(57)【要約】【課題】合成樹脂製容器に化合物半導体ウェハを収納して保管あるいは輸送する際に該容器からのアウトガスにより化合物半導体ウェハが汚染されるのを防止し、当該化合物半導体ウェハにエピタキシャル成長を施した際の品質異常の発生を防止する。【解決手段】鏡面研磨を施した化合物半導体ウェハの保管または輸送に使用する合成樹脂製容器の清浄化方法であって、前記化合物半導体ウェハを収納する前に、前記合成樹脂製容器を減圧雰囲気中で、所定の温度（望ましくは８０℃以上）で一定時間加熱し、揮発成分を蒸発除去させることにより、清浄化するようにした。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鏡面研磨を施した化合物半導体ウェハの保管または輸送に使用する合成樹脂製容器の清浄化方法であって、前記化合物半導体ウェハを収納する前に、前記合成樹脂製容器を減圧雰囲気中で、所定の温度で一定時間加熱し、揮発成分を蒸発除去させることにより、清浄化することを特徴とする合成樹脂製容器の清浄化方法。
【請求項２】
前記化合物半導体ウェハを収納する前に、前記合成樹脂製容器を８０℃以上で加熱することを特徴とする請求項１に記載の合成樹脂製容器の清浄化方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＧａＡｓ，ＩｎＰ等の半導体ウェハの保管、輸送に供される、合成樹脂製容器の清浄化方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
化合物半導体ウェハの保管或いは輸送用容器には、様々な合成樹脂が使用されるが、中でも、成型が容易で、軽量であり、またコストパフォーマンスにも優れるポリプロピレンは最も広く使用される材料である。通常、ポリプロピレンには、その被加工性を向上させ、さらに酸化等による経時劣化を防止する目的で、可塑剤や酸化防止剤等様々な添加剤が含まれている。さらに、ポリプロピレン自体も、重合度の低いつまり揮発しやすい成分を含んでいる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、これらの添加剤や重合度の低い成分は、時間の経過に伴って、あるいは温度環境によって揮発することが知られている。例えば、特開平５−２５９２５４号公報によると、ポリプロピレン製容器を加熱することにより前記成分の揮発が促進され、内容物である半導体ウェハの表面が汚染されやすくなることが記述されている。
【０００４】
したがって、化合物半導体ウェハをポリプロピレン製の容器に収納して保管あるいは輸送する場合には、これらの揮発成分がアウトガスとして容器から放出され、容器内に収納された内容物を汚染し、その品質を劣化させることがあった。そして、このような化合物半導体ウェハにエピタキシャル成長を施すと、アウトガス汚染に起因する品質異常が発生することがあった。
【０００５】
また、このような品質異常にはバラツキがあったため、アウトガスによる汚染は合成樹脂製容器の原料であるポリプロピレンの品質に起因すると考えられた。すなわち、ポリプロピレンの品質によりアウトガス量の程度が異なり、アウトガス汚染に起因する品質異常の発生頻度が大きく異なると考えられた。
【０００６】
そこで、これらのアウトガス汚染に起因する品質異常は合成樹脂製容器に品質の悪い原料を使用しないことにより、ある程度避けることができると考えられる。しかしながら、原料のポリプロピレンの製造ロットは通常非常に大きく、その中の不良部分をあらかじめ検知することは事実上不可能である。また、こうした大きな製造ロットに対し、重合度の低い成分が存在しないような製造条件を取ることは極めて困難である。
【０００７】
なお、ポリプロピレン以外の他の合成樹脂材料を使用した場合についても同様の問題がある。
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明は、合成樹脂製容器に化合物半導体ウェハを収納して保管あるいは輸送する際に該容器からのアウトガスにより化合物半導体ウェハが汚染されるのを防止し、当該化合物半導体ウェハにエピタキシャル成長を施した際の品質異常の発生を防止することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明では、上記目的を達成するために、鏡面研磨を施した化合物半導体ウェハの保管または輸送に使用する合成樹脂製容器の清浄化方法であって、前記化合物半導体ウェハを収納する前に、前記合成樹脂製容器を減圧雰囲気中で、所定の温度で一定時間加熱し、揮発成分を蒸発除去させることにより、清浄化するようにしたものである。また、清浄化する際の加熱温度は８０℃以上とするのが望ましい。
【００１０】
上述した方法により清浄化された合成樹脂製容器は、アウトガス量が清浄化前に比較して低減されるので、アウトガスにより内容物が汚染されるのを有効に防止できる。したがって、アウトガスによる汚染の影響を受けやすい化合物半導体ウェハを保管、輸送する用途に適している。
【００１１】
具体的には、原料の合成樹脂の品質によってバラツキはあるが、前記アウトガス量は清浄化される前のアウトガス量の概ね８０％以下となる。その結果、保管、輸送後の化合物半導体ウェハにエピタキシャル成長を施した際にアウトガスによる汚染に起因して異常成長が発生するのを防止することができる。
【００１２】
以下に、本発明を完成するに至った経緯について簡単に説明する。
本発明者等は、まず、上記先願（特開平５−２５９２５４号）に記載されているように、ポリプロピレン等の合成樹脂に含まれる添加剤、あるいは合成樹脂自身が含んでいる低重合成分は加熱することにより揮発が促進されることから、合成樹脂製容器を使用する前に加熱処理することにより、合成樹脂に含まれる揮発成分をある程度蒸発させ、結果的に化合物半導体ウェハを保管、輸送中の合成樹脂製容器からのアウトガスを抑制することができると考えた。
【００１３】
一方、特開平６−８４８７７号公報には、Ｓｉウェハの保管に供する合成樹脂製容器を洗浄後乾燥する技術が開示されている。すなわち、合成樹脂製容器を真空度１〜１００Ｔｏｒｒの不活性ガス雰囲気で乾燥させることにより、容器に付着していた水分、有機物を除去できることが記載されている。なお、乾燥時の温度として４０〜８０℃の範囲が好適であるとされている。
【００１４】
そこで、本発明者等は、上記先願（特開平６−８４８７７号）技術に基づいて検討したところ、ＧａＡｓ，ＩｎＰのような化合物半導体はＳｉウェハよりも合成樹脂製容器からのアウトガスによる汚染に対して敏感であるため、上記のような条件（１〜１００Ｔｏｒｒ，４０〜８０℃）で乾燥した容器を用いても、十分な効果が得られないことが判明した。すなわち、化合物半導体ウェハにエピタキシャル成長を施した場合、異常な成長が起こることがあった。
【００１５】
この異常成長のメカニズムについて本発明者等は以下のように推論した。例えば、ＩｎＰウェハにＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ−ｏｒｇａｎｉｃ  ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法によりＩｎＧａＡｓエピタキシャル膜を成長させた場合、反応管内のＰ蒸気分圧が低くなるため、ＩｎＰウェハからのＰ原子の蒸発が起こりやすくなる。そして、Ｐ原子が蒸発したサイトには同じＶ族原子で原料ガスから供給されるＡｓ原子が蒸着する。この際、ＩｎＰウェハの表裏面に極微量でもウェハを収納していた容器に起因する汚染が付着していると、原料ガスから供給されるＡｓが前記Ｐ原子の蒸発したサイトに積極的に付着し、その結果、Ａｓによる異常な成長が起こる。これは、例えば、ウェハを毎葉収納するタイプの容器ではウェハ押さえ部材がウェハ裏面に直接接触し、合成樹脂製容器からウェハ裏面への汚染が顕著になるため、ウェハ裏面側の異常成長となって表れる。
【００１６】
上述した推論をもとに、本発明者等が鋭意工夫を試みた結果、以下のような知見が得られた。すなわち、合成樹脂製容器から化合物半導体ウェハへの汚染は、容器表面に付着した水分や有機物によるものではなく、合成樹脂の内部に存在する重合度の低い成分がその主たる要因であることがわかった。また、これを除去するためには、当該容器を減圧雰囲気で所定時間加熱することが有効であるが、その際、上記先願のように８０℃以下で加熱処理した場合は、容器表面に付着した水分や有機物は除去されるものの、合成樹脂剤内部に存在する重合度の低い成分を蒸発させることはできないことがわかった。
【００１７】
さらに実験を重ねることで、合成樹脂に内在する重合度の低い成分を除去するためには加熱温度を８０℃以上、望ましくは１００度以上とする必要があることが確認された。ただし、加熱温度を１５０℃以上にすると、合成樹脂自体の分解や容器自体の変形が起こるため適切でない。
【００１８】
また、洗浄して濡れた合成樹脂製容器にそのまま上記熱処理を施すと、蒸発した水分が系内に残るために十分な減圧を行うことができないため、合成樹脂剤内部に存在する重合度の低い成分を十分に蒸発除去させることができないことを見いだした。そこで、本発明者等は洗浄した合成樹脂製容器を一旦乾燥させた後、これを減圧可能なチャンバーに入れて真空ポンプにより減圧し、所定温度で一定時間加熱して清浄化処理を行うことにより、成型後の合成樹脂製容器の内部に残存する重合度の低い成分を蒸発させる方法を案出した。
【００１９】
この方法により、保管または輸送中に内容物である半導体ウェハが容器からのアウトガスにより汚染されるのを防止でき、その結果、エピタキシャル成長を施した際に異常な成長が起こらないようにできた。
【００２０】
次に、本発明を適用する際の清浄化条件を最適化するために行った実験について説明する。
はじめに、本発明者等は、合成樹脂製容器を下記（Ａ）〜（Ｃ）の清浄化条件で処理した後、当該容器からのアウトガス量を測定することにより清浄化の最適条件を検討した。ここで、アウトガス量の測定方法としては、以下のような方法を用いた。すなわち、まず、容器から採取した試料片を捕集装置に入れ、８０℃で１時間加熱し、発生したガスをＴｅｎａｘＧＲ（吸着剤）が充填された捕集管で捕集した。これを高周波加熱脱着によりＧＣＭＳ（Ｇａｓ  Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈ  Ｍａｓｓ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）に導入し、得られた全てのピークの面積から、アウトガス量を算出した。図４に、１００℃，１×１０３Ｐａ，２０時間で清浄化処理を行った場合と清浄化処理を行わなかった場合のＧＣＭＳチャート例を示す。
【００２１】
また、試料にはアウトガス量が比較的多いことが明らかとなっている容器を使用した。この容器から採取した試料片の清浄化処理前のアウトガス量を測定したところ１５（μｇ）であった。
【００２２】
上述した評価方法を用いて清浄化処理を行う際の温度、雰囲気の圧力および処理時間を検討したところ、図１〜３のような結果が得られた。
（Ａ）１００℃に保温した減圧密閉が可能なチャンバーに上記ポリプロピレン製容器を収納して、１×１０３Ｐａまで減圧した状態で、一定時間清浄化処理を施した。このとき、同様の清浄化作業を３〜１００時間の条件で実施し、清浄化処理の終了した容器から試料を採取してアウトガス量の分析を行った。その結果、図１に示すように、処理時間を長くするにしたがってアウトガス量が減少することがわかった。また、３時間程度の短い清浄化処理でも、アウトガス量の低減が認められた。
【００２３】
（Ｂ）所定の温度に保温した減圧可能なチャンバーに上記ポリプロピレン製容器を収納して、１×１０３Ｐａまで減圧した状態で２０時間清浄化処理した。このとき、チャンバー内の温度を２５〜１２０℃の様々な条件で保持した。その結果、図２に示すように、清浄化温度を高くするにしたがってアウトガス量は減少することがわかった。特に、６０℃以上の領域でアウトガス量の低減効果が著しいことがわかった。しかし、温度を１５０℃以上にすると容器の変形等が起こる場合があるため、原材料である合成樹脂の種類に応じて適宜温度を設定する必要がある。
【００２４】
（Ｃ）１００℃に保温した減圧密閉が可能なチャンバーに上記ポリプロピレン製容器を収納して、一定の減圧状態を保って２０時間清浄化処理した。このとき、チャンバー内の圧力は１．３×１０２〜９×１０４Ｐａの範囲で設定した。その結果、図３のように、圧力を低くするにしたがってアウトガス量が減少する傾向が認められた。
【００２５】
上述した（Ａ）〜（Ｃ）の実験より、加熱時間を３時間以上、加熱温度を８０℃以上、チャンバー内の圧力を６×１０４Ｐａ以下で選定することで、重合度の低い成分を蒸発させ、アウトガス量を抑制できることが判明した。ただし、これらの清浄化に要する時間、圧力、温度は、使用する合成樹脂材が含む揮発成分とその量、内容物が要求する清浄度および清浄化処理に要する装置とその運転コスト等を総合的に鑑み、適宜設定するのが望ましい。
【００２６】
次に、上記実験（Ｂ）で処理した容器に、鏡面研磨を施したＩｎＰウェハを収納し、１ヶ月間保管した後、ＭＯＣＶＤ法により図５のような構造のエピタキシャル成長を行った。その結果、表１のような結果が得られた。すなわち、加熱温度６０℃以下の場合にはウェハ裏面側に容器からのアウトガス汚染による異常成長が認められたが、加熱温度を８０℃以上にした場合には異常成長は発生しなかった。
【００２７】
【表１】
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【００２８】
なお、上記実験では合成樹脂材としてポリプロピレンを用いて検討を行ったが、ポリプロピレン以外の合成樹脂においても同様な清浄化方法によりアウトガス量の低減が可能である。
【００２９】
このような清浄化処理により合成樹脂製容器からのアウトガス量を低減できるので、収納される化合物半導体ウェハがアウトガスにより汚染されるのを防止することができる。さらに、たとえ品質にバラツキのある合成樹脂原料を使用して製造された容器であっても、本発明の清浄化処理により容器からのアウトガス量は効果的に低減されるので、内容物である化合物半導体ウェハの汚染を未然に防ぐことができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について説明する。
本実施例では、（１）はじめに、ポリプロピレンを金型で成型して製造された市販のウェハ用トレイ（本体、フタ、ウェハ固定部品からなる）を購入、開梱した後、（２）界面活性剤で洗浄し、（３）清浄な水で十分にすすいだ。（４）これを、一旦乾燥させた。（５）その後、内部の温度制御及び減圧密閉が可能なチャンバーに収納した。（６）そして、このチャンバーの内部を１００℃に保った状態で、真空ポンプを用いて内部を１０００Ｐａの減圧状態にし、その状態で２０時間保持し、水分を乾燥させるとともに容器に含まれる揮発成分を蒸発させた。
【００３１】
（７）その後、ウェハ用トレイをチャンバーから取り出し、室温まで自然冷却した。（８）このトレイに鏡面研磨を施したＩｎＰウェハを収納し１ヶ月間保管した。
【００３２】
比較例１では、上記手順（６），（７）の減圧雰囲気で加熱する工程を省略している点で実施例と異なる。すなわち、同じ製造ロットのウェハ用トレイを用いて、該ウェハ用トレイに手順（１）〜（４）の処理を施した後、（８）のようにＩｎＰウェハを収納し保管した。
【００３３】
比較例２では、上記手順（４）の洗浄後の容器を乾燥する工程を省いている点で実施例と異なる。すなわち、同じ製造ロットのウェハ用トレイを用いて、該ウェハ用トレイに上記手順（１）〜（３）を実施した後、容器が濡れたままの状態で手順（５）〜（７）の処理を施し、（８）のようにＩｎＰウェハを収納し保管した。
【００３４】
上記実施例および比較例１，２のようにして保管したＩｎＰウェハにＭＯＣＶＤ法により図５のような構造のエピタキシャル成長を行い、表裏面の状態を観察した。すなわち、ＩｎＰウェハ１０の上にＩｎＰエピタキシャル膜２０を成長させ、さらにその上にＩｎＧａＡｓエピタキシャル膜３０を成長させた。
【００３５】
観察結果を表２に示す。表２のように、比較例１，２では程度の差があるが、裏面にウェハ固定部品の形状に対応した異常成長が発生しているのが観察された。これは、保管中にウェハ固定部品から発生した揮発成分により、ウェハ裏面が汚染されたことに起因するものである。一方、実施例では異常成長が観察されなかったことから、容器からのアウトガスによりＩｎＰウェハが汚染されていないことが確認でき、保管後に実施されたエピタキシャル成長において異常成長が発生することを防止することができた。
【００３６】
【表２】
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【００３７】
以上、本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではない。例えば、上記実施例では、合成樹脂製容器としてポリプロピレン製のウェハ用トレイについて説明したが、ポリプロピレン以外の合成樹脂製容器においても同様な清浄化方法によりアウトガス量を低減することができる。
【００３８】
【発明の効果】
本発明によれば、化合物半導体ウェハを保管、輸送するための合成樹脂製容器を、化合物半導体ウェハを収納する前に減圧雰囲気中で、所定の温度で一定時間加熱し、揮発成分を蒸発除去することにより清浄化し、該容器からのアウトガス量が低減されるようにしたので、容器に収納された化合物半導体ウェハがアウトガスにより汚染されるのを有効に防止できる。したがって、このような容器に収納された化合物半導体ウェハにエピタキシャル成長を施した場合、ウェハ裏面等に異常成長は発生せず良好なエピタキシャル膜を得ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】清浄化処理時間を変化させた場合のアウトガス量の測定結果である。
【図２】清浄化処理温度を変化させた場合のアウトガス量の測定結果である。
【図３】清浄化処理圧力を変化させた場合のアウトガス量の測定結果である。
【図４】清浄化処理した場合と行わなかった場合のＧＣＭＳチャートアウトガスの測定チャートである。
【図５】エピタキシャル成長層の構造を示す説明図である。
【符号の説明】
１０  ＩｎＰ基板
２０  ＩｎＰエピタキシャル膜
３０  ＩｎＧａＡｓエピタキシャル膜
【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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