(57)【要約】【課題】ウェハーの熱処理、特に大口径ウェハーの高温急速熱処理に好適に使うことができるウェハー支持ピン、及びウェハー熱処理方法を提供する。【解決手段】本発明によるウェハー支持ピンは、ウェハーと接触する先端部を偏平にするかラウンド処理して、ウェハーの熱処理時のウェハーの重力によるストレスを最小化することで、スリップ転位を最小化する。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェハーの熱処理時に、ウェハーを底面から支持するウェハー支持ピンにおいて、
前記ウェハーと接触する先端部が偏平であるか、ラウンド処理されていることを特徴とするウェハー支持ピン。
【請求項２】
少なくとも前記先端部が、石英材質からなることを特徴とする、請求項１に記載のウェハー支持ピン。
【請求項３】
少なくとも前記先端部が、単結晶または多結晶シリコン材質からなることを特徴とする、請求項１に記載のウェハー支持ピン。
【請求項４】
前記単結晶または多結晶シリコンには、ＮまたはＣがドーピングされていることを特徴とする、請求項３に記載のウェハー支持ピン。
【請求項５】
少なくとも前記先端部が、ＳｉＣまたはＳｉ３Ｎ４で表面コーティングされていることを特徴とする、請求項３に記載のウェハー支持ピン。
【請求項６】
前記先端部が偏平であり、かつテーパー状であり、
該テーパー部分の長さが２ｍｍ〜１７ｍｍであることを特徴とする、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のウェハー支持ピン。
【請求項７】
前記先端部の偏平な部分の直径は０．２ｍｍ〜１．５ｍｍであり、
前記熱処理の後、前記ウェハーと支持ピンとの接触部分に対して５分間ライトエッチング（Ｗｒｉｇｈｔ Ｅｔｃｈｉｎｇ）してから、ピンマークの断面積を測定したとき、断面積が１．０×１０−３〜２．０×１０−２ｃｍ２になることを特徴とする、請求項６に記載のウェハー支持ピン。
【請求項８】
前記先端部がラウンド処理され、かつテーパー状であり、
該テーパー部分の長さが２ｍｍ〜１７ｍｍであり、前記ラウンド処理された部分の曲率半径が０．７ｍｍ以上であることを特徴とする、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のウェハー支持ピン。
【請求項９】
前記先端部のラウンド処理された部分の直径は０．５ｍｍ〜１．５ｍｍであり、
前記熱処理の後、前記ウェハーと支持ピンとの接触部分に対して５分間ライトエッチングしてから、ピンマークの断面積を測定したとき、断面積が１．０×１０−３〜２．０×１０−２ｃｍ２になることを特徴とする、請求項８に記載のウェハー支持ピン。
【請求項１０】
ウェハーの熱処理時、ウェハーを底面から点接触で支持するウェハー支持ピンにおいて、
前記熱処理の後、前記ウェハーと支持ピンとの接触部分に対して５分間ライトエッチングしてから、ピンマークの断面積を測定したとき、ピンマークの断面積が１．０×１０−３〜２．０×１０−２ｃｍ２になることを特徴とするウェハー支持ピン。
【請求項１１】
ウェハー支持ピンによってウェハーを底面から点接触で支持しながらウェハーに対して熱処理を行う方法において、
熱処理温度が１１５０℃〜１２５０℃範囲であり、
前記ウェハーの半径が１４５ｍｍ以上であり、かつ前記ウェハーの質量が１００ｇ以上であることを特徴とする熱処理方法。
【請求項１２】
ウェハー支持ピンによってウェハーを底面から点接触で支持しながらウェハーに対して熱処理を行う方法において、
前記熱処理の後、前記ウェハーと支持ピンとの接触部分に対して５分間ライトエッチングしてから、ピンマークの断面積を測定したとき、断面積が１．０×１０−３〜２．０×１０−２ｃｍ２になることを特徴とする熱処理方法。
【請求項１３】
ウェハー支持ピンによってウェハーを底面から点接触で支持しながら、ウェハーに対して１１２０℃以上の高温で急速熱処理する方法において、
前記ウェハー支持ピンは、前記ウェハーと接触する先端部が偏平であるか、ラウンド処理されており、
最高目標温度まで温度を上昇させる昇温区間に、前記最高目標温度より低い温度で中間安定化する区間を含むことを特徴とする急速熱処理方法。
【請求項１４】
ウェハー支持ピンによってウェハーを底面から点接触で支持しながら、ウェハーを第１温度で急速熱処理した後、温度を上昇させて第２温度で急速熱処理するウェハーの急速熱処理方法であって、
前記ウェハー支持ピンは、前記ウェハーと接触する先端部が偏平であるか、ラウンド処理されており、
前記第１温度から第２温度に昇温させる区間に、前記第１温度と第２温度の間の温度で中間安定化する区間を含むことを特徴とする急速熱処理方法。
【請求項１５】
前記第１温度は９００℃〜１２００℃であり、前記第２温度は１１２０℃〜１２５０℃であり、前記第１温度より第２温度が高く、
中間安定化する段階は１〜１０秒間行うことを特徴とする、請求項１４に記載の急速熱処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウェハーの熱処理に使われるウェハー支持ピン及びウェハーの熱処理方法に関し、特にウェハーに加えられる重力によるストレス（ｇｒａｖｉｔａｔｉｏｎａｌ ｓｔｒｅｓｓ）を最小化すると同時に、熱損失を最小化してスリップ転位（ｓｌｉｐ ｄｉｓｌｏｃａｔｉｏｎ）を最小化することができるウェハー支持ピン構造及びウェハー熱処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子の製造過程には、一般に熱処理工程が伴う。シリコンウェハーの場合、半導体素子の製造工程で行われる熱処理過程において、ウェハー内に存在する酸素が酸素析出物（oxygen precipitations）を生成する。一定水準以上の酸素析出物は、素子の製造過程中に汚染源になる恐れのある金属不純物に対して内部ゲッタリングサイト（Internal Gettering Site）として作用するため、なくてはならない必須な要素である。しかしその一方で、半導体素子が製造されるウェハーの表面領域には、一定深さまで酸素析出物が発生してはならない、いわゆるデヌードゾーン（Denuded Zone）が確保されなければならない。よってウェハーのメーカーでは、欠陷のない一定のデヌードゾーン、及びバルク領域に一定水準以上の酸素析出物を含むＢＭＤ（Bulk Micro-Defect）を形成するための方法として、長時間の熱処理または高温急速熱処理（High Temperature Rapid Thermal Annealing）を採用している。特に高温急速熱処理は、いまだに解決せねばならない課題はあるが、工程時間が短いために生産性が高く、近年その使用が増えている。
【０００３】
高温急速熱処理は、１１５０℃〜１２５０℃の高温で、数秒から数十秒間ウェハーを熱処理する技術であり、これによるウェハー内のスリップ転位が不可避的に発生する。高温熱処理時に発生したスリップ転位が表面に存在すると、半導体素子の製造工程で漏洩電流による歩留まり低下の原因になる。これを制御するために、急速熱処理工程ではウェハーの重心を取って３点支持する方式を採用している。
【０００４】
重心３点支持方式は、図１に示されたような先端の鋭い石英材質の３つのピンでウェハーの重心をとって、３点を支持する方式である。この方式では、ウェハーとピンが最小面積で接触するので、熱損失による熱的ストレス（thermal stress）及びシリコンと石英との材質差による熱膨脹係数偏差を最小化させることができ、スリップ転位を最小化することができる。よって、ウェハー支持ピンによる３点支持方式は、現在８インチ以下のウェハーに対する急速熱処理に多く使用されている。
【０００５】
しかし、ウェハーの大口径化と共に、ウェハーの重さも増加しつつある。よって、８インチウェハーでは如何なる問題にもならない重力によるストレスが、後述するように１２インチウェハーでは問題になり、従来のウェハー支持方式ではスリップ転位が制御できない現象が生じている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものである。本発明の目的は、ウェハー支持ピンの構造を改善して、ウェハーに加えられる重力によるストレスを最小化するとともに、熱損失を最小化してスリップ転位を最小化することができるウェハー支持ピン、及びそれを用いたウェハー熱処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明の一態様によるウェハー支持ピンは、その先端部を偏平にするか、ラウンド処理して、ウェハー熱処理時のウェハーの重力によるストレスを最小化する。
【０００８】
本発明によるウェハー支持ピンは、少なくとも前記先端部が石英材質からなり得るが、単結晶または多結晶シリコン材質からなることが望ましい。
【０００９】
ウェハー支持ピンの少なくとも先端部がシリコン材質からなる場合に、機械的強度を高めるため、前記単結晶または多結晶シリコンにＮまたはＣをドーピングすることができる。また、ウェハー支持ピンの耐磨耗性を高めるため、少なくとも前記先端部をＳｉＣまたはＳｉ３Ｎ４で表面コーティングすることもできる。
【００１０】
また、本発明によるウェハー熱処理に使用されるウェハー支持ピンは、ウェハーに対する熱処理の後、ウェハーと支持ピンとの接触部分に対して５分間ライトエッチング（Wright Etching）してから、ピンマーク（pin mark）の断面積を測定したとき、最小断面積が１．０×１０−３ｃｍ２になるように、その先端部とウェハーとの接触面積が調節される。一方、該断面積の上限を設定する必要はないが、容易に実施するために断面積の上限を２．０×１０−２ｃｍ２程度にすることができる。また、このようなピンマークの断面積にするためには、前述したように、ウェハー支持ピンの先端部が偏平であるか、ラウンド処理されていることが望ましいが、支持ピンの構造と関係なく前述した範囲の断面積が得られる限り、支持ピンの表面形状や構造は制限されない。
【００１１】
一方、本発明の他の態様によるウェハーに対する急速熱処理方法は、ウェハー支持ピンによってウェハーを底面から点接触で支持しながら、ウェハーに対して熱処理を行う方法であって、熱処理温度が１１５０℃〜１２５０℃範囲であり、前記ウェハーの半径が１４５ｍｍ以上であり、前記ウェハーの質量が１００ｇ以上であることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明によるウェハーの急速熱処理方法は、ウェハー支持ピンによってウェハーを底面から点接触で支持しながら、ウェハーに対して熱処理を行う方法であり、前記熱処理の後、前記ウェハーと支持ピンとの接触部分に対して５分間ライトエッチングしてから、ピンマークの断面積を測定したとき、断面積が１．０×１０−３〜２．０×１０−２ｃｍ２になることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、熱処理時に使用するウェハー支持ピンの、ウェハーと接触する先端部をラウンド処理したり、偏平にしたりすることで、ウェハーの大口径化に伴う重力によるストレスを減少させて、スリップ転位を効果的に制御し、高品質の熱処理ウェハーを提供することができる。
【００１４】
また、本発明のウェハーの急速熱処理方法によれば、熱処理目標温度に到達する前に、目標温度より低い温度の中間安定化段階を経ることで、ウェハーに加えられる熱的ストレスを減らしてスリップを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の望ましい実施例によるウェハー支持ピン及びウェハーの熱処理方法について、添付された図面を参照して詳しく説明する。
【００１６】
これに先立ち、本明細書及び特許請求の範囲に使われた用語や単語は、通常の辞書的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者自身が発明を最善の方法で説明するために、用語の概念を適切に定義できるという原則に則して、本発明の技術的な思想に応ずる意味及び概念で解釈されねばならない。したがって、本明細書に記載された実施例及び図面に示された構成は、本発明のもっとも望ましい一実施例にすぎず、本発明の技術的な思想のすべてを代弁するものではない。したがって、本出願の時点においてこれらに代替できる多様な均等物及び変形例があり得ることを理解せねばならない。
【００１７】
本発明によるウェハー支持ピンについて説明する前にまず、従来の、先端部が鋭いウェハー支持ピン（図１参照）を用いて、８インチウェハー及び１２インチウェハーに対して急速熱処理を行って、分析した結果を述べる。
【００１８】
具体的に、８インチ及び１２インチウェハーに対し、１１２０℃で３秒間、１２１５℃で１０秒間の、２段階急速熱処理を行った。このとき、図１に示されたウェハー支持ピンを使用して、従来と同様に３点支持方式でウェハーを支持した。２段階急速熱処理の後に、ＸＲＴ（X-Ray Topography）方法、及びライトエッチング方法によるピット（pit）観察を通じて、スリップ転位を測定し、スリップのない領域を測定した。
【００１９】
８インチウェハーについてＸＲＴで測定した結果では、スリップが見えず、また、ウェハー裏面の支持ピンの接触部位から断面に切断して、５分間ライトエッチングして、エッチングピットを分析した結果でも、表面から４００〜５００μｍ程度までスリップがなかった。
【００２０】
一方、１２インチウェハーの場合は、同様の方法で分析した結果、ＸＲＴで測定した結果では、ウェハー裏面のピン接触地点にピンマークが形成されたことを除けば、スリップは存在しなかった。しかし、図３のピンマーク位置でウェハーを断面に切断して、５分間ライトエッチングして顕微鏡で確認した結果、ウェハー表面に図４のようにエッチングピットを観察することができた。直径は異なるが、同様の急速熱処理方法による熱的ストレスは同一であるという仮定の下、８インチウェハーと１２インチウェハーのスリップ評価結果を見ると、ウェハーの荷重増加による重力ストレスが増加し、８インチウェハーではスリップが制御されたが、１２インチウェハーではスリップがウェハーの表面にまで転位される結果を得た。このように従来のウェハー支持ピン及び従来の急速熱処理方法を、１２インチウェハーにそのまま適用すると、所望の品質の熱処理ウェハーを得ることができないことが分かる。
【００２１】
一方、図１に示された従来の支持ピンを使っても、熱的な側面から熱的ストレスを最小化できる方法として、従来からの昇温率／降温率よりも低い昇温率／降温率を適用して、急速熱処理をする。しかしこの方法は、生産性の点から望ましくない。よって、昇温率／降温率を下げることなく熱的ストレスを減少させることができる他の代案として、次のような実験を行った。
【００２２】
すなわち図５に示されたように、１２インチウェハーに対して、第１温度Ｔ１で急速熱処理する工程と、温度を上昇させて第２温度Ｔ２で急速熱処理する工程との間に、中間安定化段階ｔｓを挿入した。すなわち、第１温度Ｔ１から第２温度Ｔ２に温度を上昇させる昇温区間に、第１温度と第２温度間の温度Ｔｓで１〜１０秒間安定化する段階を入れて、高温への昇温時における熱的ストレスを減らして、スリップを防止しようとした。
【００２３】
具体的に、第１温度Ｔ１は９００℃〜１２００℃の範囲の温度であって本実験では１１２０℃であり、第２温度Ｔ２は１１２０℃〜１２５０℃の範囲の温度であって本実験では１２１５℃とした。中間安定化段階の温度Ｔｓは（ａ）１１３０℃、（ｂ）１１５０℃、（ｃ）１１８０℃の３種に設定して、それぞれ５秒間、熱的に安定した雰囲気とした。その後、３０℃／ｓｅｃの降温率で冷却してスリップ転位結果を分析した。
【００２４】
図５の急速熱処理工程で熱処理した後、５分間ライトエッチングした結果、ウェハー表面のエッチングピットの、図６に示される顕微鏡観察写真が得られた。図６の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ、中間安定化段階の温度Ｔｓを（ａ）１１３０℃、（ｂ）１１５０℃、（ｃ）１１８０℃に設定した場合の写真である。図６によれば、ウェハー表面に現われたエッチングピットは、それぞれ（ａ）６個、（ｂ）３個、（ｃ）０個であり、中間安定化段階の温度が上昇するほど、ウェハー表面のエッチングピット密度が減少する傾向を示した。特に中間安定化段階の温度が１１８０℃である場合に、ウェハー表面にスリップがない結果を得ることができた。
【００２５】
また、このような中間安定化段階は、２段階急速熱処理だけではなく、１段階急速熱処理にも適用することができる。すなわち図７に示されたように、ウェハーを１１２０℃以上の高温で１段階急速熱処理するとき、ウェハーロード温度ＴＬから、最高目標温度Ｔｔまで昇温させる区間に、最高目標温度より低い温度Ｔｓで、中間安定化する区間を含ませることで、ウェハーに加えられる熱的ストレスを低減させてスリップを制御することができる。
【００２６】
以上の結果をまとめると、既存の先端部の鋭いウェハー支持ピンを使って１２インチ以上の大口径ウェハーを高温急速熱処理すると、ウェハー荷重の増加に伴って重力によるストレスが増加し、スリップの制御が困難であると判断される。一方、図５および図７に示されたように、最高目標温度に到達する前に、最高目標温度より低い温度で安定化する段階を挿入すれば、従来のウェハー支持ピンを使用しても熱的ストレスを低減させて、ウェハー表面のスリップが有意に減少することも分かる。しかし、このように中間安定化段階を挿入しても、中間安定化段階の温度によってはスリップの制御効果が十分ではなく、十分なスリップフリー深さ（slip-free depth）を得るには依然として限界があり、より根本的な方法が求められる。
【００２７】
そこで、本発明者等はウェハー支持ピンの構造を変更した。すなわち、本発明によるウェハー支持ピンは、図８に示されたように、先端部がラウンド処理されているか、偏平である。これは、図１に示された従来の支持ピンに比べ、ウェハーの重力によるストレスを減らすためにウェハーと支持ピンとの接触面積を増加させて、荷重を分散させるためである。
【００２８】
具体的に、図８（ａ）に示されたウェハー支持ピンは、その先端部がラウンド処理され、テーパー部分を有する。また、本発明の範囲を限定しないが、テーパー部分の長さＨ２が２ｍｍ〜１７ｍｍであり、先端部のラウンド処理された部分の直径φ２が０．５ｍｍ〜１．５ｍｍであることが望ましい。また、ラウンド処理された部分の曲率半径Ｒ１は０．７ｍｍ以上であることが望ましい。
【００２９】
図８（ｂ）に示されたウェハー支持ピンは、その先端部が偏平であることを除けば、図８（ａ）に示された支持ピンと類似する。すなわち、図８（ｂ）に示された支持ピンは、図８（ａ）に示された支持ピンにおいて、そのラウンド処理された部分の曲率半径が無限大である場合に相当する。一方、本発明の範囲を限定しないが、図８（ｂ）に示された支持ピンの先端部の偏平な部分の直径φ３が０．２ｍｍ〜１．５ｍｍであり、テーパー部分の長さＨ３が２ｍｍ〜１７ｍｍ程度であることが望ましい。
【００３０】
図８に示されたウェハー支持ピンは、従来のように石英からなることができ、単結晶または多結晶シリコン材質からなることもできる。ただし、ウェハー支持ピンの材質で重要な部分は、ウェハーと接触する部分である先端部であるので、少なくとも先端部（またはテーパー部分まで）が前述したような材質からなればよい。また、支持ピンをシリコンで作製する場合、機械的強度を高めるために単結晶または多結晶シリコンにＮまたはＣをドーピングすることができる。さらに、支持ピンの耐磨耗性を高めるために少なくとも先端部をＳｉＣまたはＳｉ３Ｎ４で表面コーティングすることもできる。
【００３１】
このように、ウェハー支持ピンの先端部をラウンド処理したり、偏平にしたりすることで、１２インチウェハーのような大口径ウェハーに対する急速熱処理時における、ウェハーの重力によるストレスを減らしてスリップを制御することができる。以下、本発明によって作製されたウェハー支持ピンを用いて、１２インチウェハーに対して急速熱処理を行い、その結果を分析した実施例を説明する。
【００３２】
まず従来の支持ピンと同様に、図８（ａ）に示されたような、先端部がラウンド処理されたウェハー支持ピンを、石英材質で作製した。このとき、先端部の曲率半径を（ａ）０．４ｍｍ、（ｂ）０．７ｍｍ、（ｃ）１ｍｍの３種を作製した。
【００３３】
次いで、１２インチウェハーに対し、前述したような２段階急速熱処理を施した。すなわち、１２インチウェハーを、前述の作製された支持ピンで、３点支持方式で支持しながら、１１２０℃で３秒間、１２１５℃で１０秒間の２段階急速熱処理を行った。このとき、前述したような中間安定化段階は設けなかった。
【００３４】
２段階熱処理の後に、前述したように５分間ライトエッチングして、ウェハー裏面のピンマークを顕微鏡で確認した。その結果、図９に示されたように、前記３種の曲率半径を有する支持ピンとウェハーとの接触面積は、それぞれ（ａ）０．５×１０−３ｃｍ２、（ｂ）１．０×１０−３ｃｍ２、（ｃ）２．１×１０−３ｃｍ２であった。また、スリップフリー深さを測定するため、ピンマークの位置から断面に切断し、５分間ライトエッチングした後、エッチングピットがウェハーの裏面から表面側へ上がった最高高さを測定して、ウェハー表面からスリップがない領域を求めた。その結果、図１０のような結果を得ることができた。
【００３５】
図１０に示されるように、（ａ）曲率半径＝０．４ｍｍ、接触面積＝０．５×１０−３ｃｍ２である場合に、スリップフリー深さがほとんど０であり、（ｂ）曲率半径＝０．７ｍｍ、接触面積＝１．０×１０−３ｃｍ２である場合に、スリップフリー深さがほぼ１５μｍであり、（ｃ）曲率半径＝１ｍｍ、接触面積＝２．１×１０−３ｃｍ２である場合に、スリップフリー深さが３０μｍを超えることが分かる。よって、ウェハー表面から約１５μｍの深さまでスリップがない急速熱処理ウェハーを得るためには、ウェハー支持ピンの先端部曲率半径を、少なくとも０．７ｍｍ以上にし、５分間ライトエッチングした後に測定されたウェハーと支持ピンとの接触面積を少なくとも１．０×１０−３ｃｍ２以上にすることが望ましい。
【００３６】
一方、図１０に示されるように、接触面積が（ａ）０．５×１０−３ｃｍ２から（ｂ）１．０×１０−３ｃｍ２に増加するとき、スリップフリー深さはほぼ直線的に増加するが、接触面積が（ｂ）１．０×１０−３ｃｍ２から（ｃ）２．１×１０−３ｃｍ２に増加するときには、スリップフリー深さの増加率が鈍化する傾向がみられる。そこで本発明者等は、その原因を探るために、ウェハーに酸化膜を成長させて、酸化膜厚さの変化を確認した。すなわちウェハーに対して、１１５０℃、Ｏ２ガス流量１０ｓｌｍの条件で、３０秒間急速熱酸化（Rapid Thermal Oxidation；ＲＴＯ）して、ウェハー上にシリコン酸化膜を１００Åの厚さで成長させた。その後、エリプソメータ（ｅｌｌｉｐｓｏｍｅｔｅｒ）で酸化膜厚さの偏差を求めた。急速熱酸化による酸化膜厚さの偏差測定は、急速熱処理時の温度偏差を間接的に測定する方法である。上述のような条件（１１５０℃、３０秒、Ｏ２ガス流量１０ｓｌｍ）下では、１００Åの厚さで酸化膜が成長するが、酸化膜の厚さが０．７Åの偏差を示すとき、実際の温度偏差は１℃に計算される。
【００３７】
一方、このとき使用したウェハー支持ピンは、図８（ａ）に示された、先端部がラウンド処理された石英材質の支持ピンである。接触面積の差による厚さの偏差を測定するために、その曲率半径が０．４ｍｍ及び１ｍｍである２種を用意して、図１１（ａ）のように、相異なる曲率半径の支持ピンで、ウェハーを同時に支持した（図面において、Ａは曲率半径０．４ｍｍの支持ピンであり、Ｂは曲率半径１ｍｍの支持ピンである）。
【００３８】
エリプソメータの測定結果を示す図１１（ｂ）に示されるように、支持ピンの接触地点で、酸化膜の厚さが局所的に薄い２点（Ａ、Ｂ）が現われた。接触面積の広いＢ地点で、より大きい点が現われており、接触面積の増加により、酸化膜の厚さ偏差が大きくなることが分かる。すなわち、ウェハーと支持ピンとの接触面積が広いほど、重力によるストレスの低減という面からは、スリップ制御に良い影響を与えるが、一方で、接触面積が広いほど、接触地点から外部への熱放出が起きて、局所的な温度偏差が引き起こされる。それにより熱的ストレスが増加して、図１０のグラフのように、接触面積が増加するほどスリップフリー深さの増加率が減少する傾向を示すことが分かる。
【００３９】
そこで本発明者等は、接触面積の増加に伴って熱的ストレス（熱損失）が増加して、スリップフリー深さの増加幅が減少する欠点を補うため、熱処理時の熱伝導度及び熱膨脹係数を考慮して、ウェハー支持ピンの材質をウェハーと同じシリコンに変えて支持ピンを作製した。すなわち、本実施例の支持ピンは、図８（ａ）に示されたような先端部がラウンド処理された、シリコン材質の支持ピンである。先端部の曲率半径を、それぞれ０．４ｍｍと１ｍｍの２つの支持ピンを作製した。このように作製された支持ピンを使用して、前述した２段階急速熱処理（１１２０℃、３秒間＋１２１５℃、１０秒間）を行い、同様のエッチング方法を用いてウェハー裏面のピンマーク、及びウェハー表面のスリップフリー深さを測定した。
【００４０】
その結果が図１２に示され、曲率半径が０．４ｍｍである支持ピンを使った場合の接触面積は（ａ）０．５×１０−３ｃｍ２であり、曲率半径が１ｍｍである支持ピンを使った場合の接触面積は（ｂ）２．１×１０−３ｃｍ２であった。これは、それぞれ図９（ａ）及び（ｃ）と一致する結果である。一方、スリップフリー深さを測定するために、５分間ライトエッチングした後、エッチングピットを顕微鏡で観察した結果、曲率半径が１ｍｍである支持ピンを使った場合のスリップフリー深さが約４５μｍであった。すなわち図１３に示されたように、石英材質の支持ピンを使った場合は、接触面積の増加に伴うスリップフリー深さの増加幅は鈍化するが、本実施例のシリコン材質の支持ピンを使用した場合は、接触面積の増加に比例してスリップフリー深さが直線的に増加する。すなわち、スリップ制御の観点から、石英材質の支持ピンよりはシリコン材質の支持ピンの方が、さらに有利であることを意味する。
【００４１】
一方、以上の実施例及び実験例では、本発明によるウェハー支持ピン、すなわち先端部が偏平であるか、ラウンド処理された支持ピンを用いた急速熱処理について、２段階急速熱処理をあげて説明した。もちろん、本発明のウェハー支持ピンを用いた急速熱処理は、前述した２段階急速熱処理に限定されない。すなわち本発明のウェハー支持ピンを、１段階急速熱処理にも適用することができ、急速熱処理でなく通常の熱処理にも適用することができる。さらに、図５及び図７を参照して説明した中間安定化段階を挿入した急速熱処理にも、前述したウェハー支持ピンを適用することができる。
【００４２】
以上のように、本発明は、限定された実施例及び図面によって説明されたが、これによって限定されない。本発明は、本発明が属する技術分野の通常の知識を有する者によって、本発明の技術思想及び特許請求の範囲の均等範囲内で多様な修正及び変形が可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】ウェハーの急速熱処理に使用される従来のウェハー支持ピンの断面図である。
【図２】図１のウェハー支持ピンを使用して２段階急速熱処理を行った後のウェハーのＸＲＴ写真である。
【図３】図１のウェハー支持ピンを使用して２段階急速熱処理を行った後、ウェハーのピン接触地点に対して５分間ライトエッチングしたときに、ウェハーの裏面に現われたピンマークの写真である。
【図４】図３のライトエッチングの結果、ウェハー表面に現われたエッチングピットの写真である。
【図５】２段階急速熱処理に、本発明に従ってスリップ転位防止のための中間安定化段階を挿入した場合の、熱処理工程ダイアグラムである。
【図６】図５のダイアグラムにおいて、スリップ転位防止のための中間安定化段階の温度別に、ウェハー表面のスリップを分析した写真である。
【図７】１段階急速熱処理に、本発明に従ってスリップ転位防止のための熱処理段階を挿入した場合の、熱処理工程ダイアグラムである。
【図８】本発明によるウェハー支持ピンの断面図である。
【図９】図８（ａ）に示されたウェハー支持ピンを使用して２段階急速熱処理を行った後に、ウェハーのピン接触地点に対して５分間ライトエッチングしたときに、ウェハーの裏面に現われたピンマークの写真である。図９（ａ）は、支持ピン先端部の曲率半径を０．４ｍｍにした場合、（ｂ）は０．７ｍｍにした場合、及び（ｃ）は１ｍｍにした場合である。
【図１０】図９のライトエッチングの結果、ピンの接触面積に対するウェハー表面のスリップフリー深さを示したグラフである。
【図１１】異なる先端部曲率半径を有する図８（ａ）に示された支持ピンを作製し、その支持ピンを使用して急速熱酸化した後、エリプソメータを使って酸化膜の厚さを測定した結果を示した図面である。
【図１２】異なる先端部曲率半径を有する図８（ａ）に示された支持ピンを、シリコンで作製し、その支持ピンを使用して急速熱処理した場合に、ウェハーの裏面に現われたピンマークの写真である。
【図１３】ピンの材質ごとのスリップフリー深さを示したグラフである。
【図１】
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【図５】
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【図７】
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【図８】
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【図１０】
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【図１３】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図６】
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【図９】
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【図１１】
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【図１２】
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