(57)【要約】【課題】シリコンウェーハの熱処理時におけるスリップの成長を抑制し、ウェーハの歩留まりを大幅に向上させ得るシリコンウェーハの支持方法、熱処理治具および熱処理ウェーハを提供する。【解決手段】シリコンウェーハ７を縦型熱処理炉内で熱処理するに際し、シリコンウェーハの裏面を、結晶方位が＜１１０＞ウェーハの場合は該シリコンウェーハの中心点とその点からシリコンウェーハの表面に平行な＜１００＞に向かう方向、＜１００＞ウェーハの場合は＜１１０＞に向かう方向をそれぞれ基準として４０°〜６０°の範囲にある扇形のウェーハ面、および前記扇形のウェーハ面をそれぞれ９０°周期で回した当該ウェーハ面で支持する。この方法は、このような支持が可能な支持部材を備える熱処理治具により実施することができ、この方法、熱処理治具により得られるシリコンウェーハは、長大なスリップが存在せず、高品質である。【選択図】図４
2008098589.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
結晶方位が＜１００＞のシリコンウェーハまたは＜１１０＞のシリコンウェーハを熱処理するに際し、シリコンウェーハの裏面を、＜１１０＞ウェーハの場合は該シリコンウェーハの中心点とその点からシリコンウェーハの表面に平行な＜１００＞に向かう方向を基準として４０°〜６０°の範囲にある扇形のウェーハ面、および前記扇形のウェーハ面を９０°周期で回した当該ウェーハ面で支持し、＜１００＞ウェーハの場合は＜１１０＞に向かう方向を基準として４０°〜６０°の範囲にある扇形のウェーハ面、および前記扇形のウェーハ面を９０°周期で回した当該ウェーハ面で支持することを特徴とするシリコンウェーハの支持方法。
【請求項２】
結晶方位が＜１００＞のシリコンウェーハまたは＜１１０＞のシリコンウェーハの裏面を支持するように構成されたシリコンウェーハの熱処理治具であって、
＜１１０＞ウェーハの場合は該シリコンウェーハの中心点とその点からシリコンウェーハの表面に平行な＜１００＞に向かう方向を基準として４０°〜６０°の範囲にある扇形のウェーハ面、および前記扇形のウェーハ面を９０°周期で回した当該ウェーハ面でウェーハを支持し、＜１００＞ウェーハの場合は＜１１０＞に向かう方向を基準として４０°〜６０°の範囲にある扇形のウェーハ面、および前記扇形のウェーハ面を９０°周期で回した当該ウェーハ面で支持する支持部材を備えることを特徴とするシリコンウェーハの熱処理治具。
【請求項３】
結晶方位が＜１００＞のシリコンウェーハまたは＜１１０＞の熱処理ウェーハであって、＜１１０＞ウェーハの場合は該シリコンウェーハの中心点とその点からシリコンウェーハの表面に平行な＜１００＞に向かう方向を基準として４０°〜６０°の範囲にある扇形のウェーハ面、および前記扇形のウェーハ面を９０°周期で回した当該ウェーハ面で支持され、＜１００＞ウェーハの場合は＜１１０＞に向かう方向を基準として４０°〜６０°の範囲にある扇形のウェーハ面、および前記扇形のウェーハ面を９０°周期で回した当該ウェーハ面で支持され、熱処理を施されたことを特徴とする熱処理ウェーハ。
【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裏面を支持して熱処理するときのシリコンウェーハの支持方法と熱処理治具、およびそれにより得られる熱処理ウェーハに関する。
【背景技術】
【０００２】
シリコンウェーハの製造工程においては、シリコンウェーハの裏面を支持部材で接触支持して熱処理を行う工程が多数存在する。例えば、縦型ボートを使用した熱処理工程、ＲＴＡ（Ｒａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ａｎｎｅａｌｉｎｇ）工程、枚葉式エピタキシャル成長工程、ＳＯＩ熱処理工程などであり、これら数多くの熱処理工程において、シリコンウェーハの裏面を支持部材で接触支持した状態で各種プロセスが行われている。
【０００３】
例えば、バッチ式縦型熱処理炉でシリコンウェーハを熱処理するに際しては、図１に例示するように、ウェーハ裏面外周の３点あるいは４点でウェーハを支持するウェーハ支持具（以下、「支持ボート」という）が用いられている。支持ボート１は、３本あるいは４本の支柱３と、この支柱３を上下位置でそれぞれ固定する上部天板５および下部天板６から構成されており、開口部２が設けられている。前記支柱３にはウェーハ支持部４が列設され、開口部２側からシリコンウェーハを支持部４に載置した後、縦型熱処理炉に挿入されて所定の熱処理が行われる。
【０００４】
しかし、この支持ボートにシリコンウェーハを載せて熱処理を施すと、ウェーハと支持部の接触点に生じるダメージを起点としてシリコンウェーハ中にスリップと称される結晶欠陥が発生し、熱処理時に生じる熱応力によりスリップが成長し、進展するため、ウェーハの歩留まりが低下するという問題があった。このスリップの成長、進展は、特に直径３００ｍｍ以上のウェーハでは、その重量に起因して生じる応力（自重応力）によっても引き起こされることがある。
【０００５】
このような問題を解決する方策として、ウェーハの荷重を分散させ、かつ自重応力をできるだけ小さくするために、ウェーハと支持部の接触面積を大きくしたウェーハ支持治具が知られている。
【０００６】
しかし、この支持冶具の各溝（前記図１に示した支持ボートでは、隣接するウェーハ支持部４の間隙をいう）において、支持冶具の加工精度あるいはウェーハと支持部の接触面の状態（平坦度や表面粗さ）が異なるため、溝によっては、ウェーハの自重応力が接触面の全面ではなく、特定の部位、例えば一点に集中し、この接触点がスリップ発生の起点となることがある。
【０００７】
ウェーハ支持冶具において、このように接触点がスリップ発生の起点となる状態を回避するためには、全溝においてウェーハが支持部の全面で接触するように制御すればよいが、実際問題として困難である。このため、ウェーハと支持部の接触面積を大きくした支持治具は、十分なスリップ抑制効果を示しているとはいえなかった。
【０００８】
一方、シリコンの結晶はその結晶方位によってスリップの進展に寄与する応力が異なることが知られている。特許文献１には、ウェーハの自重による応力発生を低減できる縦型炉用ウェーハボードに関する発明が開示されているが、そのなかで、シリコンウェーハのスリップを支配する１２のすべり系について、一定の熱応力がウェーハに加えられたときの臨界せん断応力が計算により求められている。それによると、スリップが発生しにくい結晶方位は＜１１０＞および＜１００＞であり、したがって、（００１）ウェーハ裏面部の＜１００＞あるいは＜１１０＞結晶方位でウェーハを保持することにより、スリップ発生を抑制することができるとされている。
【０００９】
しかし、これを利用してスリップの発生を抑制しようとしても、ウェーハ面内での方向によって結晶方位が異なり、スリップの進展に寄与する応力（せん断応力）が異なるので、前記のウェーハと支持部の接触面積を大きくしたウェーハ支持治具を用いる限り、スリップの起点になるウェーハと支持部との接触点を特定できず、スリップの成長を抑制することは困難である。
【００１０】
このスリップ発生の問題は、バッチ式縦型熱処理炉に限られる問題ではなく、枚葉式の熱処理炉やエピタキシャル成長処理炉など、ウェーハ裏面を部分的に支持して熱処理を行うプロセスに共通した課題である。
【００１１】
【特許文献１】特開平９−１３９３５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
前述の通り、シリコンウェーハの裏面を支持して熱処理を施すと、ウェーハと支持部の接触点を起点としてシリコンウェーハ中にスリップが発生し、熱処理時に生じる熱応力等によりスリップが成長、進展してウェーハの歩留まりが低下するが、これを効果的に抑制することは困難であった。
【００１３】
本発明はこのような問題を解決するためになされたものであり、その目的は、結晶方位が＜１００＞のシリコンウェーハまたは＜１１０＞のシリコンウェーハについて、ウェーハを支持する位置を規定することによってスリップ進展に寄与する応力（せん断応力）を最小とし、スリップの成長を抑制して、熱処理におけるシリコンウェーハの歩留まりの大幅な向上を達成することができるシリコンウェーハの支持方法とこの方法の実施に用いる熱処理治具、およびそれら方法、治具を用いて得られる高品質の熱処理ウェーハを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明者は、上記の目的を達成するために検討を重ねた。その結果、結晶方位が＜１１０＞または＜１００＞のシリコンウェーハについて、その円周方向での位置によりスリップの進展に寄与するせん断応力が大きく異なること、およびウェーハを支持する位置（支持領域）を適正に規定することによって、前記せん断応力を低く抑え、スリップの成長、進展を抑制し得ることを知見した。
【００１５】
本発明はこのような知見に基づきなされたもので、その要旨は、下記（１）のシリコンウェーハの支持方法、（２）の熱処理治具、および（３）の熱処理ウェーハにある。
【００１６】
（１）結晶方位が＜１００＞のシリコンウェーハまたは＜１１０＞のシリコンウェーハを熱処理するに際し、シリコンウェーハの裏面を、＜１１０＞ウェーハの場合は該シリコンウェーハの中心点とその点からシリコンウェーハの表面に平行な＜１００＞に向かう方向を基準として４０°〜６０°の範囲にある扇形のウェーハ面、および前記扇形のウェーハ面を９０°周期で回した当該ウェーハ面で支持し、＜１００＞ウェーハの場合は＜１１０＞に向かう方向を基準として４０°〜６０°の範囲にある扇形のウェーハ面、および前記扇形のウェーハ面を９０°周期で回した当該ウェーハ面で支持することを特徴とするシリコンウェーハの支持方法。
【００１７】
ここでいう「４０°〜６０°の範囲にある扇形のウェーハ面」とは、ウェーハの中心点を扇の要とし、前記４０°の方向を示す半径と６０°の方向を示す半径を有し、ウェーハの外周を扇の弧状部分とする扇形のウェーハ面をいう。この扇形のウェーハ面を、ウェーハを支持する位置の一部とするのである。なお、「４０°〜６０°」とは、前記基準に対して正方向（ここでは反時計回り方向を正方向とする）、逆方向のいずれでもよい。
【００１８】
前記「扇形のウェーハ面を９０°周期で回した当該ウェーハ面」とは、ウェーハを支持するための他の位置を示すものである。すなわち、前記の扇形のウェーハ面を円周方向に９０°回した（移行させた）当該扇形のウェーハ面を支持位置とするのである。９０°周期で回す（つまり、正方向または逆方向に９０°づつ移行させる）ので、例えば、４０°〜６０°の範囲にある扇形のウェーハ面を、正逆いずれの方向であっても、４回移行させると最初の４０°〜６０°の範囲に重なることになる。つまり、スリップ進展に寄与するせん断応力を低く抑え得るウェーハ支持位置（領域）は４箇所となる。なお、本発明の支持方法においては、通常はこれら４箇所のうちの３箇所でウェーハを支持する。
【００１９】
（２）結晶方位が＜１００＞のシリコンウェーハまたは＜１１０＞のシリコンウェーハの裏面を支持するように構成されたシリコンウェーハの熱処理治具であって、＜１１０＞ウェーハの場合は該シリコンウェーハの中心点とその点からシリコンウェーハの表面に平行な＜１００＞に向かう方向を基準として４０°〜６０°の範囲にある扇形のウェーハ面、および前記扇形のウェーハ面を９０°周期で回した当該ウェーハ面でウェーハを支持し、＜１００＞ウェーハの場合は＜１１０＞に向かう方向を基準として４０°〜６０°の範囲にある扇形のウェーハ面、および前記扇形のウェーハ面を９０°周期で回した当該ウェーハ面で支持する支持部材を備えることを特徴とするシリコンウェーハの熱処理治具。
【００２０】
（３）結晶方位が＜１００＞のシリコンウェーハまたは＜１１０＞の熱処理ウェーハであって、＜１１０＞ウェーハの場合は該シリコンウェーハの中心点とその点からシリコンウェーハの表面に平行な＜１００＞に向かう方向を基準として４０°〜６０°の範囲にある扇形のウェーハ面、および前記扇形のウェーハ面を９０°周期で回した当該ウェーハ面で支持され、＜１００＞ウェーハの場合は＜１１０＞に向かう方向を基準として４０°〜６０°の範囲にある扇形のウェーハ面、および前記扇形のウェーハ面を９０°周期で回した当該ウェーハ面で支持され、熱処理を施されたことを特徴とする熱処理ウェーハ。
【発明の効果】
【００２１】
本発明のシリコンウェーハの支持方法によれば、結晶方位が＜１００＞または＜１１０＞のシリコンウェーハの裏面を支持して熱処理する際におけるスリップの進展に寄与する応力（せん断応力）を低下させ、スリップの成長を抑制して、熱処理を施したシリコンウェーハの歩留まりを大幅に向上させることができる。
【００２２】
また、この支持方法は本発明のシリコンウェーハの熱処理治具を用いて容易に実施することができ、スリップが少なく、特に長大なスリップが存在しない高品質の本発明のシリコンウェーハを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下に、本発明のシリコンウェーハの支持方法、熱処理治具、およびそれにより得られる熱処理ウェーハについて具体的に説明する。
【００２４】
本発明のシリコンウェーハの支持方法は、前記のとおり、結晶方位が＜１００＞のシリコンウェーハまたは＜１１０＞のシリコンウェーハを熱処理するに際し、シリコンウェーハの裏面を、＜１１０＞ウェーハの場合は該シリコンウェーハの中心点とその点からシリコンウェーハの表面に平行な＜１００＞に向かう方向を基準として４０°〜６０°の範囲にある扇形のウェーハ面、および前記扇形のウェーハ面を９０°周期で回した当該ウェーハ面で支持し、＜１００＞ウェーハの場合は＜１１０＞に向かう方向を基準として４０°〜６０°の範囲にある扇形のウェーハ面、および前記扇形のウェーハ面を９０°周期で回した当該ウェーハ面で支持する方法である。
【００２５】
このシリコンウェーハの支持方法を実施するにあたり、熱処理とは、縦型熱処理ボートを使用した熱処理、熱処理時間を著しく短縮できるＲＴＡ処理、枚葉式エピタキシャル成長、ＳＯＩ熱処理等をいう。これらの処理工程では、シリコンウェーハの裏面を支持部材で接触支持した状態で熱処理が行われるが、例えばウェーハをエッジ部近傍で支持した場合、ウェーハの中心近傍とエッジ部近傍とを比較すると、炉壁からの輻射によって与えられる熱エネルギーが異なるため、特に、昇温処理中あるいは降温熱処理中にウェーハ面内に温度差ΔＴ（ΔＴ＝｜Ｔｃ−Ｔｅ｜；Ｔｃはウェーハ中心の温度を、Ｔｅはウェーハエッジの温度を示す）が生じることは避けられない。
【００２６】
この温度差ΔＴにより熱応力が発生し、ウェーハと支持部の接触点においてウェーハ内に生じるスリップの成長、進展に寄与する。すなわち、スリップの成長、進展の駆動力となる。この熱応力は、炉内のウェーハ支持部に載置するウェーハの間隔や、昇温、降温の速度が変化すると、ウェーハ面内の温度差ΔＴが変化するので、それに伴い変化する。
【００２７】
このように熱処理を施す際にシリコンウェーハ内に生じる熱応力は、スリップを成長、進展させ、ずれ変形（せん断変形）を起こさせるせん断応力として作用するのであるが、このせん断応力は、以下に述べるように、ウェーハの円周方向での位置によって大きく異なる。
【００２８】
シリコンウェーハにおいて生じる前記のスリップは、シリコン結晶の（１１１）面上を３つの［１１０］方向に運動する。シリコン結晶には４つの等価な（１１１）面が存在するので、全部で１２のすべり系が考えられるが、それらはいくつかのすべり系に集約できる。集約されたすべり系の数はウェーハの結晶方位により異なるが、例えば面方位が＜１００＞のシリコンウェーハの場合は、５つのすべり系、つまり５つの方向への分解せん断応力（すべり面上のすべり方向に分解した応力）を考慮すればよい。
【００２９】
そこで、有限要素法により、まずウェーハ面内における主応力成分を求め、次にすべり方向に分解することにより、各スリップが進展する各方向における分解せん断応力を求めた。
【００３０】
図２は、直径３００ｍｍ、結晶方位＜１００＞のシリコンウェーハについて、熱処理を施した場合の昇温中にあるウェーハ外周部の各点における最大の分解せん断応力を有限要素法により求めたものである。前述の通り、分解せん断応力はスリップを生じたときのすべり面上のすべり方向に分解した応力であるが、図中では、算出された値を最大分解せん断応力と記し、結晶方位＜１００＞のシリコンウェーハ外周部近傍の所定位置において、それぞれ作用する幾つかの分解せん断応力が組み合わされた結果として得られる値を意味している。
【００３１】
図２において、横軸はウェーハの中心点およびその点からシリコンウェーハの表面に平行な＜１１０＞に向かう方向を基準として角度（°）で表示したウェーハ外周部位置である。０°は前記＜１１０＞に向かう基準の方向がウェーハの外周部と交差する位置（基準位置）を表している。９０°は、ウェーハを水平に、かつ０°（基準位置）が手前に位置するように置いた場合であれば、ウェーハの外周部の最右端位置を、−９０°はウェーハ外周部の最左端位置を表す。
【００３２】
図２に示すように、最大分解せん断応力は、０°（基準位置）で極大となり、その位置から４５°離れた位置で極小となる。極小のときの応力は０°での応力の１／２程度となっている。同図には、ウェーハの半周（−９０°〜９０°）を示したが、残りの半周においても同様であり、分解せん断応力が極大となる位置（角度）と極小となる位置（角度）はいずれも９０°周期で現れる。なお、熱処理条件の違いによって最大分解せん断応力の前記極大値、極小値、それらの現出位置（ウェーハ外周部位置）は変わらない。これは、次に述べる結晶方位が＜１１０＞のシリコンウェーハにおいても同じである。
【００３３】
図３は、直径３００ｍｍ、結晶方位が＜１１０＞のシリコンウェーハについて、同様にウェーハ外周部位置における最大分解せん断応力を有限要素法により求めたものである。図示した最大分解せん断応力は、結晶方位が＜１００＞のウェーハの場合と同じく、結晶方位＜１１０＞のシリコンウェーハに作用する幾つかの分解せん断応力の組み合わせの結果として得られる値である。結晶方位が＜１００＞のシリコンウェーハの場合とはすべり系が異なるので、最大分解せん断応力のプロフィールは結晶方位＜１００＞のウェーハの場合とは異なっている。なお、図３においては、横軸を９０°から更に広げてウェーハの全周（−９０°〜２７０°）を示した。
【００３４】
図３において、横軸はウェーハの中心点およびその点からシリコンウェーハの表面に平行な＜１００＞に向かう方向を基準として角度（°）で表示したウェーハ外周部位置であり、０°は基準位置を表している。
【００３５】
図３に示すように、最大分解せん断応力は、基準位置（０°）の近傍（−１５°〜１５°の範囲）で極大となる。また、この結晶方位が＜１１０＞のウェーハの場合は、基準位置から５０°離れた位置（−５０°、５０°）で最大分解せん断応力が極小となり、基準位置近傍での応力の１／２弱の値を示す。
【００３６】
図３から明らかなように、結晶方位が＜１１０＞のウェーハの場合は、最大分解せん断応力が極大となる位置（角度）は９０°周期で現れる。一方、極小となる位置（角度）は、図示するように、最初は−５０°の位置にあり、二番目は５０°（したがって、最初と二番目の間隔は１００°）、三番目は１３０°（二番目と三番目の間隔は８０°）の位置に現れる。その次（四番目）は２３０°であり、結局、極小となる位置（角度）は１００°と８０°の変則的な繰り返しになる。
【００３７】
本発明のウェーハの支持方法において、シリコンウェーハの裏面を、＜１１０＞ウェーハの場合は該シリコンウェーハの中心点とその点からシリコンウェーハの表面に平行な＜１００＞に向かう方向を基準として、＜１００＞ウェーハの場合は該シリコンウェーハの中心点とその点から＜１１０＞に向かう方向を基準として、それぞれ４０°〜６０°の範囲（すなわち、−４０°〜−６０°の範囲、または４０°〜６０°の範囲）にある扇形のウェーハ面で支持することとするのは、前記最大分解せん断応力が極小となる位置、またはそれに近い値を示す位置でウェーハを支持することにより、ウェーハと支持部の接触点に生じるスリップに作用する最大分解せん断応力を極力低く抑え、スリップの成長、進展を抑制するためである。
【００３８】
結晶方位が＜１００＞のシリコンウェーハの場合、最大分解せん断応力が極小となる位置は−４５°、または４５°であるから、前記規定範囲（−４０°〜−６０°、または４０°〜６０°）内に含まれる。すなわち、前記の４０°〜６０°の範囲は、最大分解せん断応力が極小となる位置、またはそれに近い値を示す位置に該当する。また、前記扇形のウェーハ面内であれば、いずれの位置も４０°〜６０°の範囲内である。したがって、この扇形のウェーハ面でウェーハを支持すれば、最大分解せん断応力を極小値またはそれに近い値に抑えることができる。ウェーハを支持する位置は、前記扇形のウェーハ面内であれば任意の位置（領域）でよく、扇形のウェーハ面の全面で支持してもよい。
【００３９】
同様に、結晶方位＜１１０＞のシリコンウェーハについても、最大分解せん断応力が極小となる位置（−５０°、５０°）は前記規定範囲（−４０°〜−６０°、４０°〜６０°）内に含まれる。すなわち、この規定範囲は最大分解せん断応力が極小となる位置、またはそれに近い値を示す位置に該当する。
【００４０】
したがって、結晶方位＜１００＞、＜１１０＞のいずれのシリコンウェーハにおいても、＜１１０＞ウェーハの場合は該シリコンウェーハの中心点とその点からシリコンウェーハの表面に平行な＜１００＞に向かう方向を基準として４０°〜６０°の範囲にある扇形のウェーハ面で、＜１００＞ウェーハの場合は＜１１０＞に向かう方向を基準として４０°〜６０°の範囲にある扇形のウェーハ面で支持することとすれば、スリップに作用する最大分解せん断応力を低く抑えることができる。
【００４１】
また、本発明のウェーハ支持方法において、シリコンウェーハの他の支持位置を、＜１１０＞ウェーハ、＜１００＞ウェーハのいずれの場合も、前記扇形のウェーハ面を９０°周期で回した当該ウェーハ面とするのは、同様に、最大分解せん断応力が極小となる位置、またはそれに近い値を示す位置でウェーハを支持し、スリップに作用する最大分解せん断応力を極力低く抑え、スリップの成長、進展を抑制するためである。
【００４２】
結晶方位＜１００＞のシリコンウェーハにおいて、４０°〜６０°の範囲、すなわち、−４０°〜−６０°の範囲、または４０°〜６０°の範囲のうち、例えば、基準位置（０°）に対して正方向にある４０°〜６０°の範囲を正方向に９０°周期で回した範囲は、１３０°〜１５０°、さらに２２０°〜２４０°となる。一方、最大分解せん断応力が極小となる位置は、４５°の次は１３５°、その次は２２５°であり、それぞれ前記規定範囲（１３０°〜１５０°、２２０°〜２４０°）に含まれる。
【００４３】
また、結晶方位＜１１０＞のシリコンウェーハについては、図３に示すように、最大分解せん断応力が極小となる位置は、５０°の次は１３０°、その次は２３０°で、このうちの１３０°は規定範囲（１３０°〜１５０°）の下限にはなるものの、１３０°、２３０°のいずれも前記規定範囲（１３０°〜１５０°、２２０°〜２４０°）に含まれる。すなわち、結晶方位が＜１００＞、＜１１０＞のいずれのシリコンウェーハにおいても、これらの規定範囲は最大分解せん断応力が極小となる位置、またはそれに近い値を示す位置に該当する。
【００４４】
したがって、結晶方位＜１００＞、＜１１０＞のいずれのシリコンウェーハにおいても、前記扇形のウェーハ面を９０°周期で回した当該ウェーハ面で支持することとすれば、同様に、スリップに作用する最大分解せん断応力を低く抑えることができる。ウェーハを支持する位置は、前記９０°周期で回したウェーハ面内であれば任意の位置（領域）でよく、前記９０°周期で回したウェーハ面の全面で支持してもよい。
【００４５】
ここで、結晶方位＜１００＞、＜１１０＞のシリコンウェーハについて、より望ましい支持位置を示すと、以下のようになる。
【００４６】
結晶方位＜１００＞のシリコンウェーハのより望ましい支持位置は、図２を参照すると、−４５°±５°の範囲（つまり、−５０°〜−４０°の範囲）、４５°±５°の範囲（４０°〜５０°の範囲）、さらに、この４５°±５°の範囲を正方向に９０°周期で回した、１３５°±５°の範囲（１３０°〜１４０°の範囲）、および２２５°±５°の範囲（２２０°〜２３０°の範囲）である。
【００４７】
すなわち、結晶方位＜１００＞のシリコンウェーハのより望ましい支持位置は、該シリコンウェーハの中心点およびその点からシリコンウェーハの表面に平行な＜１１０＞に向かう方向を基準として４５°±５°の範囲にある扇形のウェーハ面、および前記扇形のウェーハ面を９０°周期で回した当該ウェーハ面である。前記のように、「４５°±５°」とは、基準に対して正方向逆方向のいずれでもよい。また、前記の９０°周期で回す方向も、正逆いずれでもよい。
【００４８】
一方、結晶方位＜１１０＞のシリコンウェーハのより望ましい支持位置は、図３を参照して最大分解せん断応力が極小となる位置をウェーハ円周方向の角度で表すと、該シリコンウェーハの中心点およびその点からシリコンウェーハの表面に平行な＜１００＞に向かう方向を基準として（つまり、０°を基準として）、５０°±５°の範囲にある扇形のウェーハ面、および１３０°±５°の範囲にある扇形のウェーハ面である。結晶方位＜１１０＞のウェーハでは、極小となる位置（角度）が１００°と８０°の変則的な繰り返しになるので、５０°±５°のつぎに極小となる位置（角度）は１３０°（５０°＋８０°）となるからである。なお、「５０°±５°」とは、基準に対して正方向逆方向のいずれでもよい。
【００４９】
したがって、結晶方位＜１１０＞のシリコンウェーハにおけるより望ましい支持位置を具体的に示すと、基準に対して、５０°±５°、−５０°±５°、１３０°±５°、−１３０°±５°（２３０°±５°に同じ）である。
【００５０】
結晶方位が＜１００＞または＜１１０＞のシリコンウェーハを熱処理するに際し、シリコンウェーハの裏面を上記のより望ましい支持位置で支持すれば、ウェーハと支持部の接触点に生じるスリップに作用する最大分解せん断応力が極小となる位置、またはそれに極めて近い値を示す位置でウェーハを支持することになり、スリップの成長、進展を一層効果的に抑制することができる。
【００５１】
図４は、本発明のシリコンウェーハの支持方法についての実施形態の説明図であり、結晶方位＜１００＞のシリコンウェーハを３点で支持した場合を例示している。対象としているシリコンウェーハの結晶方位は同図中に示すとおりである。
【００５２】
シリコンウェーハ７は支持ボートの支柱（図示せず）に列設されたウェーハ支持部４に載置される。ウェーハ７面に斜線を施した範囲（斜線部）は本発明で規定する支持位置の範囲で、シリコンウェーハの中心点とその点からシリコンウェーハの表面に平行な＜１１０＞に向かう方向（同図中に破線で示した方向）を基準として４０°〜６０°の範囲にある扇形のウェーハ面、および前記扇形のウェーハ面を９０°周期で回した当該ウェーハ面をそれぞれ示す。
【００５３】
図４に示すように、ウェーハを支持する３箇所のウェーハ支持部４はいずれも本発明で規定する支持位置（斜線部）の範囲内にある。
【００５４】
図５は、同じく本発明のシリコンウェーハの支持方法についての他の実施形態の説明図であり、結晶方位が＜１１０＞のシリコンウェーハを３点で支持した場合である。シリコンウェーハの結晶方位を同図中に示している。
【００５５】
シリコンウェーハ７面の斜線部は本発明で規定する支持位置の範囲で、同図に示すように、ウェーハを支持する３箇所のウェーハ支持部４はいずれも本発明で規定する支持位置の範囲内にある。
【００５６】
前記図４、図５に示した実施形態はいずれもウェーハを３点で支持した例で、通常はこの３点支持方式が採用される。しかし、これに限らず、本発明の支持方法では、４点で支持する方式の支持ボートを用いてもよい。
【００５７】
以上説明したように、シリコンウェーハの支持位置が、本発明のシリコンウェーハの支持方法で規定するように、＜１１０＞ウェーハの場合はシリコンウェーハの中心点とその点からシリコンウェーハの表面に平行な＜１００＞に向かう方向を基準として４０°〜６０°の範囲にある扇形のウェーハ面内、および前記扇形のウェーハ面を９０°周期で回した当該ウェーハ面内に、また、＜１００＞ウェーハの場合は＜１１０＞に向かう方向を基準として４０°〜６０°の範囲にある扇形のウェーハ面内、および前記扇形のウェーハ面を９０°周期で回した当該ウェーハ面内にあれば、支持位置がこれらの範囲外の場合と比較して、分解せん断応力を最大で５０％程度低減することができる。これにより、スリップの成長、進展を抑制して、熱処理時におけるシリコンウェーハの歩留まりを大幅に向上させることができる。
【００５８】
本発明のシリコンウェーハの熱処理治具は、前記のとおり、結晶方位が＜１００＞または＜１１０＞のシリコンウェーハの裏面を支持するように構成された熱処理治具であって、＜１１０＞ウェーハの場合はシリコンウェーハの中心点とその点からシリコンウェーハの表面に平行な＜１００＞に向かう方向を基準として４０°〜６０°の範囲にある扇形のウェーハ面、および前記扇形のウェーハ面を９０°周期で回した当該ウェーハ面でウェーハを支持し、＜１００＞ウェーハの場合は＜１１０＞に向かう方向を基準として４０°〜６０°の範囲にある扇形のウェーハ面、および前記扇形のウェーハ面を９０°周期で回した当該ウェーハ面で支持する支持部材を備える熱処理治具である。
【００５９】
この熱処理治具は、結晶方位が＜１００＞または＜１１０＞のシリコンウェーハを、縦型熱処理ボートを使用した熱処理の他、ＲＴＡ処理、枚葉式エピタキシャル成長、ＳＯＩ熱処理（貼合せ処理）等の処理を施す際に、ウェーハの裏面を支持する熱処理治具として使用することができる。
【００６０】
なお、ここでいう「支持部材」とは、シリコンウェーハを接触支持する部材、およびこれに付帯する部材を指す。例えば、前記図１に示したバッチ式縦型熱処理炉で使用する熱処理治具（支持ボート１）の場合であれば、シリコンウェーハを接触支持するウェーハ支持部４と、このウェーハ支持部４が列設されている支柱３である。
【００６１】
本発明の熱処理治具で、結晶方位が＜１００＞または＜１１０＞のシリコンウェーハを対象に、＜１１０＞ウェーハの場合はウェーハの中心点とその点からシリコンウェーハの表面に平行な＜１００＞に向かう方向を基準として、また、＜１００＞ウェーハの場合は該シリコンウェーハの中心点とその点から＜１１０＞に向かう方向を基準として、それぞれ４０°〜６０°の範囲にある扇形のウェーハ面、およびこの扇形のウェーハ面を９０°周期で回したウェーハ面（これらのウェーハ面を、以下、「本発明で規定する支持領域」、または単に「規定支持領域」ともいう）でウェーハを支持することとするのは、前述したように、ウェーハと支持部の接触点に生じるスリップに作用する最大分解せん断応力を低く抑え、スリップの成長、進展を抑制するためである。なお、ウェーハの支持位置は、本発明で規定する支持領域内であれば、任意の位置または領域でよく、規定支持領域全体でもよい。
【００６２】
このようなウェーハ支持が可能となる支持部材を備える熱処理治具の実施形態について、以下に説明する。
【００６３】
前記の図４または図５において、シリコンウェーハ７を支持するウェーハ支持部４は、斜線を施した本発明で規定する支持領域でウェーハを支持しており、本発明の熱処理治具の支持部材を構成するものである。この場合は、ウェーハを３箇所で支持する３点支持方式が採用されている。
【００６４】
図６は、縦型熱処理炉で使用される４点支持の熱処理治具における支持部材の要部を模式的に示す図である。この熱処理治具は、図１に例示したような、ウェーハを水平に支持して縦方向に幾段にも収容できる多段構成の熱処理治具であるが、図６は、そのうちの任意の一段のみの平面図である。図６の（ａ）〜（ｃ）はシリコンウェーハを規定支持領域で支持した状態を表している。（ｄ）および（ｅ）はウェーハを規定支持領域で支持することができる支持部材（サポート円盤）である。
【００６５】
縦型熱処理炉で使用される熱処理治具では、３点支持、４点支持に関係なく、シリコンウェーハを熱処理治具内に挿入できる開口部が少なくとも一箇所設けられていることが必要であり、図６の（ａ）〜（ｄ）に示した熱処理治具ではいずれにおいてもそのような配慮がなされている。
【００６６】
図６（ａ）に示した熱処理治具では、支持部材は４本の支柱８とこれら支柱８に取り付けられた４本の延長アーム９とで構成されている。
【００６７】
シリコンウェーハ７は図中に白抜き矢印で示した方向から熱処理治具内に挿入され、４本の延長アーム９で接触支持される。シリコンウェーハ７面に符号Ｓを付して示した一点鎖線の扇形の領域が、＜１１０＞ウェーハの場合であれば、該シリコンウェーハ７の中心点とその点からシリコンウェーハの表面に平行な＜１００＞に向かう方向、＜１００＞ウェーハの場合であれば、＜１１０＞に向かう方向（いずれであっても、同図中に破線で示した方向）を基準として、それぞれ４０°〜６０°の範囲（すなわち、−４０°〜−６０°の範囲、または４０°〜６０°の範囲）にある扇形のウェーハ面、および前記扇形のウェーハ面を９０°周期で回した当該ウェーハ面（具体的には、−１３０°〜−１５０°の範囲、または１３０°〜１５０°の範囲にある扇形のウェーハ面）である。図示するように、シリコンウェーハ７はこの規定支持領域で支持されるので、スリップに作用する最大分解せん断応力が低く抑えられ、スリップの進展が抑制される。
【００６８】
図６（ｂ）に示した熱処理治具では、支持部材は４本の支柱８と、そのうちの２本の支柱８に取り付けられた２本の延長アーム９とで構成されている。延長アーム９が取り付けられていない２本の支柱８には、ウェーハを支持するための溝（支柱溝）が設けられている。
【００６９】
熱処理治具内に挿入されたシリコンウェーハ７は、図示するように、２本の延長アーム９と２本の支柱８にそれぞれ設けられた支柱溝により、符号Ｓを付して示した規定支持領域で支持される。このように構成された支持部材を有する熱処理治具を用いれば、スリップに作用する最大分解せん断応力を低く抑えてスリップの進展を抑制できるとともに、熱処理治具を若干簡素化し、小型化することができる。
【００７０】
図６（ｃ）に示した熱処理治具では、支持部材は、（ｂ）に示した熱処理治具におけると同様、４本の支柱８、８ａ（そのうちの２本の支柱８には、支柱溝が設けられている）と２本の延長アーム１０とで構成されているが、延長アーム１０とそれが取り付けられている２本の支柱８ａの配置が変更されている。すなわち、２本の支柱８ａがウェーハ７の両側にそれぞれ位置するように配置され、延長アーム１０がウェーハの挿入口側に延びている。さらに、Ａ−Ａ矢視図に示すように、延長アーム１０の先端に、ウェーハの裏面を支持するための円柱状の突起１１が形成されている。
【００７１】
熱処理治具内に挿入されたシリコンウェーハ７は、図示するように、２本の支柱８に設けられた支柱溝と、延長アーム１０の先端に形成されている突起１１により、符号Ｓを付して示した規定支持領域で支持される。突起１１が設けられているのは、延長アーム１０が規定支持領域以外の領域ではシリコンウェーハ７に接触しないようにするためである。
【００７２】
このような構成の支持部材を有する熱処理治具を用いれば、スリップの進展を抑制できるとともに、シリコンウェーハの熱処理治具内への挿入がし易くなり、また、熱処理治具を小型化することができる。
【００７３】
図６（ｄ）に示した支持部材はサポート円盤１２である。このサポート円盤１２の表面４箇所には、ウェーハを本発明で規定する支持領域で支持することができる円柱状の突起１４が形成されている。また、サポート円盤１２には、シリコンウェーハを載せたウェーハ移載アームの進行および後退を可能にする切り欠き溝１３が形成されている。なお、このサポート円盤１２を保持するには、支柱に溝を設けておき、その溝にサポート円盤１２を挿入して保持する等の方法が採用できる。
【００７４】
このような支持部材を備えた熱処理治具内に挿入されたシリコンウェーハ（図示せず）は、サポート円盤１２上に形成されている円柱状の突起１４により規定支持領域で支持されるので、熱処理の際にウェーハに生じ易いスリップの進展が抑制される。
【００７５】
図６（ｅ）に示した支持部材もサポート円盤１５で、その表面には、本発明で規定するウェーハの支持領域全体と形状を合致させた凸状の支持部１６が形成されている。
【００７６】
この支持部材を備える熱処理治具を用いれば、シリコンウェーハに作用する熱応力が分散されるので、スリップ抑制効果が向上する。また、エピタキシャル成長におけるサセプタとして使用した場合は、ウェーハ裏面とサセプタ間に部分的に空間部が形成されるので、ウェーハ裏面に滞留するガスの排出効果が高まり、オートドープ減少の防止効果も期待できる。
【００７７】
支持部材に望ましい材質としては、石英、単結晶シリコン、多結晶シリコン、炭化珪素、シリコン含浸炭化珪素などが挙げられる。支持部材の材質、形状等については、対象とする工程の熱環境に応じて適宜選定すればよい。
【００７８】
本発明の熱処理ウェーハは、前記のとおり、結晶方位が＜１００＞または＜１１０＞のシリコンウェーハであって、＜１１０＞ウェーハの場合は該シリコンウェーハの中心点とその点からシリコンウェーハの表面に平行な＜１００＞に向かう方向を基準として４０°〜６０°の範囲にある扇形のウェーハ面、および前記扇形のウェーハ面を９０°周期で回した当該ウェーハ面で支持され、＜１００＞ウェーハの場合は＜１１０＞に向かう方向を基準として４０°〜６０°の範囲にある扇形のウェーハ面、および前記扇形のウェーハ面を９０°周期で回した当該ウェーハ面で支持され、熱処理を施されたウェーハである。
【００７９】
ここでいう熱処理とは、縦型熱処理ボートを使用した熱処理、ＲＴＡ処理、枚葉式エピタキシャル成長、ＳＯＩ熱処理等をいう。
【００８０】
本発明の熱処理ウェーハは、外見上は、従来の方法で支持され、熱処理を施されたシリコンウェーハと差異は認められない。しかし、本発明の熱処理ウェーハは、前記のように規定された支持領域で支持され、熱処理を施されたものなので、前述したように、熱処理時にウェーハと支持部の接触点に生じるスリップに作用する最大分解せん断応力が低く抑えられ、その結果、スリップの成長、進展が抑制されている。そのため、従来の支持方法で支持され、熱処理されたシリコンウェーハと比較して、本発明の熱処理ウェーハはスリップが少なく、特に長大なスリップが存在しないという特徴を備えている。
【００８１】
したがって、この熱処理ウェーハを用いれば、デバイス製造時の歩留りを向上させ得るという利点がある。
【実施例】
【００８２】
（実施例１）
図７は、本発明の実施例においてシリコンウェーハにスリップの起点を付与する位置を示す図である。実施例１では、直径２００ｍｍ、結晶方位が＜１００＞のシリコンウェーハについて、図７（ａ）に示すように、基準位置（０°）近傍のａ点（図中にａ１と表示）、およびａ点から９０°周期の位置（ａ２と表示）にスリップの起点を付与した（ケース１）。また、基準位置（０°）から円周方向に４５°の位置にあるｂ点（ｂ１と表示）、およびｂ点から９０°周期の位置（ｂ２と表示）に同じくスリップの起点を付与した（ケース２）。ケース２のスリップ起点を付与した位置（ｂ１、ｂ２）は、本発明で規定するウェーハ支持位置に該当する。なお、スリップの起点の付与は、ビッカース硬度計を用いて１ｋｇ重の荷重でウェーハの最外周部の表面に圧痕を打つことにより行った。
【００８３】
これらのシリコンウェーハに熱処理を施した後、ａ点、およびａ点から９０°周期の位置を起点として発生し、成長したスリップの長さの最大値を測定した。同様に、ｂ点、およびｂ点から９０°周期の位置を起点とするスリップの長さの最大値を測定した。
【００８４】
ケース１およびケース２における最大スリップ長さの平均を表１に示す。
【００８５】
【表１】
2008098589.tif 000003
【００８６】
ケース１における平均スリップ長さは１２ｍｍであり、これに対しケース２における平均スリップ長さは６ｍｍで、本発明で規定するウェーハ支持位置にスリップ起点を付与したケース２では、スリップ長さをケース１の半分に低減できることがわかった。これは、ケース２では、前述のように、最大分解せん断応力が低い値に抑えられ、スリップの成長が抑制されたことによるものと推察される。
【００８７】
（実施例２）
実施例２では、図７（ｂ）に示す直径２００ｍｍ、結晶方位が＜１１０＞のシリコンウェーハについて、実施例１の場合と同様に、基準位置（０°）近傍のｃ点（図中にｃ１と表示）、およびｃ点から９０°周期の位置（ｃ２と表示）にスリップの起点を付与した（ケース３）。また、基準位置（０°）から円周方向に４５°の位置にあるｄ点（ｄ１と表示）、およびｄ点から９０°周期の位置（ｄ２と表示）に同じくスリップの起点を付与した（ケース４）。ケース４のスリップ起点を付与した位置（ｄ１、ｄ２）は、本発明で規定するウェーハ支持位置に該当する。
【００８８】
測定結果を前記表１に併せて示す。
【００８９】
ケース３における平均スリップ長さは１２ｍｍであり、これに対しケース４における平均スリップ長さは６ｍｍで、結晶方位が＜１１０＞のシリコンウェーハにおいても、本発明で規定するウェーハ支持位置にスリップ起点を付与した場合、スリップの成長が抑制されたものと推測される。
【産業上の利用可能性】
【００９０】
本発明のシリコンウェーハの支持方法は、縦型熱処理炉内での熱処理時におけるウェーハの支持位置を規定する方法で、これにより、結晶方位が＜１００＞または＜１１０＞のシリコンウェーハについて、ウェーハと支持部の接触点を起点として発生するスリップの進展に寄与するせん断応力を低下させ、スリップの成長を抑制して、熱処理を施したシリコンウェーハの歩留まりを大幅に向上させることができる。また、この支持方法は本発明のシリコンウェーハの熱処理治具を用いて容易に実施することができる。
【００９１】
これら支持方法、熱処理治具により得られるシリコンウェーハは、スリップが少なく、特に長大なスリップが存在せず、高品質である。
【００９２】
したがって、本発明のシリコンウェーハの支持方法、熱処理治具および熱処理ウェーハは、結晶方位が＜１００＞、＜１１０＞のシリコンウェーハ、およびそれを用いるデバイスの製造に広く利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】縦型熱処理炉に用いられる半導体シリコン基板用の支持ボートの構成例を示す図である。
【図２】直径３００ｍｍ、結晶方位＜１００＞のシリコンウェーハについて、ウェーハ外周部の各位置における最大分解せん断応力を示す図である。
【図３】直径３００ｍｍ、結晶方位＜１１０＞のシリコンウェーハについて、ウェーハ外周部の各位置における最大分解せん断応力を示す図である。
【図４】本発明の実施形態の説明図で、結晶方位＜１００＞のシリコンウェーハを３点で支持した場合を例示する図である。
【図５】本発明の他の実施形態の説明図で、結晶方位＜１１０＞のシリコンウェーハを３点で支持した場合を例示する図である。
【図６】縦型熱処理炉で使用される４点支持の熱処理治具における支持部材の要部を模式的に示す図である。
【図７】実施例において、シリコンウェーハにスリップの起点を付与する位置を示す図で、（ａ）は結晶方位が＜１００＞のウェーハ、（ｂ）は結晶方位が＜１１０＞のウェーハの場合である。
【符号の説明】
【００９４】
１：支持ボート
２：開口部
３：支柱
４：ウェーハ支持部
５：上部天板
６：下部天板
７：シリコンウェーハ
８、８ａ：支柱
９、１０：延長アーム
１１：突起
１２：サポート円盤
１３：切り欠き溝
１４：円柱状の突起
１５：サポート円盤
１６：支持部
【図１】
2008098589.tif 000004
【図２】
2008098589.tif 000005
【図３】
2008098589.tif 000006
【図４】
2008098589.tif 000007
【図５】
2008098589.tif 000008
【図６】
2008098589.tif 000009
【図７】
2008098589.tif 000010