(57)【要約】【課題】熱処理時にウェーハの裏面に発生するスリップを低減する半導体ウェーハの熱処理治具と、混濁液への粒子の分散性を高め、微粒子のウェーハ支持面からの離脱を防ぐ熱処理治具の表面処理方法とを提供する。【解決手段】ウェーハ支持面に付着した粒子の直径を、ウェーハ支持面の凹凸の最高点と最低点との差と同等以下としたので、粒子によってウェーハ支持面の大小のうねり部分の平坦性が高まる。その結果、シリコンウェーハを確実に多点支持でき、熱処理時にウェーハ裏面に生じるスリップを低減できる。混濁液の液分として、水より表面張力が小さいエチルアルコールを採用したので、粒子の分散性が高まる。よって、粒子をウェーハ支持面に均一に付着できる。また、付着後の焼き固めにより、微粒子のウェーハ支持面からの離脱を防ぐことができる。【選択図】        図１
2004319536.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱処理炉内に収納され、半導体ウェーハがウェーハ支持面に載置されるウェーハ支持部を備え、前記ウェーハ支持面には、耐熱性を有する多数の粒子が付着された半導体ウェーハの熱処理治具において、
前記粒子は、前記ウェーハ支持面の凹凸の最高点と最低点との高さの差と同等以下の粒径を有している半導体ウェーハの熱処理治具。
【請求項２】
前記粒子の粒径が、１０．２〜５００μｍである請求項１に記載の半導体ウェーハの熱処理治具。
【請求項３】
前記粒子の素材が、シリコン酸化物である請求項１または請求項２に記載の半導体ウェーハの熱処理治具。
【請求項４】
前記ウェーハ支持面には、該ウェーハ支持面内の表面粗さに応じて、粒径が異なる前記粒子が付着された請求項１〜請求項３のうち、何れか１項に記載の半導体ウェーハの熱処理治具。
【請求項５】
前記ウェーハ支持面への粒子の付着密度は、１×１０２〜１×１０６個／ｃｍ２である請求項１〜請求項４のうち、何れか１項に記載の半導体ウェーハの熱処理治具。
【請求項６】
前記粒子が付着されたウェーハ支持面は、前記粒子の粒径よりも厚さが薄い被覆膜によって被覆された請求項１〜請求項５のうち、何れか１項に記載の半導体ウェーハの熱処理治具。
【請求項７】
熱処理炉内に収納され、半導体ウェーハがウェーハ支持面に載置されるウェーハ支持部を有した熱処理治具のうち、少なくとも前記ウェーハ支持面に、水に比べて表面張力の小さい溶液中に耐熱性を有する粒子が分散された混濁液を接触させ、前記粒子を付着させる粒子付着工程と、
該混濁液との接触後、前記熱処理治具を加熱することで、前記粒子を、少なくとも前記ウェーハ支持面に焼き固める焼き固め工程とを備えた半導体ウェーハの熱処理治具の表面処理方法。
【請求項８】
前記溶液がエチルアルコール、メチルアルコール、イソプロピルアルコールの何れかである請求項７に記載の半導体ウェーハの熱処理治具の表面処理方法。
【請求項９】
前記焼き固め工程での加熱温度は、２００〜１３５０℃である請求項７または請求項８に記載の半導体ウェーハの熱処理治具の表面処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体ウェーハの熱処理治具およびその表面処理方法、詳しくは半導体ウェーハを高温で熱処理した際、ウェーハ外周部に発生するスリップを低減可能な半導体ウェーハの熱処理治具およびその表面処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
シリコンウェーハを高温下で熱処理する際には、ウェーハ載置用の熱処理治具が利用される。従来の熱処理治具としては、例えば縦型のウェーハボートまたはサセプタなどが知られている。
ウェーハボートは、離間配置された上下一対の端板を、長さ方向を揃えて三角配置された３本の支柱により連結する構造を有している。支柱および端板は、例えばシリコン（単結晶シリコン、多結晶シリコンを含む）、シリコンカーバイド、シリコン含浸シリコンカーバイド製である。各支柱の内側面には、多数本の挿填溝が、それぞれ支柱の長さ方向に向かって同一ピッチで刻設されている。各挿填溝は、支柱の長さ方向に直交するウェーハ支持面をそれぞれ有している。ウェーハ熱処理時、各支柱の対向する挿填溝間には、シリコンウェーハが１枚ずつ挿填可能になっている。
一方、前記サセプタは、シリコンウェーハを１枚ずつ熱処理する際に利用される。サセプタの構成は、中央部に大きな貫通孔を有するリング形状の平板からなる。素材としては、例えばウェーハボードの場合と同じシリコンなどを採用することができる。
【０００３】
ウェーハボートおよびサセプタは、何れもシリコンウェーハの外周部だけを下方より支持する構成となっている。したがって、熱処理時には、熱応力およびシリコンウェーハの自重による応力の発生により、シリコンウェーハの外周部の裏面に、結晶欠陥の一種であるスリップが生じ易かった。特に、直径が３００ｍｍを超える大口径ウェーハとなれば、前記自重による応力が増大し、スリップの抑制は困難であった。スリップはリーク電流などを誘発し、デバイス特性を劣化させる。しかも、シリコンウェーハの平坦性も低下させる。
【０００４】
スリップの主な要因としては、例えば熱処理治具の加工精度の低さが挙げられる。すなわち、スリップの発生は、ウェーハ支持面の平坦性に依存している。例えば、３００ｍｍウェーハを支持するサセプタの場合、ウェーハ支持面の平坦性は、高精度のもので５０〜７０μｍ（Ｐ−Ｖ値、以下同じ）程度、低精度のものになれば、２００〜３００μｍにも達していた。Ｐ−Ｖ（Ｐｅａｋ  ｔｏ  Ｖａｌｌｅｙ）値は、一般的にいえば半導体ウェーハの表面の最高点と最低点との高さの差である。ここでは説明の都合上、前記ウェーハ支持面の平坦性の度合いにも適用する。
【０００５】
ところで、ウェーハ支持面は、局所的な凹凸が集合した面とも言える。シリコンウェーハは、ウェーハ支持面内において、他の部分より隆起した部分が集中した凸部領域のうち、少なくとも３点で保持される。熱処理時のシリコンウェーハは、炉内温度の変動に伴うウェーハ面内の温度差により、収縮と膨張とを繰り返す。しかしながら、スリップの発生状況を観察すると、大半の熱処理治具において、前記ウェーハ支持面の凸部領域のうち、同じ位置（保持点）でシリコンウェーハは保持されていた。そのため、シリコンウェーハは自重による応力に耐えきれず、ウェーハ支持面内の前記保持点と接するウェーハの外周部の裏面部分に、スリップが発生しやすかった。
【０００６】
これを解消する従来技術として、例えば特許文献１のような熱処理治具が知られている。これは、ウェーハ支持部のウェーハ支持面に、耐熱性を有する高純度素材（耐熱高純度材質）からなる粒子を付着させ、この粒子を利用し、シリコンウェーハを多点支持するようにした熱処理治具である。
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−４３２３９号公報（第１頁、図２）
【０００８】
また、従来、ウェーハ支持面への粒子の付着方法としては、例えば粒子を水に分散させて混濁液を作製し、その中に熱処理治具を浸漬する方法が知られている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の熱処理治具によると、ウェーハ支持面に付着される粒子の具体的な粒径は、０．２μｍ間隔での分布において、最大頻度の粒径（以下、最大頻度粒径）が２．４〜３．４μｍ、粒子の最大粒径は最大頻度粒径の３倍以下、粒子の最小粒径は最大頻度粒径の１／３以内であった。しかも、最大頻度粒径の粒子が占める割合は、全粒子数の４０％以上となるように制御されていた。そして、実質的には５〜２０μｍの粒子を利用することで、シリコンウェーハを多点支持することが可能になるとされた。
【００１０】
すなわち、図６（ａ），（ｃ）に示すように、従来の熱処理治具にあっては、ウェーハ支持板１００のウェーハ支持面１００ａの平坦性が高い場合に限り、粒径が小さい粒子ａ（５〜２０μｍ）をウェーハ支持面１００ａに付着することで、シリコンウェーハＷの多点支持を行うことができた。ところが、実際のウェーハ支持面１００ａには、このような小さいうねりの他に、５０〜３００μｍの大きいうねり（凹凸）が存在する。これにより、ウェーハ支持面の大きいうねりの部分では、ウェーハ支持面１００ａに付着した粒子ａが、シリコンウェーハＷの支持にまったく影響を及ぼしていなかった（図６（ｂ））。そのため、現実的には、従来の熱処理治具を利用して、シリコンウェーハＷを多点支持することは困難であった。
【００１１】
また、前述したように、従来、粒子をウェーハ支持面に付着する方法として、粒子を水に分散させ、得られた混濁液の中に熱処理治具を浸漬する方法が知られている。しかしながら、表面張力が７３ｄｙｎｅ／ｃｍと大きい水に対して、粒径が小さい粒子を分散させることは困難であった。そのため、シリコン製の熱処理治具の場合においては、シリコンの疎水性によって、ウェーハ支持面に酸化膜を形成するなどの前処理を施さなければ、ウェーハ支持面に対して粒子を均一に付着することができなかった。
【００１２】
そこで、発明者らは、鋭意研究の結果、ウェーハ支持面の小さなうねり部分に対応可能な小さい粒子だけではなく、ウェーハ保持面の大きなうねり部分の平坦性を高められる大きい粒子もウェーハ保持面に付着させることで、ウェーハを均一に多点支持できることを知見し、この発明を完成させた。ここでいう平坦性を高めるとは、ウェーハがウェーハ支持面に面接触状態で支持されるレベルまで平坦性を高めることではなく、ウェーハを多点支持することができる範囲内においてそのレベルを高めることをいう。
また、発明者らは、粒子を含む混濁液の製造時において、粒子が添加される液体に、水よりも表面張力が小さい溶液を採用すれば、その液体への粒子の分散性が高まることを知見し、この発明を完成させた。
【００１３】
【発明の目的】
この発明は、半導体ウェーハを多点支持することが可能で、その結果、熱処理時にウェーハの裏面に発生するスリップを低減させることができる半導体ウェーハの熱処理治具を提供することを、その目的としている。
また、この発明は、混濁液の液分に対する粒子の分散性を高めることができ、これにより粒子をウェーハ支持面に均一に付着させることができるとともに、付着された微粒子のウェーハ支持面からの離脱を防止することができる半導体ウェーハの熱処理治具の表面処理方法を提供することを、その目的としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、熱処理炉内に収納され、半導体ウェーハがウェーハ支持面に載置されるウェーハ支持部を備え、前記ウェーハ支持面には、耐熱性を有する多数の粒子が付着された半導体ウェーハの熱処理治具において、前記粒子は、前記ウェーハ支持面の凹凸の最高点と最低点との高さの差と同等以下の粒径を有している半導体ウェーハの熱処理治具である。
熱処理治具としては、例えば縦型のウェーハボート、サセプタなどを採用することができる。
熱処理治具が使用される熱処理炉の種類は限定されない。例えば、エピタキシャル成長用などの各種の薄膜形成炉、各種の酸化熱処理炉、各種のドーピング炉、各種のアニール炉などを採用することができる。
【００１５】
半導体ウェーハとしては、例えばシリコンウェーハでもよいし、ガリウム砒素ウェーハでもよい。
粒子の素材としては、例えばシリコンカーバイド、シリコン含浸シリコンカーバイド、シリカ、単結晶シリコン、多結晶シリコン、アルミナ、窒化珪素などを採用することができる。例えば、半導体ウェーハがシリコンウェーハの場合には、硬度的にシリコンウェーハと同等もしくはそれ以下となるシリコン、シリカが好ましい。それはウェーハと粒子とが接触してもウェーハの裏面に傷が付き難く、ウェーハの熱処理中、この傷を原因とした転位またはスリップなどの発生頻度を低減できるためである。
粒子の粒径が、ウェーハ支持面の凹凸の最高点と最低点との高さの差（以下、最大高低差）と同等以下であるとは、その粒子の粒径がウェーハ支持面の前記Ｐ−Ｖ値と略同じ、または、そのＰ−Ｖ値よりも小さいことを意味する。具体例を挙げれば、ウェーハ支持面の粗さが１００μｍ（Ｐ−Ｖ）の場合、粒子の粒径は１００μｍ以下となる。もちろん、この数値に限定されない。
【００１６】
粒子のウェーハ支持面への付着後は、粒子の接着強度を高める後処理を施した方が好ましい。接着強度を高める方法としては、例えば膜堆積法、膜成長法を採用することができる。これらの方法では、膜厚は粒子の粒径に依存する。そのため、粒子が完全に膜の中に埋まらないように、成膜条件を調整しなければならない。
また、ウェーハ支持部の形状は限定されない。例えば、平面視して円形の平板でもよい。また、中央部に大きな貫通孔が形成されたリング形状の平板でもよい。
ウェーハ支持部の素材は限定されない。ウェーハ熱処理時の高熱に耐えて半導体ウェーハを載置可能な素材であればよい。例えば、前記粒子の素材でもよい。
【００１７】
請求項２に記載の発明は、前記粒子の粒径が、１０．２〜５００μｍである請求項１に記載の半導体ウェーハの熱処理治具である。
１０．２μｍ未満では、粒子を付着したウェーハ支持面の平坦性が高まり過ぎてしまい、ウェーハ熱処理時に半導体ウェーハとウェーハ支持部とが融着し、半導体ウェーハを多点支持できないおそれがある。また、５００μｍを超えると、ウェーハ支持面に付着した粒子が脱落しやすくなる。好ましい粒径は１０．２〜２００μｍである。
【００１８】
請求項３に記載の発明は、前記粒子の素材が、シリコン酸化物である請求項１または請求項２に記載の半導体ウェーハの熱処理治具である。
シリコン酸化物としては、例えばＳｉＯ、ＳｉＯ２、Ｓｉ２Ｏ３などを採用することができる。粒子の全体をシリコン酸化物としてもよい。また、表面だけをシリコン酸化物としてもよい。
【００１９】
請求項４に記載の発明は、前記ウェーハ支持面には、該ウェーハ支持面内の表面粗さに応じて、粒径が異なる前記粒子が付着された請求項１〜請求項３のうち、何れか１項に記載の半導体ウェーハの熱処理治具である。
ここで、ウェーハ支持面内の表面粗さに応じて、粒径が異なる粒子を付着させるとは、ウェーハ支持面の小さなうねり部分に小さい粒子を付着させ、ウェーハ支持面の大きなうねり部分に大きい粒子を付着させることをいう。
ウェーハ支持面の粗さを測定する装置としては、例えば、Ｔａｙｌａｒ  Ｈｏｂｓｏｎ社の粗さ測定器を採用することができる。
これらの測定装置を利用し、ウェーハ支持面に対する粒子の付着に先駆け、ウェーハ支持面内の表面粗さの分布マップを作成してもよい。
表面粗さの測定データまたは前記分布マップに則り、ウェーハ支持面内の表面粗さに応じて、粒径が異なる大きい粒子をウェーハ支持面に付着させる方法は限定されない。すなわち、ウェーハ支持面の凸部領域に小さい粒子、またウェーハ支持面内において、他の部分より沈降している部分が集中した凹部領域に大きい粒子を付着させる方法としては、例えば、予め粒子を篩い分けしてサイズ毎に分別しておく。すなわち、１０μｍ以下の範囲にある粒子、２０μｍ〜４０μｍの範囲にある粒子、４０μｍ〜１００μｍの範囲にある粒子、１００μｍ〜２００μｍの範囲にある粒子、２００μｍ〜３００μｍの範囲にある粒子、３００μｍ〜５００μｍの範囲にある粒子等に分別しておく。これらサイズ別に分別した粒子を、例えば治具平坦度測定後に最大凸部には１０μｍ以下の粒子を付着させ、その次の凸部には２０μｍ〜４０μｍの範囲の粒子を付着させ、順次最大凸部から最大凹部の高低差に応じて前記の分別しておいた粒子を局所的に付着させる方法などを採用することができる。
【００２０】
請求項５に記載の発明は、前記ウェーハ支持面への粒子の付着密度は、１×１０２〜１×１０６個／ｃｍ２である請求項１〜請求項４のうち、何れか１項に記載の半導体ウェーハの熱処理治具である。
粒子の付着密度が１×１０２個／ｃｍ２未満では、保持効果が十分に発揮できないという不都合が生じる。また、１×１０６個／ｃｍ２を超えると、粒子上に粒子が付着するので高さ制御が困難になるという不都合が生じる。粒子の好ましい付着密度は１×１０４〜５×１０５個／ｃｍ２である。
【００２１】
請求項６に記載の発明は、前記粒子が付着されたウェーハ支持面は、前記粒子の粒径よりも厚さが薄い被覆膜によって被覆された請求項１〜請求項５のうち、何れか１項に記載の半導体ウェーハの熱処理治具である。
被覆膜としては、例えば窒化膜、ポリシリコン膜、酸化膜などを採用することができる。
ウェーハ支持面に対して粒子の付着強度を高めるため、粒子付着後のウェーハ支持面を被覆膜により被覆する。被覆膜の厚さが、粒子の粒径と同等またはそれよりも厚ければ、被覆処理に時間を要するという不都合が生じる。
【００２２】
請求項７に記載の発明は、熱処理炉内に収納され、半導体ウェーハがウェーハ支持面に載置されるウェーハ支持部を有した熱処理治具のうち、少なくとも前記ウェーハ支持面に、水に比べて表面張力の小さい溶液中に耐熱性を有する粒子が分散された混濁液を接触させ、前記粒子を付着させる粒子付着工程と、該混濁液との接触後、前記熱処理治具を加熱することで、前記粒子を、少なくとも前記ウェーハ支持面に焼き固める焼き固め工程とを備えた半導体ウェーハの熱処理治具の表面処理方法である。
【００２３】
溶液の種類は限定されない。例えば、各種のアルコール類、アンモニア水、ジエチルエーテル、トルエン、アセトンなどを採用することができる。
溶液の表面張力の大きさは水より小さければ限定されない。好ましくは５０ｄｙｎｅ／ｃｍ以下である。
溶液への粒子の分散量は１〜２０重量％、好ましくは５〜１５重量％である。１重量％未満では、ウェーハ支持面のうねりを平坦化するのに十分な粒子を付着できないという不都合が生じる。また、２０重量％を超えると、支持面上に粒子が大量に付着し却って平坦性を劣化させるという不都合が生じる。
【００２４】
溶液が接触される熱処理治具の部分は、例えば熱処理治具の全体でもよいし、ウェーハ支持面だけでもよい。
溶液を、ウェーハ支持面に接触させる方法は限定されない。例えば、浸漬法、スプレー法などを採用することができる。
浸漬法の場合には、混濁液中に熱処理治具の一部（ウェーハ支持面を含む）または全部を浸漬する。浸漬時間は、例えば１〜３０秒間である。
スプレー法の場合には、例えば、シリカなどの粒子をイソプロピレン液などのスプレー液中に所定量添加し、これを攪拌機能付きのスプレー装置を使用して塗布してもよい。その場合、粒子の付着密度は、スプレー液の塗布時間または吹き付け速度などにより決定される。または、塗布時間および吹き付け速度を変更せず、スプレー液に対する粒子の添加量を調整する方法であっても、粒子の付着密度は変更できる。
【００２５】
熱処理治具の加熱温度は２００〜１３５０℃、好ましくは４００〜１３５０℃である。２００℃未満では、粒子付着の焼き締め効果が十分に発揮できないという不都合が生じる。また、１３５０℃を超えると熱処理治具の変形などが生じる可能性があるという不都合が生じる。
熱処理時間は０．１〜６００分間、好ましくは１〜６０分間である。０．１分間未満では  粒子付着の焼き締めが不十分であるという不都合が生じる。また、６００分間を超えても焼き締め効果は変化がない。
【００２６】
請求項８に記載の発明は、前記溶液がエチルアルコール、メチルアルコール、イソプロピルアルコールの何れかである請求項７に記載の半導体ウェーハの熱処理治具の表面処理方法である。
エチルアルコール、メチルアルコールまたはイソプロピルアルコールは単独による使用でもよい。また、これらの２種類または全種類を混合して使用してもよい。
【００２７】
請求項９に記載の発明は、前記焼き固め工程での加熱温度は、２００〜１３５０℃である請求項７または請求項８に記載の半導体ウェーハの熱処理治具の表面処理方法である。
２００℃未満では、粒子がウェーハ支持面に強固に付着できないという不都合が生じる。また、１３５０℃を超えると粒子が溶融し、支持面の平坦性が高まり過ぎてしまうという不都合が生じる。好ましい焼き固め温度は４００〜１３５０℃である。
【００２８】
【作用】
請求項１に記載の半導体ウェーハの熱処理治具によれば、ウェーハ支持部のウェーハ支持面に、ウェーハ支持面の凹凸の最高点と最低点との高さの差と同等以下の粒径を有する粒子を付着する。これにより、従来の小径な粒子（例えば５〜２０μｍ）だけをウェーハ支持面に付着させた場合のように、ウェーハ支持面の小さなうねり部分の平坦性を高めるだけにとどまらない。すなわち、ウェーハ保持面の大きなうねり部分の平坦性も高めることができる。その結果、半導体ウェーハを裏面側から確実に多点支持することができる。よって、熱処理時に半導体ウェーハの裏面に発生するスリップを低減させることができる。
【００２９】
特に、請求項３に記載の半導体ウェーハの熱処理治具によれば、粒子の素材としてシリコン酸化物を採用すれば、ウェーハ支持面への粒子の付着後、例えば粒子を焼き固めたときに、粒子とウェーハ支持部とが堅固に固着される。
また、この発明の熱処理治具を繰り返して使用し、そのスリップ抑制効果が低下した場合には、まず熱処理治具をフッ酸洗浄し、シリコン酸化物の粒子を除去する。その後、新しいシリコン酸化物の粒子を付着する。これにより、熱処理治具のスリップ抑制効果を容易に再生することができる。
【００３０】
また、請求項４に記載の半導体ウェーハの熱処理治具によれば、予め測定されたウェーハ支持面内の表面粗さのサイト的な状態に応じて、ウェーハ支持面に異なる粒径の粒子を付着させる。すなわち、ウェーハ支持面の凸部領域には小さい粒子を付着させるとともに、凹部領域には大きな粒子を付着させる。これにより、ウェーハ支持面の凹凸の高低差を小さくし、ウェーハ支持面の平坦性を高めることができる。その結果、半導体ウェーハをその裏面側から多点支持することができる。よって、熱処理時に半導体ウェーハの裏面に生じるスリップの発生頻度を、さらに低減させることができる。
【００３１】
さらに、請求項６に記載の半導体ウェーハの熱処理治具によれば、ウェーハ支持面を、粒子の粒径よりも厚さが薄い被覆膜によって被覆する。これにより、ウェーハ支持面に対して粒子の付着強度を高めることができる。
【００３２】
請求項７に記載の半導体ウェーハの熱処理治具の表面処理方法によれば、ウェーハ支持面に接触させる混濁液の液分として、水に比べて表面張力が小さい溶液を採用したので、この液分に対する粒子の分散性を高めることができる。よって、粒子をウェーハ支持面に均一に付着させることができる。
また、粒子の付着後、熱処理治具を加熱して粒子を焼き固める。その結果、粒子をウェーハ支持面に均一に付着させることができる。しかも、付着された微粒子がウェーハ支持面から離脱するのを防止することができる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施例を図面を参照して説明する。まず、図１および図２を参照して第１の実施例を説明する。
図１において、１０はこの発明の第１の実施例に係るサセプタ（半導体ウェーハの熱処理治具）である。このサセプタ１０は、シリコンウェーハＷより若干大きい外径を有するリング形状のウェーハ支持板１１（ウェーハ支持部）と、ウェーハ支持板１１を取り囲む円筒形状の側板１２とを備えている。
サセプタ１０は、ウェーハ支持板１１と側板１２とにより画成されたポケット１０ａを有し、ポケット１０ａには直径３００ｍｍのシリコンウェーハＷを収納することができる。ウェーハ支持板１１はシリコンカーバイド製平板で、厚さ１．０ｍｍ、外径３０５ｍｍ、内径２００ｍｍとなっている。ウェーハ支持板１１は、その上面が、表面粗さ１００μｍ（Ｐ−Ｖ）のウェーハ支持面１１ａとなる。
【００３４】
ウェーハ支持面１１ａには、最多頻度粒径が５０μｍ程度（最小粒径２０μｍ程度、最大粒径１００μｍ程度）のシリカ製の粒子ａが、スプレー塗布により１０２〜１０６個／ｃｍ２の密度で付着されている（図２）。粒子ａは、ウェーハ支持面１１ａへの付着後、２００〜１３５０℃の熱処理により、ウェーハ支持面１１ａに焼き固められている。これにより、ウェーハ支持面１１ａに対する粒子ａの接着強度が高まる。焼き固めは、酸素１００％の雰囲気下で１０００℃、１時間の熱処理によって施される。この焼き固めに代えて、粒子ａが付着したウェーハ支持面１１を、粒子ａの粒径よりも薄い被覆膜（図示せず）によって被覆してもよい。この方法でも、粒子ａの付着強度を高めることができる。
【００３５】
次に、第１の実施例のサセプタ１０を使用したシリコンウェーハＷの酸化熱処理方法を説明する。
サセプタ１０のポケット１０ａに、シリコンウェーハＷを載置する。これにより、焼き固められた粒子ａを介して、シリコンウェーハＷの外周部がウェーハ支持板１１により下方から支持される。このときのシリコンウェーハＷの支持状態を図２に示す。粒子ａの最大粒径は、ウェーハ支持面１１ａのＰ−Ｖ値１００μｍと略同じである。これにより、従来の小径な粒子ａ（粒径５〜２０μｍ）の場合のように、ウェーハ支持面１１ａの小さなうねり部分の平坦性を改善するだけではなく、ウェーハ保持面の大きなうねり部分の平坦性も改善することができる。その結果、シリコンウェーハＷの外周部を裏面側から確実に多点支持可能となる。
【００３６】
その後、シリコンウェーハＷを載置したサセプタ１０を、上下１対のヒータＨが配置された縦型の熱処理炉２０に挿入する。そして、１２００℃、１時間、酸素雰囲気下で熱処理する。このとき、粒子ａを介して、シリコンウェーハＷの外周部がその裏面側から多点支持される。その結果、サセプタ１０に載置した際、自重による大きい応力がウェーハ裏面に作用する大口径ウェーハでありながら、熱処理時にシリコンウェーハＷの外周部の裏面において、自重による応力などを原因としたスリップの発生頻度を低減することができる。
【００３７】
次に、図３を参照して、第２の実施例を説明する。
図３に示すように、第２の実施例では、ウェーハ支持面１１ａに粒子ａを付着する際に、まず図示しない平坦度測定装置を用いて、ウェーハ支持面１１ａの凹凸状態およびその最大高低差（Ｐ−Ｖ）を測定する。その後、得られた測定データに基づき、ウェーハ支持面１１ａ内の表面粗さの分布マップ（図示せず）を作成する。次に、この分布マップに従い、異なる粒径の粒子ａをウェーハ支持面１１ａに付着する。
すなわち、ウェーハ支持面１１ａの凹部領域には、平織金網により選別された粒径１０６〜１５０μｍの大径な粒子ａを付着し、中程度の凹部領域には粒径５３〜７５μｍの大きさの粒子ａを付着する。凸部領域には、粒径２５μｍ以下の小径な粒子ａを付着する。
【００３８】
このように、ウェーハ支持面１１ａに、前記分布マップに基づき、粒径が異なる粒子ａを付着させたので、ウェーハ支持面１１ａの高低差をさらに小さくすることができる。よって、ウェーハ支持面１１ａの略全域にわたり、シリコンウェーハＷを均一に多点支持することができる。その結果、熱処理時にシリコンウェーハＷの外周部の裏面に生じるスリップの発生頻度を、さらに低減させることができる。
【００３９】
ここで、実際に、この発明のサセプタと従来のサセプタとを使用し、直径３００ｍｍのシリコンウェーハをそれぞれの熱処理条件で熱処理したときの試験結果を報告する。
（試験例１）
前記第１の実施例で用いられたサセプタを４つ用意し、各ウェーハ支持面にシリカ製の最多頻度粒径５０μｍ程度の粒子を、１０個／ｃｍ２程度、１×１０２個／ｃｍ２程度、１×１０３個／ｃｍ２程度、１×１０４個／ｃｍ２程度の密度でそれぞれ付着させ、サンプルを作製した。各サセプタは、粒子の付着後、粒子を焼き固める目的で、酸素１００％雰囲気下で１０００℃、１時間の熱処理を施した。その後、各サセプタにシリコンウェーハを載置し、１２００℃、１時間、酸素雰囲気下でシリコンウェーハを熱処理（酸化熱処理）した。
【００４０】
（試験例２）
試験例１と同じサセプタを１つ用意し、予めそのウェーハ支持面に対して、平坦度測定機により、ウェーハ支持面の凹凸状態と高低差とを測定した。次に、得られた測定データに基づき、ウェーハ支持面内の表面粗さの分布マップを作成した。その後、この分布マップに基づき、ウェーハ支持面の凹部領域、特に段差が小さい領域には平織金網により選別された粒径１０６μｍ〜１５０μｍの粒子を付着させた。また、中程度の凹部領域には、粒径５３μｍ〜７５μｍの粒子を付着させた。そして、最大凸部には粒径２５μｍ以下、中程度の凸部には粒径５３μｍ〜７５μｍ程度を有する粒子を付着させた。粒径が異なる各粒子の付着密度は、２×１０３個／ｃｍ２とした。その後、１０００℃、１時間、１００％の酸素雰囲気中で、粒子の焼き固め熱処理を施した。得られたサセプタのウェーハ支持面に、シリコンウェーハを載置し、試験例１と同じ条件でシリコンウェーハを熱処理した。
【００４１】
その後、試験例１，２のシリコンウェーハをＸ線観察し、それぞれのスリップ発生状況を検査した。
試験例１では、ウェーハ支持面に粒子を付着しない後述する比較例１，２に比べて、スリップの発生頻度が低減した。しかしながら、粒子のウェーハ支持面に対する付着密度への依存性が観察された。粒子の付着密度が１０個／ｃｍ２の場合、スリップが最も発生した。続いて１×１０２個／ｃｍ２の場合であったが、スリップの発生状況には改善効果が見られた。また、粒子の付着密度が１×１０３個／ｃｍ２、１×１０４個／ｃｍ２の場合には、さらにスリップの発生頻度が低減した。試験例２では、比較例１の同点位置に発生したスリップの完全消滅が確認された。
以上の結果から、この発明を利用すれば、結晶欠陥の一種であるスリップを精度良く低減できることがわかった。
【００４２】
（試験例３）
高純度のシリコン酸化物（ＳｉＯ２）の粒子（最多頻度粒径５０μｍ、最小粒径１１μｍ、最大粒径１００μｍ）を用意した。この粒子２０ｇを２００ｍｌのエチルアルコールに混合し、混濁液を作製した。次いで、混濁液を攪拌しながら、外径２００ｍｍ、内径１９０ｍｍ、厚さ５ｍｍのサセプタをその中に浸漬した。約１０秒後、熱処理治具を混濁液中から取り出し、そのまま大気中で２０分間乾燥させた。その後、１００％の酸素雰囲気、１１００℃の加熱炉内に挿入し、６０分間焼き固めの加熱処理をした。次に、純水により熱処理治具の露出面に付着した余分な粒子を洗浄した。熱処理治具のうち、ウェーハ支持面に付着した粒子の分布状況を図４に示す。大きさが異なる粒子を採用したことで、図５に示す大きさがほぼ均一の粒子を採用した場合に比べて、熱処理治具と粒子との間をより稠密に埋めることができた。これは、粒子を付着させた熱処理治具を繰り返し使用しても、ウェーハ支持面から粒子が脱落することなく、高い耐久性を期待できることを意味する。
【００４３】
さらに、粒子にシリコン酸化物を用いたことで、特許文献１で開示された単結晶シリコン、高純度多結晶シリコン、高純度炭化シリコンを採用したときに比べて、強固に粒子をウェーハ支持面に付着させることができた。これは、焼き固め時におけるウェーハ支持面に形成されたシリコン酸化膜と、シリコン酸化物の粒子とにおける同一物質間での溶着効果による。光学顕微鏡によりウェーハ支持面を観察したところ、粒子密度の面内均一性は、±１５％以内を達成していることが確認できた。
このような熱処理治具を使用し、直径３００ｍｍのシリコンウェーハを１３５０℃で熱処理した。冷却後、シリコンウェーハを回収したところ、熱処理治具とシリコンウェーハとの接着は発生していなかった。また、シリコンウェーハをＸ線トポグラフ法によって観察したが、スリップも発生していなかった。
【００４４】
（試験例４）
試験例３において使用したサセプタに、最多頻度粒径３００μｍ、最小粒径１００μｍ、最大粒径５００μｍの高純度シリコン酸化物の粒子を付着させ、試験例３と同様の焼き固め処理を施した。熱処理治具を純水により洗浄後、試験例３と同じシリコンウェーハの熱処理を施した。熱処理治具とシリコンウェーハとの接着の有無を確認したところ、接着は生じていなかった。また、Ｘ線トポグラフでの観察でも、スリップは認められなかった。
【００４５】
（比較例１）
粒子を付着していない試験例１のサセプタのウェーハ支持面にシリコンウェーハを載置し、その後、サセプタを縦型の熱処理炉に挿入し、シリコンウェーハを１２００℃、１時間、酸素雰囲気下で熱処理（酸化熱処理）した。
【００４６】
（比較例２）
比較例１と同じサセプタを使用し、再びシリコンウェーハを搭載、比較例１と同じ条件でシリコンウェーハを熱処理した。
その後、比較例１，２のシリコンウェーハをＸ線観察し、それぞれのスリップ発生状況を検査した。
比較例１，２では、ウェーハ外周部の裏面の同点位置にスリップが発生した。これは、熱処理の間中、常時シリコンウェーハの外周部がウェーハ保持面の凸部領域のうち、最大高さを有する数個の凸部に支持されたままであったためと考察される。
【００４７】
（比較例３）
試験例３において採用したサセプタに、シリコン酸化物の粒子を付着せずに、試験例３と同じ熱処理を施した。冷却後、シリコンウェーハを回収すると、ウェーハ支持面とシリコンウェーハが接着していることが確認された。また、シリコンウェーハをＸ線トポグラフ法で観察したところ、サセプタの数ヶ所で接着が生じ、そこから数１０ｍｍの長さのスリップが複数本発生していた。
【００４８】
（比較例４）
試験例３で用いたサセプタに、特許文献１に示されている、最多頻度粒径２．８〜３．０μｍ（最小粒径１．０μｍ、最大粒径９．０μｍ）の範囲に、ほぼ粒径が制御されたシリコン酸化物の粒子を付着させた。捜査型電子顕微鏡（ＳＥＭ：Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）により、ウェーハ支持面への粒子の付着状況を確認した。それにより、粒子がウェーハ支持面内の凸部領域および凹部領域のいずれにおいても平坦性をそれぞれ高めていることが確認できた。この熱処理治具を用いて、試験例３に示す一連の手法により評価を行った。その結果、ウェーハ支持面とシリコンウェーハとの接着が発生し、Ｘ線トポグラフ法で接着部位からスリップが伸展していることが確認できた。
【００４９】
（比較例５）
試験例３でシリコン酸化物の粒子を分散させる液体として水を採用し、同じ条件で乾燥させたところ、乾燥時間に６０分以上を要した。また乾燥中に熱処理治具の濡れにムラができ、部分的に高密度に粒子が付着した部分と、ほとんど粒子が付着していない部分とが発生した。この熱処理治具を用いて試験例３と同じようにシリコンウェーハを熱処理したところ、ウェーハ支持面のうち、高密度に粒子が存在する部分で接着が生じ、スリップが発生した。
【００５０】
【発明の効果】
この発明によれば、ウェーハ支持面に付着した粒子の粒径を、ウェーハ支持面の凹凸の最高点と最低点との高さの差と同等以下としたので、粒子により、ウェーハ支持面の小さいうねり部分だけでなく、ウェーハ保持面の大きいうねり部分の平坦性も高めることができる。これにより、半導体ウェーハを確実に多点支持することができる。その結果、熱処理時に半導体ウェーハの裏面に発生するスリップを低減することができる。
【００５１】
特に、請求項３に記載の半導体ウェーハの熱処理治具によれば、粒子の素材としてシリコン酸化物を採用したので、例えば、ウェーハ支持面への粒子の付着後、熱処理治具を加熱して粒子を焼き固めることで、粒子とウェーハ支持部とを堅固に固着することができる。
【００５２】
また、請求項４に記載の半導体ウェーハの熱処理治具によれば、予め測定されたウェーハ支持面内でのサイト的な表面粗さに応じて、ウェーハ支持面に異なる粒径の粒子を付着する。これにより、ウェーハ支持面の高低差を小さくし、ウェーハ支持面の平坦性をより高めることができる。
【００５３】
さらに、請求項６に記載の半導体ウェーハの熱処理治具によれば、ウェーハ支持面を、粒子の粒径よりも厚さが薄い被覆膜によって被覆する。これにより、ウェーハ支持面に対して粒子の付着強度を高めることができる。
【００５４】
請求項７に記載の半導体ウェーハの熱処理治具の表面処理方法によれば、ウェーハ支持面に接触される混濁液の液分として、水に比べて表面張力が小さい溶液を採用する。これにより、混濁液の液分に対しての粒子の分散性を高めることができる。その結果、粒子をウェーハ支持面に均一に付着させることができる。
また、粒子の付着後、熱処理治具を加熱して粒子を焼き固めるので、粒子をウェーハ支持面に均一に付着させることができる。しかも、この焼き固めにより、付着された微粒子がウェーハ支持面から離脱するのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施例に係る半導体ウェーハの熱処理治具が搭載された熱処理装置を模式化した縦断面図である。
【図２】この発明の第１の実施例に係る半導体ウェーハの熱処理治具の使用状態を示す要部拡大縦断面図である。
【図３】この発明の第２の実施例に係る半導体ウェーハの熱処理治具の使用状態を示す要部拡大縦断面図である。
【図４】この発明の別の実施形態に係る半導体ウェーハの熱処理治具の使用状態を示す要部拡大縦断面図である。
【図５】この発明のさらに別の実施形態に係る半導体ウェーハの熱処理治具の使用状態を示す要部拡大縦断面図である。
【図６】（ａ）は、従来手段に係る半導体ウェーハの熱処理治具の使用状態を示す要部拡大縦断面図である。
（ｂ）は、図６（ａ）の一部の拡大縦断面図である。
（ｃ）は、図６（ｂ）の他部の拡大縦断面図である。
【符号の説明】
１０  サセプタ（半導体ウェーハの熱処理治具）、
１１ａ  ウェーハ支持面、
１１  ウェーハ支持部、
２０  熱処理炉、
Ｗ  シリコンウェーハ（半導体ウェーハ）、
ａ  粒子。
【図１】
2004319536.tif 000003
【図２】
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【図３】
2004319536.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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