(57)【要約】【課題】多結晶シリコンボートに比べて金属汚染が大幅に減少できかつ、純化効果の安定性が図られる半導体基板熱処理用単結晶シリコン部材の純化方法を提供する。【解決手段】半導体基板熱処理用単結晶シリコン部材の純化方法は、酸化膜を有する単結晶シリコン部材をＨＦ系水溶液で洗浄する工程と、さらに、ＨＣｌガス濃度が５〜５０％のＨＣｌと酸素の混合ガス雰囲気で熱処理する工程とを有する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化膜を有する単結晶シリコン部材をＨＦ系水溶液で洗浄する工程と、さらに、ＨＣｌガス濃度が５〜５０％のＨＣｌと酸素の混合ガス雰囲気で熱処理する工程とを有することを特徴とする半導体基板熱処理用単結晶シリコン部材の純化方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は単結晶シリコン部材の純化方法に係わり、特に半導体基板を熱処理するのに使用される治具としての単結晶シリコン部材の純化方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般にシリコンウェーハの熱処理には、図３のような縦型炉が多く使用されており、この縦型炉にシリコンウェーハを収納する治具としての代表的なものの１つはシリコンボートである。
【０００３】
縦型炉を用いた熱処理の際、図２のように、シリコンウェーハが搭載され、熱処理炉の中に移載される。一例として、水素熱処理を行った後、シリコンボートと接触した４ケ所は、図１０に示すように、非常に高い汚染レベルを示し、これは明らかにシリコンボートから転写された汚染である。従って、シリコンボートの純化は、シリコンウェーハの汚染防止に極めて重要である、
しかし、従来のシリコンボートは、コストなどの原因で多結晶シリコンボートを使用しているものが多い。多結晶シリコンボートは、純化処理すると金属汚染が大幅に減少するが、未だ不十分である。また、純化効果の安定性にも問題がある。
【０００４】
なお、特許文献１には、多結晶あるいは単結晶シリコン製ウェーハボートの製造方法において、ＨＦ洗浄及び水素アニールを行い製造時のウェーハボートの汚染を防止して、シリコンウェーハ汚染を防止する記載がある。この特許文献１に記載の製造方法は、水素アニールを行い構成部材同士を融合するもので、シリコンボートの純化処理において、対象物の単結晶シリコンボートの方が多結晶シリコンボートに比べて金属汚染が大幅に減少できる部材を見出し、この部材の汚染を効果的に低減し、かつ純化効果の安定性を達成するものではない。
【０００５】
そこで、多結晶シリコンボートに比べて金属汚染が大幅に減少できかつ、純化効果の安定性が図られる半導体基板熱処理用単結晶シリコン部材の純化方法が求められていた。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−３３８８８１号公報（明細書段落番号［０００３］、［０００６］、図１）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者らは上記課題に鑑み、シリコンボートに適する部材のみならずその洗浄方法についても鋭意検討し、部材として単結晶シリコンを用い、単結晶シリコン部材を高温で熱処理・使用することにより生じた酸化膜を洗浄除去し、さらに、ＨＣｌとＯ２の混合ガス雰囲気で熱処理することで単結晶シリコン部材に付着する不純物を除去できることを見出した。
【０００８】
本発明は多結晶シリコンボートに比べて金属汚染が大幅に減少でき、かつ、純化効果の安定性が図られる半導体基板熱処理用単結晶シリコン部材の純化方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、酸化膜を有する単結晶シリコン部材をＨＦ系水溶液で洗浄する工程と、さらに、ＨＣｌガス濃度が５〜５０％のＨＣｌと酸素の混合ガス雰囲気で熱処理する工程とを有することを特徴とする半導体基板熱処理用単結晶シリコン部材の純化方法が提供される。これにより、多結晶シリコンボートに比べて金属汚染が大幅に減少できかつ、純化効果の安定性が図られる半導体基板熱処理用単結晶シリコン部材の純化方法が実現される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係わる半導体基板熱処理用単結晶シリコン部材の純化方法の実施形態について、図１に示す純化方法のフロー図に沿ってボートの例で説明する。
【００１１】
単結晶シリコン部材としての単結晶シリコンボート（以下単にボートという。）を高温で熱処理して生じた。表面の酸化膜はその膜形成時、ボートに付着する不純物を酸化膜にトラップする。さらに以下の工程を行うことで、純化効果の安定性が図られる。
【００１２】
この酸化膜を有するボートを希フッ酸で洗浄して、ボートを構成する部品の表面の酸化膜を除去する（Ｓ１）。
このボート表面の酸化膜の除去と共に、ボート表面に付着した不純物はある程度除去される。
さらに、ボートをＨＦ＋Ｈ２Ｏ２溶液で洗浄する（Ｓ２）。
ボートを純水でリンスする（Ｓ３）。
ボートを自然乾燥する（Ｓ４）。
ボートを高純度石英治具上に載置し、高純度混合ガス（ＨＣｌ＋Ｏ２）をパージしながら熱処理する（Ｓ５）。
温度、流量、ガス混合比、熱処理時間等の熱処理条件は、ボートを構成する単結晶シリコン部品の厚さ及び汚染状況により設定する。
【００１３】
希フッ酸でボートの各部品表面の酸化膜（汚染を含む）を除去する（Ｓ６）。
ＨＦ＋ＨＮＯ３溶液でシリコン表層の数十ミクロンを溶解し、表層汚染を取り除く（Ｓ７）。
ＨＦ＋ＨＮＯ３＋ＨＣｌ溶液でボートのシリコン表面の吸着汚染を取り除く（Ｓ８）。
純水でリンスすることにより溶液中の汚染を洗い出す（Ｓ９）。
自然乾燥する（Ｓ１０）。
【００１４】
上記のような洗浄と純化工程の組合せにより、ボートの純化処理は完了する。この純化処理後のボートを用いてシリコンウェーハの熱処理を行う。純化処理後のボートは、高純度に洗浄されているので、シリコンウェーハは熱処理時、ボートや炉芯管などの炉内汚染から金属汚染されることがなく、高純度で熱処理ができる。
【００１５】
【実施例】
試験１
（方法）  単結晶シリコンボートをＨＣｌと酸素の混合ガス雰囲気で１３００℃×３０ｈｒ純化熱処理する工程を含む本発明の単結晶シリコン部材の純化方法と洗浄を行った（実施例１）。図２に示すようなボートにシリコンウェーハを搭載し、図３に示すような熱処理炉にボートを炉入れし、１２００℃×１ｈｒ水素雰囲気中で熱処理し、Ｆｅの汚染分布をＳＰＶ測定した。
【００１６】
同条件で純化・洗浄処理した多結晶シリコンボートを使用し実施例と同一条件でシリコンウェーハを熱処理し（比較例１）、比較した。
【００１７】
（結果）  図４に実施例１のＦｅ汚染分布状態を示し、そのボートと接触した部分を矢印で示す。図５は、同条件で処理した実施例１の２枚のシリコンウェーハにおけるボート接触部の平均Ｆｅ濃度を示す。Ｅ１０は１ケ所、Ｅ１１は２ケ所、Ｅ１２は１ケ所となった。
【００１８】
図６に比較例１のＦｅ汚染分布状態を示し、図７は、比較例１のシリコンウェーハにおけるボート接触部の平均Ｆｅ濃度を示す。全てＥ１２であった。
【００１９】
実施例１は、シリコンウェーハの熱処理時の汚染低減に有効であることがわかった。
【００２０】
試験２
（方法）  単結晶シリコンボート（実施例２）と多結晶シリコンボート（比較例２）からシリコンブロック（約１４×１７×２０ｍｍ）をサンプルとして多数採取した。このサンプルに、図９中の各データの下部に示すような種々の純化処理及び洗浄を施した後、図８に示すようにシリコンウェーハの表面中心部に置き、水素雰囲気中熱処理転写（１２００℃×１ｈｒ）を行い、サンプルが直接置かれたウェーハ中心部９点のＦｅ濃度を測定し、比較した。
【００２１】
（結果）  図９に示す。
図９からもわかるように、実施例２の方が、比較例２に比べてシリコンウェーハをＦｅ汚染させることが少ないことがわかった。
【００２２】
【発明の効果】
本発明に係わる半導体基板熱処理用単結晶シリコン部材の純化方法によれば、多結晶シリコンボートに比べて金属汚染が大幅に減少できかつ、純化効果の安定性が図られる半導体基板熱処理用単結晶シリコン部材の純化方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる半導体基板熱処理用単結晶シリコン部材の純化方法のフロー図。
【図２】シリコンウェーハの熱処理に用いられる一般的なボートの概念図。
【図３】シリコンウェーハの熱処理に用いられる一般的な縦型炉の概念図。
【図４】本発明に係わるボートを用いた熱処理後のウェーハの汚染状態を示す試験結果図。
【図５】本発明に係わるボートを用いた熱処理後のウェーハの汚染状態を示す試験結果図。
【図６】比較例のボートを用いた熱処理後のウェーハの汚染状態を示す試験結果図。
【図７】比較例のボートを用いた熱処理後のウェーハの汚染状態を示す試験結果図。
【図８】不純物の熱処理転写試験方法を示す概念図。
【図９】不純物の熱処理転写試験の結果図。
【図１０】従来のボートを用いた熱処理後のウェーハの汚染状態を示す試験結果図。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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