(57)【要約】【課題】サセプタまたはリング状の支持部を適用することなくスリップ転位の発生を抑制し得るシリコンウェーハ熱処理ボートを提供する。【解決手段】シリコンウェーハ熱処理用ボート１は、シリコンウェーハを平行に且つ等間隔に積載するための複数のシリコンウェーハ支持部６を有する複数本の支柱４を備え、前記シリコンウェーハ支持部６に、石英治具７を載置して備えることを特徴とする。これにより、ウェーハと支持部の溶着、および、ウェーハからボートへの熱伝導に起因して生ずるウェーハ面内温度差を原因とするスリップ転位が抑制される。【選択図】図１
2007201058.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコンウェーハを平行に且つ等間隔に積載するための複数のシリコンウェーハ支持部を有する複数本の支柱を備えたシリコンウェーハ熱処理用ボートであって、前記シリコンウェーハ支持部に、石英治具を載置することを特徴とするシリコンウェーハ熱処理用ボート。
【請求項２】
シリコンもしくは炭化珪素から成ることを特徴とする請求項１に記載のシリコンウェーハ熱処理用ボート。
【請求項３】
前記石英治具の厚さが、１．０〜１．５ｍｍであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のシリコンウェーハ熱処理用ボート。
【請求項４】
前記石英治具を成す石英が、気泡を含んだ不透明状であることを特徴とする請求項１乃至請求項３いずれか１項に記載のシリコンウェーハ熱処理用ボート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコンウェーハを高温熱処理する際に用いられる、シリコンウェーハ熱処理用ボートに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体製造プロセスにおける熱処理では、従来の横型炉にかえて、縦型炉が多用されるようになっている。  縦型炉では、シリコンウェーハ（以下、特に断らない限り、ウェーハともいう）が熱処理用ボート（以下、単にボートともいう）に水平、平行且つ等間隔にウェーハ支持部によって積載され処理される。このため、横型炉に比べ、ボートとウェーハ裏面との接触面積が大きくなるという特徴がある。
このとき使用されるボートの材質は、高純度で且つ耐熱温度の高いシリコン、炭化珪素、石英からなるものが一般的である（例えば、特許文献１〜３参照）。その中でも、特に耐熱性に優れたシリコン、または、炭化珪素が多用されている。
【０００３】
図４は、従来技術のシリコンウェーハ熱処理用ボートを示す図である。図４（ａ）は、３点支持タイプのシリコンウェーハ熱処理用ボート１の概観図である。リング形状の上板２と、同状の下板３とを有し、且つこれら上下板２，３間に３本の支柱４が配設、固定されてなる。図４（ｂ）は、支柱４の一部の拡大図である。支柱４のそれぞれには、ウェーハを水平、等間隔に支持するための複数のウェーハ支持部６が、支柱４の軸方向に沿って、所定間隔ずつ離間して形成されている。
【０００４】
このように、ボートの材質を耐熱性に優れたシリコンや炭化珪素とした場合、ウェーハと支持部の接触部で溶着が生じやすいという問題点がある。溶着により発生したウェーハ裏面突起物は、ウェーハをリソグラフィ工程でステッパーにチャックした際、チャックステージと干渉して局所的にフラットネスを悪化させる。そのため、デフォーカスが生じ、不良デバイスが発生する原因となる。
【０００５】
ところで、シリコンウェーハ熱処理用ボートにウェーハを積載し、高温熱処理すると、ウェーハにスリップ転位が発生する場合がある。スリップ転位は、主にウェーハの自重応力が集中するボートのウェーハ支持部から発生し易い。そのため、最近では、サセプタ、あるいはリング状の支持部を介してウェーハを広範囲に保持することで自重応力を緩和させ、スリップ転位の発生を抑制しようとすることも試みられている（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００６】
さらに、スリップ転位発生のもうひとつの原因として、ウェーハ面内に生じる温度差がある。特に、サセプタやリング状の支持部を用いたボートの場合は、ウェーハとの接触面が広いため、接触部からの熱伝導による放熱のため、ウェーハ面内の温度差が大きくなりやすい。そこで、特許文献４では熱処理時に面内温度分布を均一にするため、サセプタに傾斜を持たせ保持面積を極端に少なくする方法を開示している。
しかし、この方法では、応力集中が大きくなり、φ２００ｍｍ以上の大口径ウェーハに適用することは困難である。
【特許文献１】特開平６−１６３４４０号公報
【特許文献２】特開２００３−１７３９８２号公報
【特許文献３】特開昭６３−３１５５９６号公報
【特許文献４】実開平０５−２９１２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
高温熱処理で発生するスリップ転位を防止するためにシリコンもしくは炭化珪素から成るサセプタやリング状の支持部が用いられる従来技術では、初期状態では、ウェーハを広範囲に保持することで自重応力を緩和させ、スリップ転位の発生を抑制する効果が得られる。しかし、熱処理バッチが進むとサセプタやリング状の支持部自身の塑性変形が起き、ウェーハを理想的に支持することができなくなり、応力が集中する箇所でスリップ転位が発生するという不都合が生じる。また、支持部が大きくなることにより、点支持タイプのボートに比較して、製造あるいは交換にコストが掛かるという問題もある。
【０００８】
また、ウェーハ裏面では、サセプタやリング状の支持部を用いた場合、ウェーハとの接触面積が大きくなることから、上述した溶着の問題が生じやすい。そして、溶着が生じた場合、上述したデフォーカスの問題に加え、溶着跡を起点としてスリップ転位が発生するという問題もある。
【０００９】
さらに、シリコンや炭化珪素を用いた支持部の場合、シリコンや炭化珪素の熱伝導率が高いことから、ウェーハ面内の温度差が生じやすく、上述のように、特に、サセプタやリング状の支持部を用いた場合は、ウェーハとの接触面積が大きいため、その問題が顕著となる。
【００１０】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、サセプタやリング状の支持部を使用しないで、溶着およびスリップ転位の発生を抑制できるシリコンウェーハ熱処理用ボートを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一態様のシリコンウェーハ熱処理ボートは、シリコンウェーハを平行に且つ等間隔に積載するための複数のシリコンウェーハ支持部を有する複数本の支柱を備えたシリコンウェーハ熱処理用ボートであって、前記シリコンウェーハ支持部に、石英治具を載置することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のシリコンウェーハ熱処理ボートを適用することにより、サセプタやリング状の支持部を使用しないで、溶着およびスリップ転位の発生を抑制できるシリコンウェーハ熱処理用ボートを提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
（実施の形態）
以下、本発明に係るシリコンウェーハ熱処理用ボートの実施の形態を、図面に沿って説明する。  
【００１４】
（構成）
図１は、本発明の実施の形態のシリコンウェーハ熱処理用ボートを示す図である。
図１（ａ）は、本発明の実施の形態のシリコンからなる３点支持タイプのφ２００ｍｍウェーハ用のシリコンウェーハ熱処理用ボートの外観を示す図である。
図１（ａ）では、シリコンウェーハ熱処理用ボート１は、リング形状を有する上板２及びリング形状を有する下板３と、上下板間に配設された３本のシリコンからなるからなる支柱４とより固定されている。各支柱４には、シリコンウェーハを平行に且つ等間隔に積載するための複数の支持部６が設けられている。また、シリコンウェーハ熱処理用ボートの支柱４に成形される複数の支持部６は、シリコンウェーハを載置するために成形されており、従って、その支持部６の上部が、シリコンウェーハ保持面１０とされる。
【００１５】
図１（ｂ）は、本発明の実施の形態に係るウェーハ保持面１０に厚さ１ｍｍの石英治具７を仲介させたボートの支柱４の一部を拡大した斜視図である。本図に示すように、本シリコンウェーハ熱処理用ボート１のシリコンウェーハ保持面１０では、支柱２の上記複数の支持部６に、厚さが例えば１ｍｍで方形の外形を有する石英治具７が載置されている。石英治具７には、凸部８が設けられ、ボートの支持部６に設けられた凹部９にこの凸部８をはめ込むことにより、石英治具７は支持部６の固定、載置されている。
【００１６】
（効果）
まず、ウェーハと材質の異なる石英治具７をウェーハと支持部６の間に介在させたことにより、ウェーハ裏面との溶着を起きにくくし、裏面突起物の発生を抑制できる。従って、裏面突起物が原因となるスリップ転位がほとんど発生しない。また、裏面突起物に起因するデフォーカスに伴うデバイス不良も抑制することが出来る。
【００１７】
また、シリコンよりも熱伝導率の低い石英より成る石英治具７を介在させたことにより、ウェーハ裏面からボートへの熱伝導が抑制され、ウェーハ面内温度差がつきにくくなったことで熱応力を緩和できる。したがって、熱応力に起因するスリップ転位も抑制することができる。
【００１８】
そして、本実施の形態においては、サセプタあるいはリング状の支持部にくらべ、ウェーハと支持部６との接触面積が格段に小さい。したがって、裏面突起物の発生頻度は格段に押さえられ、かつ、熱伝導によるウェーハ面内温度差も抑えられる。したがって、デフォーカスに伴うデバイス不良およびスリップ転位のより一層の抑制が可能となる。
【００１９】
加えて、サセプタあるいはリング状の支持部を使用する場合に比べ、支持部の面積が小さいため、熱処理バッチが進むにつれ、支持部自身の塑性変形が起きて応力集中が生じ、スリップ転位が発生するという恐れは小さい。確かに、石英は１０００℃以上の高温領域では変形がシリコンに比べて早い。しかし、仮に石英治具７に変形が生じたとしても、変形の生じた石英治具７のみを交換することができるため、交換コストが少なくてすむという利点がある。
【００２０】
なお、本実施の形態において、石英治具７の厚さは１ｍｍとしたが、石英治具７の厚さは、１．０〜１．５ｍｍの範囲であることが好ましい。これは、厚さが１ｍｍ以下であると、薄すぎるためにウェーハ裏面からボートへの熱伝導の抑制効果が低減するからである。また、石英は、シリコンよりも比熱が大きいため、厚さが１．５ｍｍ以上になると、石英治具７自身に熱が奪われてしまい逆効果になるからである。
【００２１】
また、石英治具７の石英は、気泡が含まれている不透明状であることが望ましい。なぜなら、気泡が含まれている不透明状の石英は、透明石英に比較して熱伝導率が低い。したがって、スリップ転位に対する抑制効果が高くなるからである。
【００２２】
そして、ボートの材質は必ずしも、シリコンである必要はなく、例えば、炭化珪素などの耐熱性に優れた他の材料であっても構わない。
なお、本実施の形態においては、支柱４を３本有するシリコンウェーハ熱処理用ボートについて述べたが、これに限らず、支柱は何本であっても良い。また、支柱４を、シリコンウェーハ熱処理用ボートへのウェーハ積載時に作業性の良い位置に配置することもできる。
【００２３】
石英治具７の形状は、ウェーハ保持面１０にあわせて方形の外形を例に挙げて示したが、これに限らず、円形状、楕円形状、三角形状、多角形状、その他の形状であっても構わない。また、石英治具７の支持部６への載置方法は、必ずしも、凸部８を凹部９にはめ込む方法でなくとも、例えば、支持部６に設けた凹部に石英治具７全体をはめ込むなど、熱処理時に石英治具７が支持部６に固定される方法であれば、いかなる方法であっても構わない。
ウェーハ支持部６の形状についても特に限定はない。
【００２４】
そして、本実施の形態では、φ２００ｍｍウェーハ用のシリコンウェーハ熱処理用ボートについて記載したが、φ２００ｍｍ以上のウェーハ用のシリコンウェーハ熱処理用ボートについても本発明は適用可能である。
【００２５】
上記の実施の形態は一例を記載したものに過ぎず、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない、上記の実施の形態に基づく当業者によるいかなる変形例、変更をも本発明の範疇に含まれることは言うまでもない。
【実施例】
【００２６】
試料の作成：
（実施例）
本実施例では、図１に示す本発明のシリコンからなる３点支持タイプのφ２００ｍｍシリコンウェーハ熱処理用ボート（以下、本発明ボート）を使用した。支持部６のウェーハ保持面１０には、厚さ１ｍｍの石英治具７を載置した。
この本発明のボートに、酸素濃度が１．２Ｅ１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３のシリコンウェーハ１００枚を積載し、縦型炉内でＡｒガス雰囲気中、１２００°Ｃ、１時間の熱処理を行った。
（比較例）
本比較例では、図４に示す、従来技術のシリコンからなる３点支持タイプのφ２００ｍｍシリコンウェーハ熱処理用ボート（以下、従来ボート）を使用した。支持部６のウェーハ保持面１０には、石英治具７は載置しなかった。
この従来ボートに、酸素濃度が１．２Ｅ１８ａｔｏｍｓ／ｃｍ３のシリコンウェーハ１００枚を積載し、縦型炉内でＡｒガス雰囲気中、１２００°Ｃ、１時間の熱処理を行った。
【００２７】
スリップ長、裏面突起高さ評価および評価結果：
上記、実施例および比較例で作成されたシリコンウェーハ中、実施例、比較例それぞれで、ボートのＭｉｄｄｌｅ部に積載したシリコンウェーハ１０枚について、スリップ長および裏面突起高さを評価した。
【００２８】
スリップ長については、測定装置として「リガク社製Ｘ線トポグラフィー」を使用した。
図２は、熱処理後のウェーハのスリップ長を示す図であり、従来ボート使用時と、本発明ボート使用時における比較を示している。本図では、縦軸に1枚のウェーハに存在したスリップ転位長（ｍｍ）の総和としてスリップ長（ｍｍ）を示している。
【００２９】
図２に示されるように、従来ボートで処理した炉内Ｍｉｄｄｌｅ部１０枚の試料を測定したところ、ウェーハ1枚あたりの総スリップ長は、２１〜３８ｍｍとなった。
これに対し、本発明のボートで処理したウェーハのスリップ長は、最大でも１５ｍｍと非常に軽微であり、実施例の比較例に対する優位性が確認された。すなわち、本発明ボートのスリップ転位抑制効果が明らかとなった。
【００３０】
次に、裏面突起高さについては、「ＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ社製の微細形状測定装置Ｐ−１５」により、シリコンウェーハ熱処理用ボートとの接触によりウェーハ裏面に顕在化した裏面突起物の高さを測定した。
図３は、熱処理後のウェーハ裏面突起高さを示す図であり、従来ボート使用時と、本発明ボート使用時とにおける比較を示している。本図において、縦軸には１枚のウェーハについて測定された裏面突起物の高さ（μｍ）の最大値を裏面突起高さ（μｍ）として示した。
【００３１】
図３に示されるように、従来ボートで処理した炉内Ｍｉｄｄｌｅ部１０枚の試料を測定したところ、従来ボートで処理したウェーハには、５〜１５μｍの高さを有する突起物が確認された。これに対し、本発明ボートで処理したウェーハの突起物高さは、１〜３μｍと非常に軽微なものであり、実施例の比較例に対する優位性が確認された。すなわち、本発明ボートのウェーハ裏面突起物抑制効果が明らかとなった。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施の形態のシリコンウェーハ熱処理用ボートを示す図である。
【図２】図２は、熱処理後のウェーハのスリップ長を示す図である。
【図３】図３は、熱処理後のウェーハ裏面突起高さを示す図である。
【図４】従来技術のシリコンウェーハ熱処理用ボートを示す図である。
【符号の説明】
【００３３】
１    シリコンウェーハ熱処理用ボート
２    上板
３    下板
４    支柱
６    支持部
７    石英治具
８    凸部
９    凹部
１０  ウェーハ保持面
【図１】
2007201058.tif 000003
【図２】
2007201058.tif 000004
【図３】
2007201058.tif 000005
【図４】
2007201058.tif 000006