。
図 5 (a)において、支持具 30の各支柱 38には、多数の支持片 70が支持具 30の内 側に向けて突出形成されて 、る。この支持片 70にシリコンウェハ等の基板 72が略水 平姿勢で載置されており、支持具 30には多数の基板 72が略平行状態で隙間をもつ て支持されている。
[0044] 図 5 (b)に示すように、支持片 70も含めた支柱 38は、例えばシリコン (Si)又は炭化 珪素（SiC)から形成され、支持片 70も含めて支柱 38の全面にシリコン酸ィ匕膜 (SiO
2 膜) 74が形成されている。このシリコン酸ィ匕膜 74には、 OH基が含まれており、シリコ ン酸化膜 74中の OH基含有量は 20ppm—数万 ppm (例えば 2— 3万 ppm)である。 また、シリコン酸化膜 72の膜厚は、 1000 A—数/ z m (例えば 3— 5 /z m)である。図 5 (c)に示すように、支持片 70も含めた支柱 38の構成材料をシリコン (Si)とし、このシリ コン製の支柱 38 (支持片 70も含む）の全面に例えば炭化珪素（SiC)力 なるコート 層 76を形成し、このコート層 76に前述したシリコン酸ィ匕膜 74を形成してもよい。
[0045] なお、コート層 76は、プラズマ CVD又は熱 CVDにより形成されている。このコート 層 76の厚さは、 0. 1 m— 50 μ mの範囲となるように形成することが好ましい。この 炭化珪素製のコート層 76を厚くすると、シリコンと炭化珪素との熱膨張率の差により、 シリコン製の支持片 70が炭化珪素製のコート層 76に引っ張られて支持片全体の変 形量が大きくなり、この大きな変形によって基板 72にスリップが発生するおそれがあ る。これに対して炭化珪素製のコート層 76を上記のような厚さとすると、シリコン製の 支持片 70が炭化珪素製のコート層 76に引っ張られる量が少なくなり、支持片全体の 変形量も少なくなる。即ち、炭化珪素製のコート層 76を薄くすると、支持片 70とコート 層 76との熱膨張率の差による応力が低減し、支持片全体の変形量が少なくなり、支 持片全体の熱膨張率も本来のシリコンの熱膨張率 (基板 72がシリコンの場合は略同 等の熱膨張率）に近づき、スリップの発生を防止できるものである。
[0046] 炭化珪素製のコート層 76の厚さを 0. 1 μ m未満とすると、炭化珪素のコート層 76が 薄過ぎて消耗し、シリコン製の支持片 70に炭化珪素を再コーティングする必要が生 じ、同一の支持具 30を繰り返し使用することができなくなる。このコート層 76の厚さを 0. 1 m以上とすれば、炭化珪素のコート層 76をシリコン製の支持片 70に頻繁に再 コーティングする必要がなくなり、同一の支持具 30を繰り返し使用することができる。 尚、炭化珪素製のコート層 76の厚さを 1 m以上とすれば、更に膜が消耗しなくなり 、同一の支持具 30を繰り返し使用できる回数が一層増えるので好ましい。
[0047] 炭化珪素製のコート層 76の厚さを 50 mを超えるようにすると、炭化珪素製のコー ト層 76自体が割れやすくなり、この割れが原因で基板 72にスリップも発生しやすくな る。このコート層 76の厚さを 50 m以下とすれば、コート層 76の割れが生じに《なり 、上述したようにシリコン製の支持片 70と炭化珪素製のコート層 76との熱膨張率の差 による応力も低減することから、支持片全体の変形が少なくなり、基板 72のスリップ発 生を防止することができる。炭化珪素製のコート層 76の厚さを 15 m以下とすると基 板のスリップが殆ど発生しなくなる。さらに炭化珪素製のコート層 76の厚さを 0. l ^ m 一 3 mとすると基板 72のスリップは発生しなくなる。よって、炭化珪素製のコート層 7 6の厚さは、 0. — 50 /z mとするの力よく、より好ましくは 0. 1 m— 15 m力 ^よ ぐさらに好ましくは 0. 1 m— 3 mがよい。シリコン製の支持片 70と炭化珪素製の コート層 76との厚さを両者の割合で示すと、炭化珪素製のコート層 76の厚さがシリコ ン製の支持片 70の厚さの 0. 0025%— 1. 25%とするの力よく、より好ましくは 0. 00 25%-0. 380/0力よく、さらに好ましく ίま 0. 0025%-0. 250/0力 ^よ!/、。
[0048] コート層 76は、炭化珪素以外に窒化珪素（SiN)を同様にプラズマ CVD又は熱 CV Dによりコーティングして形成することができる。窒化珪素製とした場合は、このコート 層 76の厚さは 0. — 30 /z mとすること力 Sよく、より好ましくは 0. 1 111ー5 111と するのがよい。このコート層 76は、支持片 70と基板 72との接着を防止するための接 着防止層として設けられる。
[0049] OH基含有のシリコン酸ィ匕膜 74は、支柱 38の全面に形成する必要はなぐ少なくと も基板 72が接触する部分に形成すれば足り、例えば図 5 (d)に示すように、シリコン（ Si)又は炭化珪素（SiC)製の支柱 38の支持片 70の上面の一部に形成し、この支持 片 70に形成したシリコン酸ィ匕膜 74に基板 72を接触させるようにしてもよい。さらに、 図 5 (e)に示すように、シリコン (Si)製の支柱 38の支持片 70の上面に例えば炭化珪 素（SiC)からなるコート層 76を形成し、このコート層 76に OH基含有のシリコン酸ィ匕 膜 74を形成してもよい。
[0050] また、支持具 30は、図 6に示すように、本体部である支柱 38の支持片 70により板状 部材であるホルダ 80を支持し、このホルダ 80を介して基板 72を支持する形式のもの であってもよい。
[0051] ホルダ 80の直径は、基板 72の直径より小さく、即ち、ホルダ 80の上面は、基板 72 の下面である平坦面の面積より小さな面積を有し、基板 72は、該基板 72の周縁を残 してホルダ 80に支持されて ヽる（ホルダ 80は基板 72の外周縁とは接触することなく 基板 72を支持している）。基板 72は例えば直径が 300mmであり、したがって、ホル ダ 80の直径は 300mm未満であり、 100mm— 250mm程度（基板外径の 1/3— 5/ 6程度）が好ましい。
[0052] また、このホルダ 80の厚さは、基板 72の厚さよりも厚く形成されている。基板 72の 厚さは、例えば 700 μ mであり、したがって、支持部 72の厚さは、 700 μ mを越えて おり、 10mmまでは可能であり、少なくとも基板 72の厚さの 2倍以上、例えば 3mm— 10mmが好ましぐ更には 3mm— 6mmが好ましぐ更には 4mm— 5mmが好ましい 。また、このホルダ 80の厚さは、支持片 70の厚さよりも厚くなつている。ホルダ 80の厚 さをこのような厚さとするのは、ホルダ 80自体の剛性を増し、ホルダ 80の熱処理時の 変形を抑制するためである。なお、熱処理時の変形を抑制することができるのであれ ば、必ずしもシリコン製のホルダ 80の厚さは、基板 72の厚さよりも厚く形成する必要 はない。また、ホルダ 80の直径 (面積）は、基板 72の直径 (面積)より大きくすることも できる。この場合は、ホルダ 80の厚さをさらに厚くすることが好ましい。
[0053] 上述の形式の支持具 30にあっては、図 6 (b)に示すように、ホルダ 80は、例えばシ リコン（Si)又は炭化珪素（SiC)から形成され、このホルダ 80の全面に前述した OH 基含有のシリコン酸ィ匕膜 74が形成されている。図 6 (c)に示すように、ホルダ 80の構 成材料をシリコン（Si)とし、このシリコン製のホルダ 80の全面に例えば図 5 (c)に示す ような炭化珪素（SiC)からなるコート層 76を形成し、このコート層 76に前述したシリコ ン酸ィ匕膜 74を形成してもよい。 OH基含有のシリコン酸ィ匕膜 74は、ホルダ 80の全面 に形成する必要はなぐ少なくとも基板 72が接触する部分に形成すれば足り、例え ば図 6 (d)に示すように、シリコン（Si)又は炭化珪素（SiC)製のホルダ 80の上面のみ に形成し、このホルダ 80上面に形成したシリコン酸ィ匕膜 74に基板 72を接触させるよ うにしてもよい。さらに、図 6 (e)に示すように、シリコン（Si)製のホルダ 80の上面に例 えば炭化珪素（SiC)からなるコート層 76を形成し、このコート層 76に OH基含有のシ リコン酸ィ匕膜 74を形成してもよい。
[0054] 次に支持具 (ボート又はホルダを含む）に OH基含有のシリコン酸化膜を形成する 方法に関する第 1の実施形態について説明する。
OH基含有のシリコン酸化膜を形成するには、基板を熱処理する反応炉と同一の 反応炉を用いることができる。図 4に示すように、ガス供給系 56に H O発生装置 58を
2
設けてあり、この H O発生装置 58から水分を支持具 30を収容した反応炉 40に供給
2
することによって支持具 30に OH基含有のシリコン酸ィ匕膜を形成することができる。こ のような支持具 30への処理と基板への処理の両方を行う反応炉 40は、基板に対す る熱処理を行う反応炉に、水分 (H O)を供給する H O供給ライン 64aを追加するだ
2 2
けで、簡単に構成することができる。
なお、支持具 30への OH基含有のシリコン酸化膜の形成と、基板に対する熱処理 とは、別々の反応炉で行うようにしてもよい。 [0055] 上記 H O発生装置 58により発生させた H Oを用いて支持具表面の酸ィ匕を行う方
2 2
法の第 1例としてパイロジェニック酸ィ匕を用いる方法がある。図 7 (a)において、 H O
2 発生装置 58は、 Hガス源 82、 Oガス源 84及び外部燃焼装置 86を有する。 Hガス
2 2 2 源 82と Oガス源 84とは、それぞれ開閉バルブ 88a， 88b及びマスフローコントローラ
2
(MFC) 90a, 90bを介して外部燃焼装置 86に並列に接続されている。 Hガス源 82
2 と Oガス源 84とからの水素 (H )と酸素 (O )とを外部燃焼装置 86で燃焼させて水蒸
2 2 2
気 (H O)を発生させ、発生させた水蒸気 (H O)と酸素 (O )とを、支持具 30を収容
2 2 2
した反応炉 40内に供給して、温度 1000— 1200° C程度、大気圧下で支持具 30表 面の酸化を行う。これにより、 OH基を含むシリコン酸化膜を支持具 30表面に形成す ることがでさる
。なお、シリコン酸ィ匕膜中の OH基含有量の制御は、 H、 O又は H Oの供給流量、
2 2 2
酸化処理温度、酸化処理時間等を制御することにより行う。
[0056] 上記 H O発生装置 58により発生させた H Oを用いて支持具表面の酸ィ匕を行う方
2 2
法の第 2例として、純水を不活性ガスでパブリングして生成した H Oを用いて酸化す
2
る方法がある。図 7 (b)において、 H O発生装置 58は、不活性ガスである例えば N
2 2 ガスを蓄えた Nガス源 92と、純水を蓄えた純水容器 94とを有する。 Nガス源 92は、
2 2
開閉バルブ 96及びマスフローコントローラ（MFC) 98を介して純水容器 94に入れら れた純水の下部に開口するよう接続されている。純水容器 94の純水 (H O)を不活
2 性ガス、例えば Nガス源からの窒素 (N )でパブリングすることにより水分を発生させ
2 2
、発生させた水蒸気 (H O)と酸素 (O )とを、支持具 30を収容した反応炉 40内に供
2 2
給して、温度 1000— 1200° C程度、大気圧下で支持具 30表面の酸ィ匕を行う。これ により、 OH基を含むシリコン酸ィ匕膜を支持具 30表面に形成することができる。なお、 シリコン酸化膜中の OH基含有量の制御は、 N、 H O又は Oの供給流量、酸ィ匕処
2 2 2
理温度、酸ィヒ処理時間等を制御することにより行う。
[0057] 上記 H O発生装置 58により発生させた H Oを用いて支持具表面の酸ィ匕を行う方
2 2
法の第 3例として、水分 (H O)とキャリアガスだけを用いて酸ィ匕する方法がある。第 2
2
例と同様に、図 7 (b)に示した H O発生装置 58を用い、純水容器 94の純水（H O)
2 2 を不活性ガス、例えば Nガス源からの窒素 (N )でバブリングして生成した水分 (H
2 2 2 O)とキャリアガスとを、支持具 30を収容した反応炉 40内に供給して、温度 1000—1 200° C程度、大気圧下で支持具表面の酸ィ匕を行う。これにより、 OH基を含むシリコ ン酸ィ匕膜を支持具 30表面に形成することができる。なお、シリコン酸ィ匕膜中の OH基 含有量の制御は、 N、 H O又はキャリアガスの供給流量、酸化処理温度、酸化処理
2 2
時間等を制御することにより行う。キャリアガスとしては不活性ガス、例えば窒素 (N )
2
、ヘリウム (He)、アルゴン (Ar)等がある。このように、酸素（O )ガスを用いることなく
2
、水分 (H O)とキャリアガスのみを用いて OH基を含むシリコン酸ィ匕膜を形成すること
2
も可能である。
[0058] 上記 H O発生装置 58により発生させた H Oを用いて支持具表面の酸ィ匕を行う方
2 2
法の第 4例として、ドライ酸化とウエット酸化とを組み合わせる方法がある。即ち、酸素 (O )と窒素 (N )を、支持具 30を収容した反応炉 40内に供給して、温度 1000— 12
2 2
00° C程度、大気圧下で支持具 30表面の酸化処理を行う（ドライ酸化)。この処理に より支持具 30表面には OH基を含まないシリコン酸ィ匕膜が形成される。この後、水分 (H O)を用いた酸化処理を行う（ウエット酸化)。ウエット酸ィ匕としては、例えば上述し
2
たパイロジェニック酸化がある。これにより、 OH基を含むシリコン酸化膜を支持具 30 表面に形成することができる。なお、シリコン酸ィ匕膜中の OH基含有量の制御は、ドラ ィ酸化後に行うウエット酸化における H、 N又は H Oの供給流量、酸化処理温度、
2 2 2
酸ィ匕処理時間等を制御することにより行う。このようにドライ酸ィ匕後にウエット酸ィ匕を行 うことでも OH基を含むシリコン酸ィ匕膜を形成することができる。
[0059] 以上述べた反応炉における処理をまとめると図 8に示すようになる。
まず、ステップ S10において、空の支持具 30(基板を装填していない支持具 30)を 反応炉 40内に搬入する。次のステップ S 12において、空の支持具 30が搬入された 反応炉 40内に、前述した方法により水分を含んだガスを供給し、 OH基を含んだシリ コン酸化膜を支持具 30に形成する。次のステップ S 14において、 OH基を含んだシリ コン酸ィ匕膜が形成された支持具 30を反応炉 40から搬出する。次のステップ S16に おいて、 OH基を含んだシリコン酸ィ匕膜が形成された支持具 30に基板 72を支持する 。次のステップ S 18において、基板 72を支持した状態の支持具 30を反応炉 40内に 搬入する。次のステップ S20において、前述した方法により基板 72への熱処理を実 施する。次のステップ S22において、基板 72への熱処理が終了した支持具 30を反 応炉 40から搬出する。次のステップ S24において、基板 72への熱処理の回数 (連続 処理の回数）が所定回数に達した力否かを判定する。このステップ S24において、基 板 72への熱処理回数が所定回数に達したと判定された場合は、最初のステップ S1 0へ戻り、支持具 30表面の再酸化処理を行う。これにより連続処理により減少した支 持具表面のシリコン酸ィ匕膜中の OH基を復元することができる。ステップ S24におい て、基板 72への熱処理回数が所定回数に達していないと判定された場合は、ステツ プ S 18に戻り、所定回数に達するまで基板 72への熱処理が実施されるようにする。 なお、ステップ S24における所定回数、すなわち基板の連続処理により減少した支 持具表面のシリコン酸化膜中の OH基を補充する再酸化処理を行う頻度は次のよう に設定する。即ち、基板の連続処理を行う前に、基板の処理回数 (バッチ回数）に対 する支持具表面のシリコン酸ィ匕膜中の OH基含有量 (又は減少量)のデータを取って おき、 OH基含有量が所定の値に減少するまでの処理回数を調べておく。その処理 回数を、支持具に対して酸化処理を行ってから再酸化処理を行うまでの処理回数（ ステップ S24における所定回数）に設定する。なお、シリコン酸ィ匕膜中の OH基含有 量は、例えば赤外線分光光度計（FTIR: Fourier Transform Infrared Spectrometer)に て、シリコン酸ィ匕膜のスペクトル測定を行うことにより算出する。この場合、被検物は両 面、光学面 (研磨）が必要となる。そこで、測定前に支持具表面のシリコン酸ィ匕膜の 研磨を行い、光学面を形成する。測定により得られたスペクトルの波長 2. に おいて" Si— OH"の結合に起因した吸収があり、そのピーク値より、 OH基含有量を算 出することができる。基板の連続処理を行う際は、事前に調べておいた支持具表面 のシリコン酸ィ匕膜中の OH基が所定の値となる処理回数毎に、支持具表面に対し水 分を用いた再酸化処理を行うようにする。この再酸化処理により、連続処理にて減少 した支持具表面のシリコン酸ィ匕膜中の OH基を補うことができ、シリコン酸ィ匕膜中の O H基含有量を連続処理前の適切な値に復元することができる。なお、 OH基の含有 量の所定の値とは、シリコン酸ィ匕膜の粘性率が基板にスリップを発生させる程度の粘 性率となる手前の値である 20ppm以上、例えば 20ppmとするのがよい。ある程度余 裕をもって例えば lOOppm以上の値や lOOOppm以上の値としてもよい。 [0061] 次に本発明者らが行った実験結果について説明する。
本発明者らは、表面にシリコン酸ィ匕膜が形成された支持具により基板を支持した状 態で、基板を処理温度 1350° C、 O及び Nを含む雰囲気で数時間熱処理する実
2 2
験を行った。実験は、シリコン酸ィ匕膜中の OH基含有量を 0— lOOOOppmの範囲内 で変えて行った。その結果、 OH基含有量を Oppm、 lppmとしたときは、基板にスリツ プが発生した力 20ppm、 lOOOOppmとしたときには、基板にスリップは発生しなか つた。これにより、 OH含有量が多いほどスリップは発生しに《なり、少なくとも 20pp m以上とすれば、スリップはほとんど発生しなくなることが分力つた。これは、 OH基含 有量が多くなるほどシリコン酸ィ匕膜の粘性率が低下し、 OH基含有量が少なくとも 20 ppm以上あればシリコン酸ィ匕膜の粘性率は基板にスリップを発生させない程度の粘 性率となるからと考えられる。なお、 OH基はシリコン酸ィ匕膜中に、少なくとも数万 ppm (例えば 20000ppm— 30000ppm)程度は入ることが確認されて!、る。したがって、 シリコン酸ィ匕膜中の OH含有量は 20ppm以上とするのが好ましぐ実用的には 20pp m力も数万 ppmとするのがよい。また、 OH基含有量は、実験で確認した範囲である 20ppm— lOOOOppmとするのもよいし、それよりも更に粘性率が低下する範囲であ る lOOOOppm以上としてもよ!ヽ。
[0062] なお、上記実験にぉ 、ては、純水（H O)を窒素（N )でパブリングして生成した水
2 2
分 (H 0) 1%と酸素 (O )を、支持具を収容した反応炉内に供給して、温度 1200°
2 2
C、大気圧で、 1一 2時間支持具表面の酸ィ匕処理を行った (ウエット酸化)。これにより 、 OH基を lppm、 20ppm、 lOOOOppm含むシリコン酸ィ匕膜を支持具表面に形成し た。一方、 OH基を含まない (OH基含有量が Oppmである）シリコン酸ィ匕膜は、酸素（ O )と窒素 (N )を、支持具を収容した反応炉内に供給して、温度 1200° C、大気圧
2 2
で、 1一 2時間支持具表面の酸化処理を行って形成した (ドライ酸化)。
[0063] 次に支持具 (ボート又はホルダを含む）に OH基含有のシリコン酸化膜を形成する方 法に関する第 2の実施形態について説明する。
第 2の実施形態は、第 1の実施形態に対してァニール処理を加えたものである。即 ち、 OH基を含むシリコン酸化膜の形成が終了すると、開閉バルブ 66a, 66cを閉じ、 開閉バルブ 66bを開け、水分ガスを含む反応管 42内を Nでパージし、その後、支持
2 具表面に形成した OH基を含むシリコン酸ィ匕膜に対してァニール処理を行う。了ニー ル処理は、開閉バルブ 66b又は 66cを開き、 Nガス又は Z及び Oガスを反応管 42
2 2
内に導き、 OH基を含まない雰囲気で行なわれる。ァニール処理は、処理温度が 12 00° C— 1400° Cの範囲内で、処理時間が 0. 5時間一 10時間の範囲内で行うの がよい。
なお、ァニール処理は、 Nガスや Oガスの他、 Ar、 He等の不活性ガス、あるいは
2 2
これらの混合ガスの雰囲気で行ってもょ 、。
以上述べた反応炉における処理 (支持具への処理と、基板への処理)をまとめると 図 9に示すようになる。
まず、ステップ S10において、空の支持具 30(基板を装填していない支持具 30)を 反応炉 40内に搬入する。次のステップ S 12において、空の支持具 30が搬入された 反応炉 40内に、前述した方法により水分を含んだガスを供給し、 OH基を含んだシリ コン酸化膜を支持具 30に形成する。次のステップ S26において、前述した方法でス テツプ S 12で形成した OH基を含むシリコン酸ィ匕膜に対してァニール処理を行う。次 のステップ S 14において、 OH基を含んだシリコン酸化膜が形成された支持具 30を 反応炉 40から搬出する。次のステップ S16において、 OH基を含んだシリコン酸ィ匕膜 が形成された支持具 30に基板 72を支持する。次のステップ S 18において、基板 72 を支持した状態の支持具 30を反応炉 40内に搬入する。次のステップ S20において 、前述した方法により基板 72への熱処理を実施する。次のステップ S22において、 熱処理終了後の基板 72を支持した支持具 30を反応炉 40から搬出する。熱処理終 了後の基板 72は、所定の温度まで冷却された後、回収される。次のステップ S24に おいて、基板 72への熱処理の回数 (連続処理の回数）が所定回数に達したか否か、 すなわち、支持具表面のシリコン酸ィ匕膜中の OH基が、所定の値 (補充が必要な程 度の値）まで減少したか否かを判定する。このステップ S24において、基板 72への熱 処理回数が所定回数に達した、すなわち、シリコン酸ィ匕膜中の OH基が補充が必要 な程度まで減少したと判定された場合は、最初のステップ S 10へ戻り、支持具 30表 面の再酸化処理を行う。これにより連続処理により減少したシリコン酸ィ匕膜中の OH 基を復元することができる。ステップ S24において、基板 72への熱処理回数が所定 回数に達していない、すなわち、シリコン酸ィ匕膜中の OH基が補充が必要な程度まで 減少していないと判定された場合は、ステップ S16に戻り、新たな基板に対して処理 を行！ヽ、熱処理回数が所定回数に達するまで基板 72への熱処理が実施されるように する。
[0065] 次に本発明者らが行った実験結果について説明する。
本発明者らは、表面に OH基を含むシリコン酸ィ匕膜が形成された支持具により基板 を支持した状態で、基板を処理温度 1350° C、 O及び Nを含む雰囲気で数時間
2 2
熱処理する実験を行った。実験は、シリコン酸ィ匕膜中の OH基含有量を 0— ΙΟΟΟΟρ pmの範囲内で変えて行った。
[0066] なお、 OH基を含む酸化膜は、純水 (H O)を窒素 (N )でパブリングして生成した
2 2
水分 (H 0) 1%と酸素 (O )を、支持具を収容した反応炉内に供給して、温度 1200
2 2
° C、大気圧で、 1一 2時間支持具表面の酸ィ匕処理 (ウエット酸化）を行うことによって 形成した。
[0067] その結果、支持具表面に OH基を約 lOOOOppm程度含むシリコン酸化膜を形成後 、直ぐに基板の熱処理を行った場合、すなわち、支持具表面に OH基を含むシリコン 酸化膜形成後、 1回目の基板の熱処理を行った場合、熱処理後の基板表面を顕微 鏡観察したところ、図 12に示すように、縦横に複数のスリップ (縞模様)が僅かに形成 されるものもあった。これは、基板と OH基を含むシリコン酸ィ匕膜が凝着することに起 因するスリップと考えられる。これらには、キズのようなスリップの発生起点は存在しな い。
[0068] 一方、前述した方法で支持具表面に OH基を含むシリコン酸ィ匕膜を形成後、その O H基を含むシリコン酸ィ匕膜に対してァニール処理を行った後に、基板の熱処理を行 つた場合、熱処理後の基板表面を顕微鏡観察したところ、図 13に示すように、スリツ プは見られなかった。
なお、 OH基を含むシリコン酸ィ匕膜に対するァニール処理は、 OH基を含まない雰 囲気中で、処理温度を 1350° C、処理時間を 10時間として行った。
[0069] なお、上記実施形態においては、支持具表面に形成したシリコン酸化膜に対する OH基の補充 (支持具の再酸化処理)を、所定の処理回数毎に、基板の熱処理プロ セス前において、反応炉内に基板を挿入することなく空の支持具を挿入した状態で 行う場合について説明したが、シリコン酸ィ匕膜に対する OH基の補充は、これ以外の タイミングでも行うことができる。
[0070] 例えば、反応炉内に基板を支持した支持具を挿入した状態、すなわち基板に対す る熱処理プロセスの途中であっても、熱処理プロセス上問題のな 、ステップであれば 、シリコン酸ィ匕膜に対する OH基の補充を行うことができる。熱処理プロセス上問題の ないステップとしては、最高処理温度での熱処理以外のステップ、すなわち最高処理 温度での熱処理前 (基板昇温過程)、最高処理温度での熱処理後（基板降温過程） 等が挙げられる。これらのステップにおいて、反応炉内に H O等の水分を流すことに
2
より、熱処理プロセスに影響を与えることなく支持具に形成されたシリコン酸ィ匕膜に対 して OH基の補充を行うことができる。また、 OH基の補充後、 H O等の水分の供給を
2
停止して、 Nや O等のガスを供給すれば、 OH基を含まない雰囲気でのァニールを
2 2
行うことができる。
[0071] また、最高処理温度での熱処理ステップにおいて、熱処理プロセス上影響のない 程度の少量の H Oを流すことでも、熱処理プロセスに影響を与えることなく支持具に
2
形成されたシリコン酸ィ匕膜に対して OH基の補充を行うことができる。この場合、最高 処理温度での熱処理ステップ以外のステップ、例えば最高処理温度での熱処理前（ 基板昇温過程)や、最高処理温度での熱処理後（基板降温過程）において、少量の H Oを流すようにしてもよい。また、反応炉に基板を搬入後、搬出するまでの間、常
2
に少量の H Oを流すようにしてもよい。なお、この場合においても、 H O等の水分の
2 2
供給を停止して、 Nや O等のガスを供給すれば、 OH基を含まない雰囲気でのァ-
2 2
ールを行うことができる。
[0072] このように、反応炉内に基板を支持した支持具を挿入した状態で、すなわち基板に 対する熱処理プロセスの途中において、支持具に形成されたシリコン酸化膜に対し て OH基の補充を行うと、別途支持具を再処理する工程を設ける必要がなぐスルー プットを向上させることができる。
なお、支持具に形成されたシリコン酸ィ匕膜に対して OH基の補充を行う際、 H Oの
2 代わりに H (水素)等の水素含有ガスを用いても、同様な効果が得られる。
2 [0073] 本発明の熱処理装置は、基板の製造工程にも適用することができる。
[0074] SOI (Silicon On Insulator)ウェハの一種である SIMOX (Separation by Implanted
Oxygen)ウェハの製造工程の一工程に本発明の熱処理装置を適用する例について 説明する。
[0075] まずイオン注入装置等により単結晶シリコンウェハ内へ酸素イオンをイオン注入す る。その後、酸素イオンが注入されたウェハを上記実施形態の熱処理装置を用いて 、例えば Ar、 O雰囲気のもと、 1300° C— 1400° C、例えば 1350° C以上の高温
2
でァニールする。これらの処理により、ウェハ内部に SiO層が形成された（SiO層が
2 2 埋め込まれた） SIMOXウェハが作製される。
また、 SIMOXの他、水素ァニールウェハの製造工程の一工程に本発明の熱処理 装置を適用することも可能である。この場合、ウェハを本発明の熱処理装置を用いて 、水素雰囲気中で 1200° C以上の高温でァニールすることとなる。これにより ICが 作られるウェハ表面層の結晶欠陥を低減することができ、結晶の完全性を高めること ができる。また、この他、ェピタキシャルウェハの製造工程の一工程に本発明の熱処 理装置を適用することも可能である。
以上のような基板の製造工程の一工程として行う高温ァニール処理を行う場合であ つても、本発明の熱処理装置を用いることにより、基板のスリップの発生を防止するこ とがでさる。
[0076] 本発明の熱処理装置は、半導体装置の製造工程にも適用することも可能である。
特に、比較的高い温度で行う熱処理工程、例えば、ウエット酸化、ドライ酸化、水素 燃焼酸化 (パイロジェニック酸化）、 HC1酸化等の熱酸化工程や、硼素 (B)、リン (P)
、砒素 (As)、アンチモン (Sb)等の不純物 (ドーパント)を半導体薄膜に拡散する熱 拡散工程等に適用するのが好ましい。
このような半導体デバイスの製造工程の一工程としての熱処理工程を行う場合にお いても、本発明の熱処理装置を用いることにより、スリップの発生を防止することがで きる。
[0077] 以上述べたように、本発明は、特許請求の範囲に記載された事項を特徴とするが、 さらに次の実施形態が含まれる。 (1)請求項 1記載の熱処理装置において、熱処理は 1000°C以上の温度で行うこと を特徴とする熱処理装置。
(2)請求項 1記載の熱処理装置において、前記シリコン酸化膜中の OH基含有量 は 20ppm— lOOOOppmであることを特徴とする熱処理装置。
(3)請求項 1記載の熱処理装置において、前記シリコン酸化膜中の OH基含有量 は lOOOOppm—数万 ppmであることを特徴とする熱処理装置。
(4)請求項 2記載の熱処理装置において、前記シリコン酸ィ匕膜は、酸素 (O )を含
2 み水 (H O)を含まない雰囲気で酸ィ匕 (ドライ酸化)した後に、水 (H O)を含む雰囲
2 2
気下で酸化 (ウエット酸化)することにより形成されることを特徴とする熱処理装置。
(5)請求項 1記載の熱処理装置において、前記支持具は、複数枚の基板を略水平 状態で隙間をもって複数段に支持するよう構成されたことを特徴とする熱処理装置。
(6)基板を支持する支持具であって、少なくとも基板と接触する部分には OH基を 含むシリコン酸化膜が形成されていることを特徴とする支持具。
産業上の利用可能性
本発明は、基板を支持具に支持した状態で熱処理する熱処理装置において、基 板と支持具との接触を起因とする基板の傷やスリップを防止する必要があるものに利 用することができる。

Claims

請求の範囲
[1] 基板を熱処理する反応炉と、この反応炉内で基板を支持する支持具とを有し、前記 支持具の少なくとも基板と接触する部分には OH基を含むシリコン酸ィ匕膜が形成され て ヽることを特徴とする熱処理装置。
[2] 基板を熱処理する反応炉と、この反応炉内で基板を支持する支持具とを有し、前記 支持具の少なくとも基板と接触する部分には水素原子と酸素原子とを含む雰囲気下 で酸ィ匕処理を行うことにより形成したシリコン酸ィ匕膜が形成されていることを特徴とす る熱処理装置。
[3] 基板を熱処理する反応炉と、この反応炉内で基板を支持する支持具とを有し、前記 支持具の少なくとも基板と接触する部分には、粘性率が OH基を含まないシリコン酸 化膜の粘性率の 1Z100以下であるシリコン酸ィ匕膜が形成されていることを特徴とす る熱処理装置。
[4] 請求項 1記載の熱処理装置において、前記シリコン酸ィ匕膜中の OH基含有量は 20 ppm以上であることを特徴とする熱処理装置。
[5] 請求項 1記載の熱処理装置において、前記シリコン酸ィ匕膜中の OH基含有量は 20 ppm—数万 ppmであることを特徴とする熱処理装置。
[6] 請求項 2記載の熱処理装置において、前記シリコン酸ィ匕膜は、水素 (H )と酸素 (O
2
)とを含む雰囲気下で、又は水 (H 0)を含む雰囲気下で、又は水 (H O)と不活性ガ
2 2 2
スを含む雰囲気下で形成されることを特徴とする熱処理装置。
[7] 請求項 2記載の熱処理装置において、前記シリコン酸ィ匕膜は、水素 (H )と酸素 (O
2
)とを外部燃焼装置により燃焼させて生成した水蒸気を含む雰囲気下でパイロジェ
2
ニック酸ィ匕により形成され、又は、純水を不活性ガスでパブリングして生成した水分を 含む雰囲気下で形成されることを特徴とする熱処理装置。
[8] 請求項 1記載の熱処理装置において、前記シリコン酸ィ匕膜は OH基を含まない雰
Figure imgf000027_0001
ヽてァニール処理が施されて ヽることを特徴とする熱処理装置。
[9] 請求項 8記載の熱処理装置において、前記 OHを含まない雰囲気とは、酸素又は 窒素又はアルゴン若しくはヘリウム等の不活性ガス力 なる群力 選択される少なくと も一種類のガス又は複数種類の混合ガスを含む雰囲気である熱処理装置。
[10] 請求項 1記載の熱処理装置において、前記シリコン酸化膜の表面の OH基含有量 はその他の部分よりも少ないことを特徴とする熱処理装置。
[11] 請求項 1記載の熱処理装置において、前記シリコン酸ィ匕膜の表面の粘性率はその 他の部分よりも高 ヽことを特徴とする熱処理装置。
[12] 請求項 1記載の熱処理装置において、前記シリコン酸ィ匕膜の表面には、該シリコン 酸ィ匕膜よりも膜厚が薄く OH基含有量が少ない膜が形成されていることを特徴とする
[13] 請求項 1記載の熱処理装置において、前記シリコン酸ィ匕膜の表面には、該シリコン 酸ィ匕膜よりも膜厚が薄く粘性率の高い膜が形成されていることを特徴とする熱処理装 置。
[14] 請求項 1記載の熱処理装置において、前記支持具は、炭化珪素（SiC)、シ
リコン (Si)又は表面に炭化珪素（SiC)がコートされたシリコン (Si)力 なることを特徴 とする熱処理装置。
[15] 請求項 1記載の熱処理装置において、前記支持具は、本体部と、基板と接触する 支持部とを有し、支持部は板状部材からなることを特徴とする熱処理装置。
[16] 請求項 1記載の熱処理装置において、熱処理は 1200° C以上の温度で行うことを 特徴とする熱処理装置。
[17] 請求項 1記載の熱処理装置において、熱処理は 1350° C以上の温度で行うことを 特徴とする熱処理装置。
[18] 反応炉内に基板を搬入する工程と、
少なくとも基板と接触する部分に OH基を含むシリコン酸化膜が形成された支持具に より基板を支持する工程と、
前記反応炉内で前記支持具により基板を支持した状態で熱処理する工程と、 熱処理後の基板を前記反応炉より搬出する工程と、
を有することを特徴とする基板の製造方法。
[19] 請求項 18記載の基板の製造方法にお 、て、前記反応炉内に基板を搬入する前に 空の支持具を反応炉内に搬入して水素原子と酸素原子とを含む雰囲気下で支持具 に対して酸化処理を行うことを特徴とする基板の製造方法。
[20] 反応炉内に基板を搬入する工程と、
少なくとも基板と接触する部分に OH基を含まな 、雰囲気にぉ 、てァニール処理が 施された OH基を含むシリコン酸化膜が形成された支持具により基板を支持するェ 程と、
前記反応炉内で前記支持具により基板を支持した状態で熱処理する工程と、 熱処理後の基板を前記反応炉より搬出する工程と、
を有することを特徴とする基板の製造方法。
[21] 請求項 20記載の基板の製造方法において、前記反応炉内に基板を搬入する前に 空の支持具を反応炉内に搬入して OH基を含まない雰囲気においてァニール処理 することを特徴とする基板の製造方法。
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