WO2008047697A1 - Method and jig for holding silicon wafer - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a silicon wafer holding method when handling a wafer in a silicon wafer transfer process, a heat treatment process using a vertical boat, and the like, and a holding jig used at that time.
  • a handling device having a hand member that is movable up and down, and at least three chuck claw members that are attached to the hand member and have a lower end portion as a flange portion.
  • the upper surface part of the flange part of the chuck claw member forms a tapered surface, so that the hand member can be lowered from the upper side of the wafer to the wafer side, and each chuck claw member can be closed to hold the wafer on the tapered surface. It is configured. Since the wafer does not receive any force from the chuck claw member, it is said that it can handle thin wafers that are difficult to hold by the conventional backside suction method or clamping method in a stable state without causing deformation or cracking. ing.
  • silicon with a crystal orientation of ⁇ 100> or 111> has been conventionally used for the fabrication of semiconductor devices. Ueha has been mainly used.
  • the use of silicon wafers with a crystal orientation of 110> has attracted attention in response to the demand for higher operating speed of semiconductor elements. The demand is growing. This is because the use of a silicon wafer with a crystal orientation of 110> can increase the carrier mobility and, for example, it can be expected to increase the operating speed of the semiconductor such as the switching speed.
  • Silicone wafers with ⁇ 110 ⁇ surfaces are more likely to have contact scratches on the outer periphery than the mainstream ⁇ 100 ⁇ surface silicon wafers that are widely used today. There is a problem that wafer cracking is likely to occur due to crack extension starting from the point of view. Not only silicon wafers with the ⁇ 110 ⁇ plane as the main surface, but also silicon wafers with the ⁇ 100 ⁇ plane have directions that are slightly more fragile than other directions.
  • the present invention has been made in view of such a situation, and its purpose is to carry out a silicon wafer transport process, a heat treatment using a vertical boat, an RTA, a single wafer type epitaxial growth, an SOI heat treatment.
  • a silicon wafer transport process a heat treatment using a vertical boat, an RTA, a single wafer type epitaxial growth, an SOI heat treatment.
  • contact scratches between the wafer and the hand member or support member are minimized as much as possible, and silicon wafers, particularly silicon wafers with a ⁇ 110 ⁇ surface as the main surface, are minimized.
  • the gist of the present invention resides in the following (1) or (2) silicon wafer holding method and the following (3) or (4) holding jig used for carrying out this method.
  • the silicon wafer is rotated clockwise from the center point of the silicon wafer toward the ⁇ 100> parallel to the wafer surface.
  • a method for holding a silicon wafer characterized in that the wafer is held in the edge region excluding the edge region in the range of 20 °-40 ° 140 °-160 ° 200 °-220 ° and 320 °-340 °. It is.
  • silicon having ⁇ 110 ⁇ plane as the main surface means that the surface of the wafer is the ⁇ 110 ⁇ plane, that is, the device is formed when the device is configured using the wafer. /! A silicon wafer that can make the so-called device active region the ⁇ 110 ⁇ plane.
  • the silicon having the ⁇ 100 ⁇ plane as the main surface is the so-called device active region when the surface of the wafer is the ⁇ 100 ⁇ plane.
  • the silicon wafer holding method of the present invention the occurrence of contact scratches with a hand member or the like when handling the wafer is minimized, and the silicon surface, in particular, the ⁇ 110 ⁇ surface is defined as the main surface. It is possible to prevent cracks caused by contact scratches.
  • This silicon wafer holding method can be easily carried out using the silicon wafer holding jig of the present invention.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing a silicon wafer holding region having a ⁇ 110 ⁇ plane as a main surface. is there.
  • Fig. 2 is a diagram schematically showing the more desirable and / or holding area of silicon wafer 8 with ⁇ 110 ⁇ plane as the main surface.
  • Fig. 3 is a diagram schematically showing the silicon wafer holding region with the ⁇ 100 ⁇ plane as the main surface.
  • FIG. 4 is a diagram schematically showing a state in which the wafer is held using a holding jig that supports four points.
  • the silicon wafer holding method according to the above (1) is a silicon wafer holding method having a ⁇ 110 ⁇ plane as a main surface, wherein ⁇ 100 ⁇ parallel to the wafer surface from the center point of the silicon wafer. > Direction to >, Nichiji around 20 based on direction. ⁇ 40. 140. This is a method of holding the wafer in the edge region excluding the wafer edge region in the range of ⁇ 160 °, 200 ° to 220 ° and 320 ° to 340 °.
  • This holding method handles the wafer while keeping the wafer horizontal in the silicon wafer transport process, heat treatment using a vertical boat, RTA, single wafer epitaxial growth, SOI heat treatment, and the like. It is a method that can be used when. The same applies to the silicon wafer holding method described in (2) above.
  • the silicon wafer having the ⁇ 110 ⁇ plane as the main surface is the cleavage plane parallel to the wafer S, ⁇ 110> axis ⁇ 111 ⁇ If the holding position at the wafer edge is in the ⁇ 112> direction parallel to ⁇ 111 ⁇ or close to it, contact flaws can easily be introduced, resulting in very little external force. This is because the cracks extend from the contact scratch to the inside of the wafer, and the wafer easily breaks.
  • the silicon wafer is directed to the ⁇ 100> direction parallel to the wafer surface from the center point of the wafer, for example, with reference to the direction and direction of the [001].
  • Woo -Hold in a specific edge area excluding the edge area.
  • the “wafer edge region” here refers to the edge portion of the wafer outer periphery (wafer end face) and the vicinity of these edge portions.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing a silicon wafer holding region having a ⁇ 110 ⁇ plane as a main surface.
  • Fig. 1 the range from 20 ° to 40 ° clockwise, 140 ° to 160 ° with reference to the direction (0 °) from the center point C of wafer 1 toward the arrow 100> shown in the figure.
  • the fan-shaped wafer surface formed in the range of °, in the range of 200 ° to 220 ° and in the range of 320 ° to 340 ° is shaded. These shaded areas are areas where cracks due to contact flaws are likely to occur, and the edge areas corresponding to these areas are edge areas where holding of the wafer (nodling) should be avoided.
  • the wafer is held in the wafer edge region excluding the edge region where avoiding the wafer holding (no, ringing), that is, the edge region of the wafer surface not hatched.
  • the woofer is held in the edge region of the woofer surface that is not shaded.
  • the contact surface is damaged even by a slight external force acting on the ueno (including the edge region) on the woofer surface that is shaded. This is because the crack extends into the wafer starting from the point of view and the wafer is easy to break.
  • the reason for holding the wafer in the edge region is to minimize contact scratches that are likely to occur when handling the wafer while holding the back surface of the silicon wafer with a supporting member or suction member.
  • the holding position in the edge area for holding the wafer is as shown in FIG. 1! /, And the wafer transport status can be anywhere within the edge area of the wafer surface that is not shaded. What is necessary is just to determine suitably according to the condition of the process performed to Nyaha 18.
  • the entire edge region may be held. For example, in the case of wafer holding during heat treatment using a vertical boat, the wafer is held at 3 or 4 points in the edge area in consideration of stability when the wafer is held horizontally. It is common to hold.
  • the wafer is held in the edge region.
  • a method of holding the edge portion of the wafer with a tapered surface provided on the upper side of the support member as described in JP-A-2002-33378 mentioned above may be used. Near the edge of the wafer The method of dumping is also suitable depending on the wafer transport status and processing status.
  • the direction of force and direction from the center point of the silicon wafer to ⁇ 100> parallel to the wafer surface is used as a reference. If the wafer is to be held in two or more of the wafer edge areas in the range 55 ° —80 °, 100 ° —125 °, 235 ° —260 ° and 280 ° —305 ° It is desirable that the effect of preventing cracking in silicon wafers is even greater.
  • the reason for "holding in two or more edge regions” is that the wafer cannot be stably held in, for example, the horizontal direction in one edge region.
  • FIG. 2 is a diagram schematically showing a more preferable holding region of the silicon wafer 8 having the ⁇ 110 ⁇ plane as the main surface.
  • Fig. 2 55 ° -80 °, 100 ° ⁇ clockwise from 125 °, 235 ° 260 °
  • a lattice pattern is applied to the fan-shaped wafer surface formed in the range of 280 ° to 305 °.
  • These lattice-patterned portions are wafer surfaces that are sufficiently separated from the fan-shaped wafer eight faces that are easily broken by the action of a slight external force shown by hatching in FIG. When holding a woofer (nordling), it corresponds to a more desirable edge area.
  • the position where the wafer is held may be anywhere as long as it is the edge area of the wafer surface with the lattice pattern shown in FIG.
  • the method of holding the wafer in the edge region is not particularly limited. A method of holding the edge portion of the wafer with a tapered surface, a method of clamping the vicinity of the edge portion, and the like can be adopted.
  • the silicon wafer holding method described in (2) above is a silicon wafer holding method having a ⁇ 100 ⁇ plane as a main surface, and is not parallel to the wafer surface from the center point of the silicon wafer. > 0 ° ⁇ ; 10 °, 80 ° ⁇ ; 100 °, 170 ° —190 °, 260 ° —280 ° and 350 ° —360 ° In this method, the wafer is held in the edge area excluding the ueno edge area. [0039] In this holding method, the silicon wafer having the ⁇ 100 ⁇ plane as the main surface is targeted because this wafer also has a direction that is slightly more fragile than other directions during handling. .
  • FIG. 3 is a diagram schematically showing a silicon wafer holding region having a ⁇ 100 ⁇ plane as a main surface.
  • the direction from center point C of wafer 1 to ⁇ 110> parallel to the wafer surface, with the direction of reference as the reference (0 °), 0 ° ⁇ ; 10 °, 80 ° ⁇ ; 100 °, 170 ° ⁇ ; 190. , 260-280 ° and 350-360 ° ranged fan-shaped wafers are hatched. These hatched areas are areas where cracks are likely to occur, and the edge areas corresponding to these areas are edge areas where holding of the wafer (nodling) should be avoided.
  • the wafer is held in a specific wafer edge area excluding the edge area where the wafer holding (nodal ring) should be avoided, that is, the edge area of the wafer surface not hatched.
  • the woofer is held in the edge region of the woofer surface that is not shaded because the wafer surface that is shaded is slightly easier to break than the other wafer surfaces. .
  • the reason for holding the wafer in the edge region is to minimize contact scratches that are likely to occur when handling the wafer while holding the back surface of the silicon wafer with a supporting member or suction member.
  • the position where the woofer is held may be anywhere as long as it is an edge region of the woofer surface not hatched in FIG. Also, there is no limitation on how to hold the wafer in the edge area. You can use a method of holding the edge of the wafer with a tapered surface or a method of clamping the vicinity of the edge.
  • the silicon wafer holding jig described in the above (3) is based on the direction of the force and direction of the silicon wafer having the ⁇ 110 ⁇ plane as the main surface from the center point of the silicon wafer to ⁇ 100> parallel to the wafer surface.
  • Retention treatment configured to hold wafers in the edge area excluding wafer edge areas in the range of 20 ° to 40 °, 140 ° to 160 °, 200 ° to 220 ° and 320 ° to 340 ° It is a tool.
  • the silicon wafer holding jig according to the above (4) is directed to ⁇ 110> parallel to the wafer surface from the center point of the silicon wafer having the ⁇ 100 ⁇ plane as the main surface. Edge regions excluding wafer edge regions in the range 0 ° — 10 °, 80 ° — 100 °, 170 ° — 190 °, 260 ° — 280 ° and 350 ° to 360 ° clockwise relative to the direction It is a holding jig configured to hold wafers.
  • the silicon wafer having the ⁇ 110 ⁇ plane as the main surface is targeted as described above, depending on the holding position of the wafer. This is because even a slight external force acting on the wafer can easily introduce contact scratches into the wafer edge, and the contact scratches can cause the cracks to extend and the wafers to break easily. In particular, when high-temperature heat treatment is applied to the wafer, thermal stress is also applied to the wafer, which makes the wafer more susceptible to cracking starting from contact scratches.
  • the silicon wafer having the ⁇ 100 ⁇ plane as the main surface is targeted in this direction even when handling this wafer. This is because there are directions that are slightly more easily cracked.
  • the reason for retaining wafers in specific edge areas is that the wafer surface with the diagonal line (see Fig. 3) has a higher relative to the other wafer surfaces. This is because it is easy to crack, and by holding the wafer in the edge region, it is possible to minimize contact scratches that are likely to occur when handling the wafer.
  • the position where the wafer is held is within the edge area of the non-shaded wafer surface, and the wafer is held horizontally at an arbitrary position. You should set it appropriately considering the stability of the!
  • the wafer may be held throughout the specific edge region.
  • there is no limit to how the wafer is held in the edge region For example, a method of holding the edge of the wafer with a tapered surface or a method of clamping the vicinity of the edge can be used.
  • the silicon wafer holding jig having the ⁇ 110 ⁇ plane as the main surface in (3) above, with reference to the direction and direction of force from the center point of the silicon wafer to ⁇ 100> parallel to the wafer surface, It is configured to hold the wafer in two or more edge regions of the wafer edge region in the range of 55 ° —80 °, 100 ° —125 °, 235 ° —260 ° and 280 ° —305 ° clockwise. If the holding jig is used, the cracking prevention effect in the silicon wafer is further increased, which is desirable.
  • edge regions are not easily cracked due to contact flaws sufficiently away from the fragile wrinkled eight faces shown in FIG. This is the edge area of the fan-shaped wafer surface. If the wafer is held in this region, contact damage between the wafer and the support member, hand member, etc. can be minimized.
  • Fig. 4 is an embodiment of the silicon wafer holding jig of the present invention, and schematically shows a state in which a wafer having a ⁇ 110 ⁇ plane as a main surface is held by using a holding jig supported by four points.
  • the holding jig includes four support members 2.
  • the support member 2 is The wafer edge region excluding the edge region to avoid winding is attached so that the wafer can be held in the edge region of the wafer surface not hatched in FIG. 1 or FIG. Retained.
  • the support member is a member having a tapered upper surface, but may be a member configured to be able to clamp the vicinity of the edge portion.
  • a mechanism for handling wafers, a mechanism (device) that handles the 300mm wafer end face (wafer outer peripheral surface) at two points, and grips the wafer at two end faces that are symmetrical with respect to the center point of the wafer.
  • the release operation was repeated 10 times for each wafer.
  • a three-point bending test was then performed to measure the wafer breaking load.
  • Table 1 shows the measurement results for (110) wafer
  • Table 2 shows the measurement results for (100) wafer. All figures are average values for 10 wafers.
  • ⁇ indicates that the wafer is held in the edge region defined in the present invention
  • ⁇ indicates that the wafer is held in a more desirable edge region
  • X indicates that When the wafer is held in the edge region where handling should be avoided
  • the breaking load was 322.373N or more, and in particular, when the wafer was held in a more desirable edge area ( ⁇ ), it was 419.563N or more.
  • the breaking load is 291.739 N or less (252.768-291.739N), and the wafer is held in the edge area specified by the present invention. It was found that the wafer breaking strength is reduced compared to the case.
  • the silicon wafer holding method of the present invention is a method of holding the wafer by appropriately defining the holding position at the wafer edge portion, and minimizes the occurrence of contact scratches when handling the wafer. Furthermore, it is possible to prevent cracks resulting from the extension of cracks starting from contact flaws that are likely to occur in silicon, particularly silicon having the ⁇ 1 10 ⁇ plane as the main surface.
  • This silicon wafer holding method can be easily implemented using the silicon wafer holding jig of the present invention. Therefore, the silicon wafer holding method and holding jig of the present invention can be widely used for the production of silicon wafers having a ⁇ 1 10 ⁇ plane or a ⁇ 100 ⁇ plane as a main surface.

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Description

明 細 書
シリコンゥエー八の保持方法および保持治具
技術分野
[0001] 本発明は、シリコンゥエーハの搬送工程や縦型ボートを使用した熱処理工程等に おいてゥエーハをハンドリングする際のシリコンゥエーハの保持方法と、そのときに用 いる保持治具に関する。
背景技術
[0002] シリコンゥエーハの製造工程においては、ゥエーハの裏面を支持部材または吸着部 材で接触保持して水平状態に保ちながら処理を行う工程が数多く存在する。例えば 、シリコンゥヱ一八の搬送工程や、縦型ボートを使用した熱処理工程、 RTA (Rapid Thermal Annealing)工程、枚葉式ェピタキシャル成長工程、 SOI熱処理工程な どであり、これらの工程において、シリコンゥエーハの裏面を支持部材ゃ吸着部材で 接触保持してゥエーハを水平に保った状態で各種プロセスが行われている。
[0003] 近年、ゥエーハの大口径化に伴い、更に微細化された世代での高集積化デバイス が製造されるため、ゥエーハと支持部材などとの接触に起因する接触傷を可能な限り 少なくすることが必要である。そのため、ゥエーハをハンドリングする際に、シリコンゥェ ーハの裏面を吸着部材等で保持せずに、ゥヱーハのエッジ部のみを保持するエッジ ハンドリングの採用が避けられな!/ヽ状況になってきて!/、る。
[0004] そのため、例えば、特開 2002— 33378号公報では、上下動自在のハンド部材と、 該ハンド部材に取り付けられかつ下端部をフランジ部とした少なくとも 3個のチャック 爪部材とを有するハンドリング装置が提案されている。チャック爪部材のフランジ部の 上面部分がテーパ面を形成しており、ゥエーハの上方からハンド部材をゥエーハ側方 まで下降させ、各チャック爪部材を閉じて、前記テーパ面上でゥエーハを保持できる ように構成されている。ゥエーハにはチャック爪部材からの力は何ら加わらないので、 特に、従来の裏面吸着方法やクランプ方法等では保持が困難な薄物ゥエーハを変 形や割れを生じさせず安定した状態でハンドリングできるとされている。
[0005] 一方、半導体素子の作製には、従来、結晶方位が < 100〉やく 111〉のシリコン ゥエーハが主に用いられてきた。しかし、近年、半導体素子のキャリア移動度がゥエー ハの結晶方位に大きく依存することから、半導体素子の動作速度の高速化の要求に 対して、結晶方位く 110〉のシリコンゥエーハの使用が注目されており、その需要が 高まりつつある。結晶方位く 110〉のシリコンゥエーハを用いるとキャリア移動度を大 きくすることが可能で、例えばスイッチング速度等の半導体の動作速度の高速化が 期待できるからである。
[0006] し力、し、主面が { 110}面のシリコンゥエーハは、現在多用されている主流の { 100} 面のシリコンゥェーハに比べて、外周部に接触傷が入りやすぐこれを起点としたクラ ック伸展によるゥエーハ割れを生じやすいという問題がある。なお、 { 110}面を主表 面とするシリコンゥエーハに限らず、 { 100 }面のシリコンゥェーハにおいても、他の方 向に比べて若干割れやすい方向がある。
[0007] このような接触傷に起因する割れに対しては、前掲の特開 2002— 33378号公報 に記載されるようなエッジノ、ンドリングのみでは、有効な対策とはならなレ、。
発明の開示
[0008] 本発明はこのような状況に鑑みなされたものであり、その目的は、シリコンゥエーハ の搬送工程や、縦型ボートを使用した熱処理、 RTA、枚葉式ェピタキシャル成長、 S OI熱処理などの工程において、ゥエーハをハンドリングする際に、ゥエーハとハンド部 材または支持部材などとの接触傷の発生を極力少なくするとともに、シリコンゥエーハ 、特に、 { 110}面を主表面とするシリコンゥエーハにおいて生じやすい接触傷を起点 としたクラック伸展によるゥエーハ割れを防止できるシリコンゥエーハの保持方法、お よびこの方法の実施に用いる保持治具を提供することにある。
[0009] 上述した問題、特に、 { 110}面を主表面とするシリコンゥエーハにおいて生じやす V、割れの発生は、このシリコンゥエーハが、 < 110 >軸に平行な劈開面である { 111 } 面を有することに起因する。すなわち、ゥエーハエッジ部での保持位置がこの {111}に 平行な < 112〉方向またはそれに近い方向であった場合、保持治具との接触により
、簡単にゥエーハ外周部に接触傷が導入され、極めて僅かな外力が作用するだけで も、接触傷を起点にゥヱーハ内部に向けてクラックが伸展してしまうため、ゥヱ一八が 割れるものと考えられる。 [0010] 本発明者らは、シリコンゥ 特に、 { 110}面を主表面とするシリコンゥェーハ において生じやすい割れを防止し、上記の目的を達成するために検討を重ねた結 果、エッジ ンドリングを行うと同時に、割れの生じやすい方向を避けてゥ ハを保 持するという着想を得た。
[0011] そこで、この着想の実施可能性と実施による効果について調査した。その結果、シ リコン単結晶の結晶面と結晶方位を劈開面と関連づけて考慮し、ゥ ハエッジ部で の保持位置を適切に規定してゥ ハを保持することが可能であること、さらに、この 規定位置でゥ ハを保持することにより接触傷に起因する割れを防止するという初 期の目的を達成できることを確認し、本発明を完成させるに至った。
[0012] 本発明の要旨は、下記（1)または（2)のシリコンゥ ハの保持方法、およびこの 方法の実施に用いる下記（3)または（4)の保持治具にある。
(1) { 110}面を主表面とするシリコンゥエーハの保持方法であって、シリコンゥエー ハの中心点からゥエーハ表面に平行な < 100〉に向力、う方向を基準として、時計回 りに 20° —40° 140° —160° 200° —220° および 320° —340° の範囲 にあるゥ ハエッジ領域を除くエッジ領域でゥ ハを保持することを特徴とするシ リコンゥエーハの保持方法である。
[0013] ここで、 「{ 110}面を主表面とするシリコンゥ とは、ゥ ハ表面を { 110}面 とした、すなわち、そのゥ ハを用いてデバイスを構成したときに、デバイスが形成 される!/、わゆるデバイス活性領域を { 110 }面とすることができるシリコンゥ ハをレヽ
5
[0014] 前記（1)のシリコンゥ ハの保持方法において、シリコンゥ ハの中心点から < 100〉に向力、う方向を基準として、時計回りに 55° 80° 100° 〜； 125° 235 。 260° および 280° 305° の範囲にあるゥエーハエッジ領域のうちの 2以上 のエッジ領域でゥ ハを保持することとすれば、 { 110}面を主表面とするシリコンゥ エーハにおける割れ発生防止効果は一層大きい。
[0015] (2) { 100}面を主表面とするシリコンゥエーハの保持方法であって、シリコンゥエー ハの中心点からゥエーハ表面に平行な < 110〉に向力、う方向を基準として、時計回 りに 0° 〜； 10° 80° 〜； 100° 170° 〜； 190° 260° 280° および 350° 360° の範囲にあるゥヱーハエッジ領域を除くエッジ領域でゥヱーハを保持すること を特徴とするシリコンゥエーハの保持方法である。
[0016] 前記の「{ 100}面を主表面とするシリコンゥ とは、ゥ ハ表面を { 100}面と した、すなわち、そのゥ ハを用いてデバイスを構成したときに、いわゆるデバイス 活性領域を { 100}面とすることができるシリコンゥ ハをいう。
[0017] (3) { 110}面を主表面とするシリコンゥ ハの中心点からゥ ハ表面に平行な < 100〉に向力、う方向を基準として、日寺計回りに 20 40 140 —160° 20 0° 220° および 320° 340° の範囲にあるゥエーハエッジ領域を除くエッジ領 域でゥ ハを保持できるように構成されていることを特徴とするシリコンゥ ハの 保持治具である。
[0018] 前記（3)のシリコンゥ ハの保持治具において、シリコンゥ ハの中心点からゥ ハ表面に平行なく 100〉に向力、う方向を基準として、時計回りに 55° 80° 100° 〜； 125° 235° 260° および 280° 305° の範囲にあるゥ ハエッ ジ領域のうちの 2以上のエッジ領域でゥ ハを保持するように構成されている保持 治具を用いれば、 { 110}面を主表面とするシリコンゥ ハにおける割れ発生防止 効果は一層大きい。
[0019] (4) { 100}面を主表面とするシリコンゥエーハの中心点からゥエーハ表面に平行な く 110〉に向力、う方向を基準として、時計回りに 0° 〜； 10° 80° 〜； 100° 170 ° —190° 260° —280° および 350° —360° の範囲 ίこあるゥ エッジ領 域を除くエッジ領域でゥ ハを保持できるように構成されていることを特徴とするシ リコンゥエーハの保持治具である。
[0020] 本発明のシリコンゥ ハの保持方法によれば、ゥ ハをハンドリングする際にお けるハンド部材などとの接触傷の発生を極力少なくし、さらに、シリコンゥ 特に { 110}面を主表面とするシリコンゥ ハにお!/、て生じやす!/、接触傷に起因する割 れを防止することカできる。このシリコンゥ ハの保持方法は、本発明のシリコンゥ エーハの保持治具を用いて容易に実施することができる。
図面の簡単な説明
[0021] 図 1は、 { 110}面を主表面とするシリコンゥエーハの保持領域を模式的に示す図で ある。
図 2は、 { 110}面を主表面とするシリコンゥエー八のより望まし!/、保持領域を模式的 に示す図である。
図 3は、 { 100}面を主表面とするシリコンゥエーハの保持領域を模式的に示す図で ある。
図 4は、 4点支持の保持治具を用いてゥエーハを保持した状態を模式的に示す図 である。
発明を実施するための最良の形態
[0022] 以下に、前記（1)および（2)に記載の本発明のシリコンゥエーハの保持方法、なら びにこの方法の実施に用いる前記（3)および (4)に記載の本発明の保持治具につ いて、図面を参照して具体的に説明する。
[0023] 前記（1)に記載のシリコンゥエーハの保持方法は、 { 110}面を主表面とするシリコン ゥエーハの保持方法であって、シリコンゥエーハの中心点からゥエーハ表面に平行な < 100〉に向力、う方向を基準として、日寺計回りに 20。 〜40。 、 140。 —160° 、 20 0° 〜220° および 320° 〜340° の範囲にあるゥエーハエッジ領域を除くエッジ領 域でゥエーハを保持する方法である。
[0024] この保持方法は、シリコンゥエーハの搬送工程や、縦型ボートを使用した熱処理、 R TA、枚葉式ェピタキシャル成長、 SOI熱処理などの工程において、ゥエーハを水平 状態に保ちながらハンドリングする際に使用できる方法である。これは、後述する前 記（2)に記載のシリコンゥエーハの保持方法にあっても同様である。
[0025] 本発明のシリコンゥエーハの保持方法において、 { 110}面を主表面とするシリコンゥ エーハを対象とするのは、このゥエーハカ S、 < 110〉軸に平行な劈開面である { 111 } 面を有しており、ゥエーハエッジ部での保持位置がこの {111}に平行な < 112〉方向 もしくはそれに近い方向であった場合、容易に接触傷が導入されてしまい、極めて僅 力、な外力が作用するだけでも、接触傷からゥエーハ内部に向けてクラックが伸展して 、ゥエーハが割れやすいからである。
[0026] 本発明の保持方法では、シリコンゥエーハを、ゥエーハの中心点からゥエーハ表面 に平行な < 100〉に向力、う方向、例えば [001]に向力、う方向を基準として、前記ゥェ ーハエッジ領域を除く特定のエッジ領域で保持する。なお、ここでいう「ゥエーハエッ ジ領域」とは、ゥエーハ外周のエッジ部（ゥエーハ端面）、およびこれらエッジ部の近傍 をいう。
[0027] 図 1は、 { 110}面を主表面とするシリコンゥエーハの保持領域を模式的に示す図で ある。図 1において、ゥエーハ 1の中心点 Cから図中に矢印を付して示したく 100〉 に向かう方向を基準（0° )として、時計回りに 20° 〜40° の範囲、 140° 〜； 160° の範囲、 200° 〜220° の範囲および 320° 〜340° の範囲に形成される扇形の ゥエーハ面に斜線を施している。これら斜線部が接触傷に起因する割れが生じやす い範囲で、この範囲に対応するエッジ領域は、ゥエーハの保持（ノヽンドリング）を避け るべきエッジ領域である。
[0028] 本発明の保持方法では、これらのゥエーハ保持 (ノ、ンドリング)を避けるべきエッジ 領域を除くゥエーハエッジ領域、すなわち、斜線を施していないゥエーハ面のエッジ 領域でゥエーハを保持する。
[0029] このように、斜線を施していないゥヱーハ面のエッジ領域でゥヱーハを保持するのは 、斜線を施したゥエーハ面では、ゥエーノ、（エッジ領域を含む）に作用する僅かな外力 でも接触傷を起点にクラックがゥエーハ内部に伸展して、ゥエーハが割れ易いからで ある。また、ゥエーハをエッジ領域で保持するのは、シリコンゥエーハの裏面を支持部 材ゃ吸着部材で保持してゥエーハをハンドリングする場合に生じ易い接触傷を極力 少なくするためである。
[0030] ゥエーハを保持する前記エッジ領域内での保持位置は、図 1にお!/、て斜線を施して いないゥエーハ面のエッジ領域内であれば何処であってもよぐゥエーハの搬送状況 ゃゥヱ一八に施される処理の状況に応じて適宜定めればよい。当該エッジ領域全体 で保持してもよい。例えば、縦型ボートを使用した熱処理時におけるゥエーハ保持の 場合であれば、ゥエーハを水平に保持した状態での安定性等を考慮して、前記エツ ジ領域内における 3点または 4点でゥエーハを保持するのが一般的である。
[0031] エッジ領域でのゥエーハの保持の仕方には特に限定はない。例えば、前掲の特開 2002— 33378号公報に記載されるような、ゥエーハのエッジ部を支持部材の上側に 設けたテーパ面で保持する方法などを用いればよ!/、。ゥエーハのエッジ部近傍をクラ ンプする方法も、ゥエーハの搬送状況や処理の状況によっては好適である。
[0032] 上記（1)の { 110}面を主表面とするシリコンゥエーハの保持方法において、シリコン ゥエーハの中心点からゥエーハ表面に平行な < 100〉に向力、う方向を基準として、時 計回りに 55° —80° 、 100° —125° 、 235° —260° および 280° —305° の 範囲にあるゥエーハエッジ領域のうちの 2以上のエッジ領域でゥエーハを保持するこ ととすれば、シリコンゥエーハにおける割れ発生防止効果は一層大きぐ望ましい。
[0033] 「2以上のエッジ領域で保持する」としたのは、 1のエッジ領域ではゥエーハを例えば 水平方向に安定に保持できないからである。
[0034] 図 2は、 { 110}面を主表面とするシリコンゥエー八のより望ましい保持領域を模式的 に示す図である。図 2において、シリコンゥエーハの中心点からゥエーハ表面に平行 なく 100〉に向力、う方向を基準として、時計回りに 55° 〜80° 、 100° 〜； 125° 、 2 35° 〜260° および 280° 〜305° の範囲に形成される扇形のゥエーハ面に格子 模様を施している。
[0035] これら格子模様を施した部分は、前記図 1に斜線を施して示した僅かな外力の作用 によっても割れ易い扇形のゥエー八面から十分に離れた、割れが生じにくいゥェーハ 面で、ゥエーハを保持 (ノヽンドリング)するに際し、より望ましいエッジ領域に対応する ゥ: —ハ面である。
[0036] これらのゥエーハ面に対応するエッジ領域内でゥエーハを保持すれば、接触傷に 起因するゥエーハ割れを確実に防止できる。
[0037] ゥエーハを保持する位置は、図 2の格子模様を施したゥエーハ面のエッジ領域であ れば何処であってもよい。また、エッジ領域でのゥエーハの保持の仕方についても特 に限定はなぐゥエーハのエッジ部をテーパ面で保持する方法、エッジ部近傍をクラ ンプする方法などが採用できる。
[0038] 前記（2)に記載のシリコンゥエーハの保持方法は、 { 100}面を主表面とするシリコン ゥエーハの保持方法であって、シリコンゥエーハの中心点からゥエーハ表面に平行な く 110〉に向力、う方向を基準として、時計回りに 0° 〜； 10° 、 80° 〜； 100° 、 170 ° —190° 、 260° —280° および 350° —360° の範囲 ίこあるゥエーノヽエッジ領 域を除くエッジ領域でゥエーハを保持する方法である。 [0039] この保持方法において、 { 100}面を主表面とするシリコンゥエーハを対象とするの は、このゥェーハにおいても、ハンドリング時に、他の方向に比べて若干割れやすい 方向があるからである。
[0040] 図 3は、 { 100}面を主表面とするシリコンゥエーハの保持領域を模式的に示す図で ある。図 3において、ゥエーハ 1の中心点 Cからゥエーハ表面に平行な < 110〉に向 力、う方向を基準（0° )として、時計回りに 0° 〜； 10° 、 80° 〜； 100° 、 170° 〜； 190 。 、 260° 〜280° および 350° 〜360° の範囲に形成される扇形のゥエー八面に 斜線を施している。これら斜線部が割れが生じやすい範囲で、この範囲に対応する エッジ領域は、ゥエーハの保持（ノヽンドリング）を避けるべきエッジ領域である。
[0041] 本発明の保持方法では、これらのゥエーハ保持（ノヽンドリング）を避けるべきエッジ 領域を除く特定のゥエーハエッジ領域、すなわち、斜線を施していないゥエーハ面の エッジ領域でゥエーハを保持する。
[0042] このように、斜線を施していないゥヱーハ面のエッジ領域でゥヱーハを保持するのは 、斜線を施したゥエーハ面では、それ以外のゥエーハ面に比べて若干ゥエーハが割 れ易いからである。また、エッジ領域でゥエーハを保持するのは、シリコンゥエーハの 裏面を支持部材ゃ吸着部材で保持してゥエーハをハンドリングする場合に生じ易い 接触傷を極力少なくするためである。
[0043] ゥヱーハを保持する位置は、図 3において斜線を施していないゥヱーハ面のエッジ 領域であれば何処でもよい。また、エッジ領域でのゥエーハの保持の仕方についても 限定はなぐゥエーハのエッジ部をテーパ面で保持する方法、エッジ部近傍をクラン プする方法などを用いればょレ、。
[0044] 以上説明したように、本発明のシリコンゥエーハの保持方法で規定する、ゥエーハの 中心点からゥエーハ表面に平行な < 100〉あるいはく 110〉に向力、う方向を基準と して、前述の特定のゥエーハエッジ領域で { 110 }または { 100 }面を主表面とするシリ コンゥエーハを保持することとすれば、ゥエーハのハンドリング時におけるハンド部材 、あるいは支持部材などとの接触傷の発生を僅少に抑え、さらに、シリコンゥエーハ、 特に、 { 110}面を主表面とするシリコンゥエーハにおいて接触傷から発生するクラック の伸展に起因するゥエーハ割れを防止することができる。 [0045] 次に、前記（3)および (4)に記載の本発明の保持治具について説明する。
前記（3)に記載のシリコンゥエーハの保持治具は、 { 110}面を主表面とするシリコン ゥエーハの中心点からゥエーハ表面に平行な < 100〉に向力、う方向を基準として、時 計回りに 20° ~40° 、 140° ~160° 、 200° ~220° および 320° ~340° の 範囲にあるゥエーハエッジ領域を除くエッジ領域でゥエーハを保持できるように構成さ れている保持治具である。
[0046] また、前記（4)に記載のシリコンゥエーハの保持治具は、 { 100}面を主表面とする シリコンゥエーハの中心点からゥエーハ表面に平行な < 110〉に向力、う方向を基準と して、時計回りに 0° —10° 、 80° —100° 、 170° —190° 、 260° —280° お よび 350° 〜360° の範囲にあるゥエーハエッジ領域を除くエッジ領域でゥエーハを 保持できるように構成されてレ、る保持治具である。
[0047] これらの保持治具は、シリコンゥエーハの搬送工程や、縦型ボートを使用した熱処 理、 RTA、枚葉式ェピタキシャル成長、 SOI熱処理などの工程において、ゥエーハを 水平状態に保ちながらハンドリングする際に使用することができる。
[0048] 前記（3)に記載の保持治具において、 { 110}面を主表面とするシリコンゥエーハを 対象とするのは、前述のように、このゥエーハカ 保持する位置によっては、ハンドリン グ時にゥエーハに作用する僅かな外力でもゥエーハエッジ部に簡単に接触傷が導入 され、接触傷を起点としクラックが伸展してゥエーハが割れ易いからである。特に、ゥ エーハに対して高温熱処理が加わる場合には、ゥエーハに対して熱応力も加わるた め、より接触傷を起点にゥエーハが割れ易くなる。
[0049] また、前記（4)に記載の保持治具において、 { 100}面を主表面とするシリコンゥェ ーハを対象とするのは、このゥェーハにおいても、ハンドリングする際に、他の方向に 比べて若干割れ易い方向があるからである。
[0050] 前記（3)に記載の保持治具において、前記のゥエーハエッジ領域（前記図 1の斜線 を施したゥエーハ面のエッジ領域）を除く特定のエッジ領域でゥエーハを保持するの は、斜線を施したゥエーハ面（図 1参照）では、接触傷を起点にしてゥエーハが割れ易 く、また、エッジ領域でゥエーハを保持することにより、シリコンゥエーハの裏面を支持 部材等で保持してゥエーハをハンドリングする場合に生じ易い接触傷を僅少にできる 力 である。
[0051] 同じぐ前記 (4)に記載の保持治具において、前記のゥエーハエッジ領域 (前記図
3の斜線を施したゥエーハ面のエッジ領域）を除く特定のエッジ領域でゥエーハを保 持するのは、斜線を施したゥエーハ面（図 3参照）では、それ以外のゥエーハ面に比 ベてゥエーハが若干割れ易ぐまた、エッジ領域でゥエーハを保持することによって、 ゥエーハをハンドリングする場合に生じ易い接触傷を僅少にできるからである。
[0052] これら本発明の保持治具において、ゥエーハを保持する位置は、斜線を施していな ぃゥエーハ面のエッジ領域内であれば、任意の位置でよぐゥエーハを水平に保持し た状態での安定性等を考慮して適宜定めればよ!/、。前記特定のエッジ領域全体でゥ エーハを保持してもよい。また、エッジ領域でのゥエーハの保持の仕方についても限 定はなぐゥエーハのエッジ部をテーパ面で保持する方法、エッジ部近傍をクランプ する方法などを用いればょレ、。
[0053] 前記（3)の { 110}面を主表面とするシリコンゥエーハの保持治具において、シリコン ゥエーハの中心点からゥエーハ表面に平行な < 100〉に向力、う方向を基準として、時 計回りに 55° —80° 、 100° —125° 、 235° —260° および 280° —305° の 範囲にあるゥエーハエッジ領域のうちの 2以上のエッジ領域でゥエーハを保持できる ように構成されている保持治具を用いれば、シリコンゥェーハにおける割れ発生防止 効果は一層大きくなるので望ましい。
[0054] 「2以上のエッジ領域で保持できる」ように構成されていることとするのは、 1のエッジ 領域ではゥエーハを例えば水平方向に安定に保持できないからである。
[0055] これらのエッジ領域は、先に図 2を参照して説明したように、前記図 1の斜線を施し た割れ易いゥエー八面から十分に離れた、接触傷に起因した割れが生じにくい扇形 ゥエーハ面のエッジ領域である。この領域でゥエーハを保持すれば、ゥエーハと支持 部材、ハンド部材などとの接触傷も僅少にすることができる。
[0056] 図 4は、本発明のシリコンゥエーハの保持治具の一実施形態で、 4点支持の保持治 具を用い、 { 110}面を主表面とするゥエーハを保持した状態を模式的に示す図であ この例では、保持治具が 4個の支持部材 2を備えている。支持部材 2は、前記のハ ンドリングを避けるべきエッジ領域を除くゥエーハエッジ領域、すなわち、前記図 1また は図 3で斜線を施していないゥエーハ面のエッジ領域でゥエーハを保持できるように 取り付けられ、ゥエーハ 1はこの支持部材 2で水平に保持される。
[0057] 支持部材は、図示した例では、上面がテーパ状をなす部材であるが、エッジ部近傍 をクランプできるように構成された部材等であってもよい。
[0058] 以上説明した本発明のシリコンゥエーハの保持治具を用いれば、前述の本発明の シリコンゥエーハの保持方法を容易に実施することができる。
実施例
[0059] 直径 300mmの、 { 110 }面を主表面とするシリコンゥエーハおよび { 100 }面を主表 面とするシリコンゥエーハ（以下、それぞれ（110)ゥエーハ、 （100)ゥエーハと記す）に ついて、ゥエーハを掴む位置を変えてハンドリングを行った後、ゥエーハ強度を測定 して、ゥエーハを掴む位置の違いによる割れの起こり難さを評価した。
[0060] ゥエーハのハンドリングについては、 300mmゥエーハの端面（ゥエーハ外周面）を 2 点でハンドリングする機構 (装置）を用い、ゥエーハの中心点に対して対称位置にあ たる端面 2点でゥエーハを掴み離す操作を、 1枚のゥエーハについて 10回繰り返した 。その後に 3点曲げ試験を実施して、ゥエーハ破壊荷重を測定した。
[0061] 表 1に、（110)ゥエーハについての測定結果を、表 2に、（100)ゥエーハについて の測定結果を示す。数値はいずれもゥエーハ 10枚についての平均値である。
[0062] 表 1において、 No. 3〜No. 6、および No. 19〜No. 22は、ノヽンドリングを避ける べきエッジ領域でゥエーハを保持した場合である。それ以外は、本発明で規定するェ ッジ領域でゥエーハを保持した場合であり、そのうちの Νο· 9〜Νο· 12、および No. 14〜No. 16は、前記図 2に示したより望ましいエッジ領域でゥエーハを保持した場 合である。
[0063] また、表 2ίこおレヽて、 No. l ~No. 3、 No. 7〜No. 11、 No. 14および No. 15ίま、 ハンドリングを避けるべきエッジ領域でゥエーハを保持した場合であり、それ以外は、 本発明で規定するエッジ領域でゥエーハを保持した場合である。
なお、「摘要」の欄の〇印は、本発明で規定するエッジ領域でゥエーハを保持した 場合、◎印は、そのうちのより望ましいエッジ領域でゥエーハを保持した場合、 X印は 、ハンドリングを避けるべきエッジ領域でゥエーハを保持した場 [0064] [表 1]
表 1
Figure imgf000014_0001
[0065] [表 2] 表 2
Figure imgf000015_0001
[0066] 表 1に示すように、本発明で規定するエッジ領域で（110)ゥエーハを保持した場合
(〇印）は、破壊荷重が 322. 373N以上であり、特に、より望ましいエッジ領域でゥェ ーハを保持した場合（◎印）は、 419. 563N以上であった。これに対し、ハンドリング を避けるべきエッジ領域でゥエーハを保持した場合（X印）は、破壊荷重が 291. 739 N以下（252. 768-291. 739N)で、本発明で規定するエッジ領域で保持する場 合に比べてゥエーハ破壊強度が低下することが分かった。
[0067] また、表 2に示すように、本発明で規定するエッジ領域で（100)ゥエーハを保持した 場合（〇印）は、破壊荷重が 425. 835N以上であるのに対し、ノ、ンドリングを避ける べきエッジ領域でゥエーハを保持した場合（X印）は、 371. 589N以下（314. 352 -371. 589N)で、やはり、ゥエーハ破壊強度が低下した。
[0068] これは、ゥエーハ端面でのハンドリングを繰り返すことによりゥエーハ端面に傷が導 入され、その後の 3点曲げ試験で荷重力 Sかかると、特定の面方位で傷を基点としてク ラックがゥ ハ内部に進展しやすぐ低い荷重でゥ ハが破壊したものと考えら れる。
[0069] このように、シリコン単結晶の脆性破壊は特定の方位で優先的に起こる。したがって （1 10)ゥ および（100)ゥ ハをハンドリングする際には、この優先的に劈 開が起こる面方位を避けてハンドリングすることにより、ゥ ハの劈開を防止するこ と力 Sできる。
産業上の利用の可能性
[0070] 本発明のシリコンゥエーハの保持方法は、ゥエーハエッジ部での保持位置を適切に 規定してゥ ハを保持する方法であり、ゥ ハをハンドリングする際における接触 傷の発生を極力少なくし、さらに、シリコンゥ 特に、 { 1 10 }面を主表面とする シリコンゥヱ において生じやすい接触傷を起点としたクラックの伸展に起因する 割れを防止することができる。
このシリコンゥ ハの保持方法は、本発明のシリコンゥ ハの保持治具を用い て容易に実施することができる。したがって、本発明のシリコンゥ ハの保持方法、 および保持治部は、 { 1 10 }面または { 100 }面を主表面とするシリコンゥ ハの製造 に広く利用することができる。

Claims

請求の範囲
[1] { 110}面を主表面とするシリコンゥエーハの保持方法であって、
シリコンゥエーハの中心点からゥエーハ表面に平行な < 100〉に向力、う方向を基準 として、日寺計回りに 20° 〜40° 、 140° —160° 、 200° 〜220° および 320° 〜 340° の範囲にあるゥエーハエッジ領域を除くエッジ領域でゥエーハを保持すること を特徴とするシリコンゥエーハの保持方法。
[2] シリコンゥエーハの中心点からゥエーハ表面に平行な < 100〉に向力、う方向を基準 として、日寺計回りに 55° —80° 、 100° —125° 、 235° —260° および 280° 〜 305° の範囲にあるゥエーハエッジ領域のうちの 2以上のエッジ領域でゥエーハを保 持することを特徴とする請求項 1に記載のシリコンゥエーハの保持方法。
[3] { 100}面を主表面とするシリコンゥエーハの保持方法であって、
シリコンゥエーハの中心点からゥエーハ表面に平行な < 110〉に向力、う方向を基準 として、日寺計回りに 0° 〜； 10° 、 80° —100° 、 170° —190° 、 260° —280° および 350° 〜360° の範囲にあるゥエーハエッジ領域を除くエッジ領域でゥエーハ を保持することを特徴とするシリコンゥエーハの保持方法。
[4] { 110}面を主表面とするシリコンゥエーハの中心点からゥエーハ表面に平行なく 10
0〉に向力、う方向を基準として、時計回りに 20° 〜40° 、 140° 〜； 160° 、 200° 〜220° および 320° 〜340° の範囲にあるゥエーハエッジ領域を除くエッジ領域 でゥエーハを保持できるように構成されていることを特徴とするシリコンゥエーハの保 持治具。
[5] シリコンゥエーハの中心点からゥエーハ表面に平行な < 100〉に向力、う方向を基準 として、日寺計回りに 55° —80° 、 100° —125° 、 235° —260° および 280° 〜 305° の範囲にあるゥエーハエッジ領域のうちの 2以上のエッジ領域でゥエーハを保 持できるように構成されていることを特徴とする請求項 4に記載のシリコンゥエーハの 保持治具。
[6] { 100}面を主表面とするシリコンゥエーハの中心点からゥエーハ表面に平行なく 11
0〉に向かう方向を基準として、時計回りに 0° 〜； 10° 、 80° 〜； 100° 、 170° 〜1 90° 、 260° 〜280° および 350° 〜360° の範囲にあるゥエーハエッジ領域を除 くエッジ領域でゥエーハを保持できるように構成されていることを特徴とするシリコンゥ エーハの保持治具。
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