(57)【要約】【課題】ウェーハを保持治具に支持させて熱処理する際、該保持治具との接触により発生するスリップの伸長を簡便かつ低コストで抑制することができる熱処理用シリコンウェーハおよびその製造方法を提供する。【解決手段】ウェーハ保持治具により支持されて熱処理されるシリコンウェーハにおいて、前記シリコンウェーハＷの前記保持治具と接触する接触部の周囲に、前記接触部を起因として発生する転位の伸張を抑制する溝部１１を形成する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェーハ保持治具により支持されて熱処理されるシリコンウェーハであって、前記シリコンウェーハの前記保持治具と接触する接触部の周囲に、前記接触部を起因として発生する転位の伸張を抑制する溝部が形成されていることを特徴とする熱処理用シリコンウェーハ。
【請求項２】
前記溝部は、シリコンウェーハ外周端から中心に向かって２ｍｍ以内の範囲に形成されていることを特徴とする請求項１記載の熱処理用シリコンウェーハ。
【請求項３】
前記溝部は、前記接触部に対して、前記シリコンウェーハの中心方向内側に円周状に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の熱処理用シリコンウェーハ。
【請求項４】
前記溝部の深さが１〜１００μｍであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の熱処理用シリコンウェーハ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコンウェーハの表面に半導体デバイスを形成する半導体デバイス形成工程等において、ウェーハ保持治具により支持されて熱処理されるシリコンウェーハに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイス用基板には、主にチョクラルスキー法で育成されたシリコン単結晶をスライスして製造したシリコンウェーハが用いられているが、チョクラルスキー法で育成されたシリコン単結晶は、基板内に多くの酸素起因による微小欠陥を有している。
このため、このようなシリコン単結晶から製造されたシリコンウェーハは、通常、不活性雰囲気または還元性雰囲気下で高温熱処理が施され、このような方法により、ウェーハ表面近傍の酸素を外方拡散させて、酸素起因による結晶欠陥を除去し、デバイス形成領域を無欠陥化・ゲッタリング（ＤＺ−ＩＧ；Denuded Zone-Intrinsic Gettering）処理することが行われている。
【０００３】
しかしながら、上記のような高温熱処理によるウェーハ表面近傍の酸素の外方拡散は、デバイス形成面のみならず、その裏面でも生じ得る。
上記のようなＤＺ−ＩＧ処理やその後の高温熱処理において、酸素の外方拡散により酸素濃度の低下したウェーハ裏面とウェーハ保持治具とが接触すると、該シリコンウェーハ自重による接触応力により、該接触部を起因として該接触部付近でスリップが発生しやすくなる。
【０００４】
従来は、半導体デバイスのデザインルールは比較的緩かったため、上記のような酸素の外方拡散により発生する程度のわずかなスリップは、問題とされていなかった。
ところが、近年、デザインルールの厳格化が進み、上記のようなわずかなスリップであっても、後のリソグラフィ工程での位置合わせの際のズレの原因として問題視されるようになってきた。
【０００５】
これに対しては、ウェーハ保持治具のウェーハ支持部の表面粗さや傾き等の形状を工夫したり、ウェーハの特定の位置において保持して自重を分散させたりする等の方法で、ウェーハの熱処理時のスリップの発生を抑制することが提案されている（例えば、特許文献１〜３参照）。
また、熱応力を緩和させて転位の移動を抑制するために、熱処理シーケンスを緩和させる方法や、シリコンウェーハの結晶中に溶存するドーパント濃度を高くする等の方法が提案されている（例えば、特許文献４参照）。
さらに、特許文献５には、ウェーハの縁部を含む周囲または全部に酸化膜を形成し、ウェーハ支持具に接触する部分のシリコン結晶の損傷を防止することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許４０２９６１１号公報
【特許文献２】特開２００８−１３０８３８号公報
【特許文献３】特開２００８−９８５８９号公報
【特許文献４】特開２００８−５３５２１号公報
【特許文献５】特開２００２−２１７２０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１〜３に記載されているような保持治具の改良は、スリップ抑制に効果はあるものの、保持治具の加工コストが高く、条件に応じた設計等が難しいという課題を有していた。
一方、上記特許文献４に記載されているような熱処理シーケンスの変更は、製造時間の長時間化を招き、また、ウェーハの製造コストを増大させるものであった。
また、シリコン結晶中のドーパントの高濃度化は、スリップの伸長抑制効果が向上するものの、半導体デバイス製造工程において要求されるウェーハの抵抗率は、様々な品種や用途に応じて制限を受けるものであった。
【０００８】
さらに、上記特許文献５に記載されているように、酸化膜を形成したシリコンウェーハを熱処理する場合、酸化膜中の酸素の移動やシリコン結晶中への侵入等により、ウェーハの表面の特性が変化したり、また、酸化膜除去のための後処理が必要となり、該後処理において、ウェーハの表面の汚染等を招いたりする場合もある。
【０００９】
したがって、シリコンウェーハの熱処理において、ウェーハの自重によるウェーハ保持治具との接触応力に起因するスリップの伸長を防止することができる、簡便かつ低コストな手段が求められていた。
【００１０】
本発明は、上記技術的課題を解決するためになされたものであり、ウェーハを保持治具に支持させて熱処理する際、該保持治具との接触により発生するスリップの伸長を簡便かつ低コストで抑制することができる熱処理用シリコンウェーハを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る熱処理用シリコンウェーハは、ウェーハ保持治具により支持されて熱処理されるシリコンウェーハであって、前記シリコンウェーハの前記保持治具と接触する接触部の周囲に、前記接触部を起因として発生する転位の伸張を抑制する溝部が形成されていることを特徴とする。
【００１２】
前記溝部は、シリコンウェーハ外周端から中心に向かって２ｍｍ以内の範囲に形成されていることが好ましい。
このような位置に溝部が形成されていれば、シリコンウェーハのデバイス形成領域を必要以上に狭めることがない。
【００１３】
また、前記溝部は、前記接触部に対して、前記シリコンウェーハの中心方向内側に円周状に形成されていることが好ましい。
このような形状であれば、溝の形成も容易であり、外周部のウェーハ保持治具との接触により発生するスリップのウェーハ中心方向への伸長を確実に阻止することができる。
【００１４】
さらに、前記溝部の深さが１〜１００μｍであることが好ましい。
上記範囲内の深さの溝を形成することにより、前記スリップの伸長を確実に阻止することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る熱処理用シリコンウェーハを用いれば、ウェーハを保持治具に支持させて熱処理する際、保持治具を特殊形状としたり、特別な熱処理シーケンス制御を行ったりすることなく、該保持治具との接触により発生するスリップの伸長を簡便かつ低コストで抑制することができる。
したがって、本発明によれば、熱処理後のシリコンウェーハ面内に、無欠陥層のデバイス形成領域をスリップ等の発生なく確保することができ、デバイスの歩留まり向上、製造コストの低減にも寄与し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】縦型ウェーハボートにシリコンウェーハが支持されている状態の概略斜視図である。
【図２】本発明に係る熱処理用シリコンウェーハの裏面の一例を示した模式図である。
【図３】サセプタにシリコンウェーハが支持されている状態の概略図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。
【図４】本発明に係る熱処理用シリコンウェーハの裏面の一例を示した模式図である。
【図５】実施例１における光学顕微鏡による観察写真である。
【図６】実施例２における光学顕微鏡による観察写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明について、図面を参照して詳細に説明する。
本発明に係る熱処理用シリコンウェーハは、ウェーハ保持治具により支持されて熱処理されるシリコンウェーハであって、前記シリコンウェーハの前記保持治具と接触する接触部の周囲に、前記接触部を起因として発生する転位の伸張を抑制する溝部が形成されていることを特徴とするものである。
前記ウェーハ保持治具には、例えば、縦型ウェーハボート、横型ウェーハボート、リング状のサセプタ等があるが、その形態は特に限定されない。いずれの場合においても、本発明に係る熱処理用シリコンウェーハにおいては、シリコンウェーハの前記保持治具との接触部の周囲に溝が形成されていることを特徴とする。
【００１８】
通常、熱処理用シリコンウェーハが、熱処理の際、縦型ウェーハボートで支持される場合は、ウェーハ裏面の外周部で該ボートと接触し、また、横型ウェーハボートで支持される場合は、ボート状に溝に立て掛けるようにして支持されるため、ウェーハ両面の外周端で該ボートと接触する。
【００１９】
以下において、熱処理用シリコンウェーハが縦型ウェーハボートで支持される場合を一例として説明する。
図１に、縦型ウェーハボートの一例の概略図を示す。
図１に示すように、一般に、縦型ウェーハボート１は、複数本の支柱２が、天板３と底板４との間に固定された構造からなる。前記支柱２には、多数のスリット２ａが形成されている。そして、各支柱２の同じ高さ位置のスリット２ａにウェーハＷが載置され、ウェーハＷの裏面とスリット２ａ上面とが接触した状態で、ウェーハＷが水平に支持される。
【００２０】
図２に、上記のような縦型ウェーハボート１で支持される場合の本発明に係る熱処理用シリコンウェーハの裏面の一態様を示す。
図２に示すウェーハＷは、その外周部分の３か所に溝部１１が形成されている。この３か所は、前記縦型ウェーハボート１のスリット２ａの位置に対応しており、該スリット２ａと接触する部分を囲むように溝部１１が形成されているものである。
このような溝部１１を形成しておくことにより、シリコンウェーハＷの熱処理の際、前記縦型ウェーハボート１のスリット２ａとの接触により発生するスリップの伸長を溝部１１の部分で阻止することができる。
前記溝部１１の形状は、図２においては、曲線状であるが、特に限定されるものではなく、スリット２ａの形状に併せて、様々な形状としてもよい。
【００２１】
次に、熱処理用シリコンウェーハがサセプタで支持される場合を一例として説明する。
図３に、サセプタの一例の概略図を示す。図３（ａ）はサセプタ５でウェーハＷを支持した際の上面概略図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
図３に示すように、一般に、サセプタ５は、ウェーハＷの裏面の外周部を支持するリング状の支持部６を備えており、支持部６の内周には貫通口７が設けられている。図３中、６ａは、支持部６の内周端を表している。そして、サセプタ５の支持部６にウェーハＷが載置され、ウェーハＷの裏面と支持部６の上面とがリング状に接触した状態で、ウェーハＷが水平に支持される。
【００２２】
図４に、図３に示すようなサセプタ５で支持される場合の本発明に係る熱処理用シリコンウェーハの裏面の一態様を示す。
図４に示すウェーハＷは、サセプタ５と接触する支持部６の内周端６ａからウェーハ中心に向かって内側に、溝部１２が形成されているものである。
このような溝部１２を形成しておくことにより、シリコンウェーハＷの熱処理の際、前記サセプタ５の支持部６との接触により発生するスリップのウェーハＷの中心方向（デバイス形成領域方向）への伸張を溝部１２の部分で阻止することができる。
【００２３】
また、図１に示す縦型ウェーハボート１を用いる場合においても、図４に示すように、スリット２ａとの接触部の外周部全体を含むように、広範囲にわたって、前記スリット２ａとの接触部に対して、シリコンウェーハの中心方向内側に円周状の溝部１２を形成してもよい。
このような形状であれば、溝部１２の形成も容易であり、また、前記縦型ウェーハボート１のスリット２ａとの接触部分がウェーハＷの回転によりずれた場合であっても、その接触により発生するスリップの伸長を確実に阻止することができる。
【００２４】
また、前記溝部１１，１２は、シリコンウェーハＷのデバイス形成領域を必要以上に狭めることがないようにする観点から、ウェーハＷの外周端から中心に向かって２ｍｍ以内の範囲に形成されていることが好ましい。すなわち、図４に示すような溝部１２を有する熱処理用シリコンウェーハを用いる場合には、当該リング状の溝部１２は、サセプタ５との接触部に対して、シリコンウェーハの中心方向内側であって、かつ、ウェーハＷの外周端から中心に向かって２ｍｍ以内の範囲内に形成されていることが好ましい。
このような位置に溝部が形成されていれば、ウェーハ外周で発生したスリップのウェーハ中心方向への伸長を十分に抑制することができる。
【００２５】
前記溝部１１，１２の深さは、１〜１００μｍであることが好ましい。
前記深さが１μｍ未満の場合は、溝部が浅すぎて、ウェーハ裏面の外周部で発生したスリップのウェーハＷ中心方向に向かう伸長を十分に抑制することができない。
一方、前記溝部の深さが１００μｍを超える場合、該溝部でウェーハＷが割れや欠けを生じるおそれがある。
【００２６】
上記のような本発明に係る熱処理用シリコンウェーハは、一般的なシリコンウェーハの所望の箇所に溝部を形成することにより作製することができ、該シリコンウェーハの前記溝部を形成する部分以外にレジストを塗布または酸化膜を形成した後、ドライエッチングまたはウェットエッチングにより溝部を形成することにより得られる。
レジストまたは酸化膜による保護膜を形成して、ドライエッチングまたはウェットエッチングを施す方法は、従来から通常行われているエッチング方法で行うことができ、このような方法によれば、上記のような溝部を簡便に形成することができる。
なお、酸化膜を形成した場合、エッチング後も酸化膜を除去しなければ、ウェーハＷの裏面の表層酸素外方拡散の防止が図られ、スリップの発生自体を抑制することも可能である。
【００２７】
前記溝部の形成は、エッチングによる方法に限らず、切削加工やレーザ加工により行うこともできる。また、硬度の高い物体を、溝部１１，１２を形成する箇所の周辺に打ち込んで圧痕によりクラックを形成したり、機械的なダメージを与えて溝部を形成したりする等によっても、当該スリップの伸張を抑制することができる。
【実施例】
【００２８】
以下、本発明を実施例に基づいてさらに具体的に説明するが、本発明は下記実施例により制限されるものではない。
（実施例１）
鏡面研磨された直径３００ｍｍのシリコンウェーハに対して、水素雰囲気中、１２００℃で１時間熱処理を行った後、常圧下、マイクロビッカーズ硬さ測定器の四角錐の圧子を用いて、シリコンウェーハの裏面に対してスリップの発生源となる圧痕を形成した。その時、圧痕を形成した部分の周辺を光学顕微鏡により確認したところ、クラック（溝部）が発生していることが確認された。
その後、窒素雰囲気下、８５０℃で３０分間熱処理を行い、当該圧痕を形成した部分のスリップ転位の伸張を光学顕微鏡により観察した。
この観察写真を図５に示す。なお、図５中、αの示す部分は四角錐の圧子を用いて圧痕を形成した部分であり、点線で囲んだ領域β内は、顕微鏡観察によりクラック（溝部）が確認された部分である。
【００２９】
図５に示した顕微鏡写真から分かるように、クラックが確認された領域の内側ではスリップ転位の伸張が多く認められるが、クラックが確認された領域の外側では、スリップ転位の伸張が少ないことが認められた。
【００３０】
（実施例２）
鏡面研磨された直径３００ｍｍのシリコンウェーハに対して、水素雰囲気中、１２００℃で１時間熱処理を行った後、常圧下、マイクロビッカーズ硬さ測定器の四角錐の圧子を用いて、シリコンウェーハの裏面に対してスリップの発生源となる圧痕を形成した。
そして、マイクロビッカーズ硬さ測定器のヌープ圧子（細長い菱形状）を用いて、同様に、前記圧痕の周辺の一部のみに細長い圧痕（溝部）を形成した。
その後、窒素雰囲気下、８５０℃で３０分間熱処理を行い、前記圧痕を形成した部分のスリップ転位の伸張を光学顕微鏡により観察した。
この観察写真を図６に示す。なお、図６中、αの示す部分は、四角錐の圧子を用いて圧痕を形成した部分であり、γの示す部分は、ヌープ圧子により線状の圧痕（溝部）を形成した部分である。
【００３１】
図６に示した顕微鏡写真から分かるように、ヌープ圧子により線状の圧痕を形成した部分の下方向（紙面下側）には、該ヌープ圧子による圧痕によりスリップの伸張が抑制されていることが認められる。なお、該ヌープ圧子による圧痕が形成されていない、その他の方向（紙面上側・右側・左側）には、スリップが伸張していることが認められた。
【符号の説明】
【００３２】
１          縦型ウェーハボート
２          支柱
３          天板
４          底板
５          サセプタ
１１，１２  溝
Ｗ          シリコンウェーハ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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