(57)【要約】【課題】  熱処理炉内で半導体ウエハの下面を支持するサセプタの管理方法において、スリップ発生の起点となる程の変形を有するサセプタを容易に、且つ低コストの構成により検出することのできるサセプタの管理方法を提供する。【解決手段】  熱処理炉内で半導体ウエハＷの下面を支持するサセプタ１の管理方法であって、ガスエッチングを行う熱処理工程後に、前記サセプタ１に載置されて熱処理されたウエハＷ裏面のエッチング跡に基づいて、前記サセプタ１が半導体ウエハＷにおける欠陥発生の起点となる変形を有するか否かを検査する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱処理炉内で半導体ウエハの下面を支持するサセプタの管理方法であって、
ガスエッチングを行う熱処理工程後に、
前記サセプタに載置されて熱処理された前記半導体ウエハの裏面のエッチング跡に基づいて、前記サセプタが前記半導体ウエハにおける欠陥発生の起点となる変形を有するか否かを検査する工程を実行することを特徴とするサセプタの管理方法。
【請求項２】
前記サセプタが前記半導体ウエハにおける欠陥発生の起点となる変形を有するか否かを検査する工程において、
第一のサセプタに載置されて熱処理されたウエハ裏面のエッチング跡を基準とし、第二のサセプタに載置されて熱処理されたウエハ裏面のガスエッチング跡の前記基準に対する面積比を求めるステップと、
基準として予め用意した所定比率と前記面積比とを比較するステップとを実行し、
前記面積比が前記所定比率より低い場合に、前記第二のサセプタは前記半導体ウエハにおける欠陥発生の起点となる変形を有していると判断することを特徴とする請求項１に記載されたサセプタの管理方法。
【請求項３】
前記第一のサセプタは、前記熱処理前に前記熱処理を経験しない前記熱処理による変形のないサセプタであることを特徴とする請求項２に記載されたサセプタの管理方法。
【請求項４】
前記所定比率は８０％であることを特徴とする請求項２または請求項３に記載されたサセプタの管理方法。
【請求項５】
前記第一のサセプタに載置されて熱処理されたウエハ裏面のエッチング跡に対し、前記第二のサセプタに載置されて熱処理されたウエハ裏面のガスエッチング跡の面積比を求めるステップにおいて、
前記ウエハ裏面の静止画像を取得し、取得した前記画像に基づいてエッチング跡の面積を求めることを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれかに記載されたサセプタの管理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウエハの熱処理工程で使用するサセプタの変形状態を検査し、サセプタを管理する管理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造工程には、酸化、拡散、成膜等多数の熱処理工程があり、半導体ウエハ（以下、ウエハと称呼する）には種々の熱処理が施されている。これら熱処理工程にあっては、複数のウエハを例えば縦型ウエハボートに載置し、この縦型ウエハボートを縦型熱処理炉に収納することによって、ウエハを加熱し、熱処理を行っている。
【０００３】
前記縦型ウエハボートは、ウエハを載置するための多数のスリットを有する棒形状の支持部材を複数本、縦方向に平行に立設した構造を有し、前記支持部材のスリットでウエハの外周部の数点を支持する。ウエハを支持した縦型ウエハボートは、縦型熱処理炉内に収納され、所定の熱処理が行われる。
【０００４】
このように熱処理の際、前記ウエハは、支持部材のスリットでその外周部の数点が支持されているため、支持部（ウエハと支持部材との接触点）から自重による応力を受け、また、熱処理時にはウエハの面内の温度差によって熱応力を受ける。そして、これら応力が重畳し、重畳した応力がウエハのシリコン結晶のせん断降伏応力値を超えると、ウエハにスリップと呼ばれる欠陥が発生し、ウエハの品質低下の原因となっていた。
【０００５】
このような問題を解決するため、ウエハを支持する支持部を平板状の支持板（以下、サセプタと称呼する）とし、前記サセプタの上面でウエハの下面を支持するものがある。具体的に説明すると、図５に示すように、例えば前記サセプタ１は、ウエハＷを上面において支持するように板状に形成される。サセプタ１には、その上下面を貫通する複数の貫通孔１ａが形成され、この貫通孔１ａの夫々にウエハＷを押し上げるための押し上げピン２が下方から挿通されるようになされている。
【０００６】
この構成において、熱処理炉内に設けられたサセプタ１へのウエハＷの移載の際には、押し上げピン２が前記貫通孔１ａの下側から挿入されて貫通孔１ａの上方に突出し、図示しない移送機構によってウエハＷがピン上に載置される。その後、ウエハＷは押し上げピン２が降下することによってサセプタ１の上面にて支持されるようになされている。
【０００７】
このようにウエハ下面を全面で支持するサセプタを使用すれば、ウエハの荷重が均等にサセプタに分散され、特定の部位に対して応力が生じないため、スリップの発生を抑制することが可能となる。
尚、このようにウエハ全体を支持する構成を採用したウエハ熱処理治具については特許文献１に開示されている。
【特許文献１】特開２００３−１００６４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前記したように、図５に示すサセプタによりウエハを支持すれば、ウエハにおけるスリップ発生を抑制することができる。
しかしながら、同じサセプタを熱処理工程で複数回使用すると、サセプタ自体が熱により次第に変形し、変形度合いが大きくなった場合には、サセプタの変形がスリップ発生の起点となるという他の問題が生じていた。
【０００９】
このため、前記のようなサセプタを用いる場合には、熱処理炉内に設置される複数のサセプタのうち、スリップ発生の起点となる程の変形を有するサセプタを検出し、変形していない新たなサセプタと交換する必要があった。
【００１０】
従来、そのような変形を有するサセプタの検出には、平坦度測定器や表面形状測定器により、直接的に変形の大きさを測定する方法が一般的であった。
しかしながら、それらの測定装置は高価であり、また、測定後のサセプタを再度、熱処理工程において使用する際に、洗浄等の前処理が必要となる等の手間を要し、生産効率低下の原因となっていた。
【００１１】
本発明は、前記したような事情の下になされたものであり、熱処理炉内で半導体ウエハの下面を支持するサセプタの管理方法において、スリップ発生の起点となる程の変形を有するサセプタを容易に、且つ低コストの構成により検出することのできるサセプタの管理方法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】
【００１２】
前記した課題を解決するために、本発明に係るサセプタの管理方法は、熱処理炉内で半導体ウエハの下面を支持するサセプタの管理方法であって、ガスエッチングを行う熱処理工程後に、前記サセプタに載置されて熱処理された前記半導体ウエハの裏面のエッチング跡に基づいて、前記サセプタが前記半導体ウエハにおける欠陥発生の起点となる変形を有するか否かを検査する工程を実行することに特徴を有する。
【００１３】
このように、サセプタの変形を測定器により直接的に形状測定するのではなく、サセプタに載置されたウエハ裏面のエッチング跡に基づいてサセプタの変形度合いが検査される。このため、高価な測定器を必要とせず、スリップ発生の起点となる程の変形を有しているサセプタを容易に検出することができる。
また、スリップ発生の起点となる程の変形を有するサセプタが見つかった場合には、そのサセプタを新たなものに交換すればよく、これによりスリップの発生率を大幅に低減することができ、また、サセプタの管理が容易となる。
さらには、サセプタの変形の検査において、サセプタには接触せずにウエハ裏面に対してエッチング跡の面積比率を求めるため、サセプタの洗浄等の前処理を必要とせず、生産効率の低下を抑制することができる。
【００１４】
また、前記サセプタが前記半導体ウエハにおける欠陥発生の起点となる変形を有するか否かを検査する工程において、第一のサセプタに載置されて熱処理されたウエハ裏面のエッチング跡を基準とし、第二のサセプタに載置されて熱処理されたウエハ裏面のガスエッチング跡の前記基準に対する面積比を求めるステップと、基準として予め用意した所定比率と前記面積比とを比較するステップとを実行し、前記面積比が前記所定比率より低い場合に、前記第二のサセプタは前記半導体ウエハにおける欠陥発生の起点となる変形を有していると判断することが望ましい。
このように、スリップ発生の閾値として前記所定比率を設定することで、各サセプタが半導体ウエハにおける欠陥発生の起点となる変形を有するか否かを容易且つ確実に検査することができる。
【００１５】
また、前記第一のサセプタは、前記熱処理前にこの熱処理を経験しない全く変形のない、つまり、この熱処理による変形が全くないサセプタであることが好ましく、前記所定比率は８０％であることが望ましい。
即ち、面積比率を求める際のリファレンス（基準）は、全く変形がないサセプタを用いたウエハ裏面のエッチング跡が好ましい。また、前記所定比率を８０％としたのは、エッチング跡の面積比率が８０％以上となったウエハは、スリップが発生しないという測定結果に基づくためである。
【００１６】
また、前記第一のサセプタに載置されて熱処理されたウエハ裏面のエッチング跡に対し、前記第二のサセプタに載置されて熱処理されたウエハ裏面のガスエッチング跡の面積比を求めるステップにおいて、前記ウエハ裏面の静止画像を取得し、取得した前記画像に基づいてエッチング跡の面積を求めることが望ましい。
このようにすれば、コンピュータによる画像解析が可能となり、容易に正確な面積比率を求めることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、熱処理炉内で半導体ウエハの下面を支持するサセプタの管理方法において、スリップ発生の起点となる程の変形を有するサセプタを容易に、且つ低コストの構成により検出することのできるサセプタの管理方法を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明に係るサセプタの管理方法の実施形態について図面に基づき説明する。図１は、本発明に係るサセプタの管理方法の手順を示すフロー図である。尚、本発明に係るサセプタの管理方法は、熱処理炉内においてウエハの下面全面を支持する平板状のサセプタに適用されるものであるため、以下においては、既に図５において説明したサセプタの構成を同符号を用いて説明する。
【００１９】
先ず、図示しない熱処理炉内において、複数のサセプタ１上に複数のウエハＷが夫々載置され、例えば水素またはアルゴンガスによるガスエッチングが熱処理により施される（図１のステップＳ１）。
【００２０】
熱処理終了後、複数のサセプタ１（第二のサセプタ）に夫々載置された各ウエハＷの裏面の静止画像が、例えばＣＣＤカメラ等の画像取得手段により取得される。
そして、変形のないサセプタ（第一のサセプタ）に載置されたウエハＷの裏面におけるエッチング跡がリファレンス（基準）として用意される。尚、このリファレンスを用意するためのサセプタは、ステップＳ１での熱処理前にこの熱処理を経験しないサセプタ、つまり、この熱処理による変形が全くないサセプタであることが好ましい。
次いで、変形検査がなされるウエハＷの裏面におけるエッチング跡の、前記リファレンスに対する面積比率が、図示しないコンピュータの画像解析等により求められる（図１のステップＳ２）。
【００２１】
通常、ウエハはサセプタ上に載置されるため、ウエハの裏面はエッチングされない。しかしながら、サセプタが変形することによりサセプタ上面とウエハ裏面に隙間が生じ、ウエハ裏面がエッチングされる。
したがって、変形のないサセプタを用いて熱処理されたウエハのエッチング跡の面積に比べてエッチング跡の面積が大きくなれば、そのサセプタの変形はより大きくなったことを示している。即ち、面積比率が１００％であれば、第二のサセプタは変形がないことを示している。
尚、前記面積比率は、例えば（式１）により求められる。（式１）においてエッチング率とは、ウエハＷの裏面面積に対するエッチング跡の面積比率を示す。
【００２２】
【数１】
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【００２３】
次いで、測定された面積比率が所定比率（例えば８０％）以上である場合には（図１のステップＳ３）、そのウエハＷが載置されていたサセプタ１は、次回の熱処理で使用されてもスリップが発生しないと判断され継続使用が決定される（図１のステップＳ４）。
【００２４】
一方、測定された面積比率が予め用意された所定比率（８０％）より低い場合には、そのウエハＷでスリップ発生の虞があるため、そのウエハＷが載置されていたサセプタ１はスリップ発生の起点となる程の変形を有していると判断され、次回の熱処理では新たなサセプタ１に交換が決定される（図１のステップＳ５）。
【００２５】
以上のように本発明に係る実施の形態によれば、サセプタ１の変形を測定器により直接的に形状測定するのではなく、サセプタ１に載置されたウエハ裏面のエッチング跡に基づいてサセプタ１の変形度合いが検査される。即ち、変形のないサセプタを使用した場合のエッチング跡をリファレンス（基準）とし、そのリファレンスに対するエッチング跡の面積比率を測定し、所定比率と比較することでサセプタ１の変形が検出される。このため、高価な測定器を必要とせず、スリップ発生の起点となる程の変形を有しているサセプタを容易に検出することができる。
【００２６】
また、スリップ発生の起点となる程の変形を有するサセプタ１が見つかった場合には、そのサセプタ１を新たなものに交換すればよく、これによりスリップの発生率を大幅に低減することができ、また、サセプタ１の管理が容易となる。
さらには、サセプタ１の変形の検査において、サセプタ１には接触せずにウエハ裏面に対してエッチング跡の面積比率を求めるため、サセプタ１の洗浄等の前処理を必要とせず、生産効率の低下を抑制することができる。
【００２７】
尚、前記実施の形態において、画像取得手段を用いるまでも無くエッチング跡の面積比率が明らかに前記所定比率よりも低いと目視により確認できる場合には、より作業を簡素化でき、生産効率を向上することができる。
【実施例】
【００２８】
続いて、本発明に係るサセプタの管理方法について、実施例に基づきさらに説明する。本実施例では、前記実施の形態に示した構成のサセプタを用い、実際に実験を行うことにより、その効果を検証した。
【００２９】
［実施例１］
実施例１では、サセプタの変形によって変化するウエハ裏面のガスエッチング跡の状態と、スリップ発生との関係を検証した。
先ず、加熱温度が１２００℃、加熱時間が１時間の条件により熱処理を行い、変形のないサセプタを使用して熱処理したウエハ裏のエッチング跡の状態と、大きく変形したサセプタを使用して熱処理したウエハ裏のエッチング跡の状態とを静止画像に記録し比較した。
【００３０】
図２（ａ）に変形のないサセプタを使用した場合のウエハ裏のエッチング跡の画像、図２（ｂ）に変形のあるサセプタを使用した場合のウエハ裏のエッチング跡の画像を夫々示す。
図２（ａ）の画像に示されるように、サセプタが変形していない場合にはウエハ裏面のガスエッチング跡の面積（黒い部分）が小さくなり、サセプタが変形している場合には図２（ｂ）の画像に示されるように、ウエハ裏面のガスエッチング跡の面積（黒い部分）が大きくなることが確認された。
【００３１】
次に、これらのウエハをＸ線トポグラフにより観察し、スリップの発生状況を確認した。図３（ａ）に変形のないサセプタを使用した場合のウエハのＸ線トポグラフの画像、図３（ｂ）に変形したサセプタを使用した場合のウエハのＸ線トポグラフの画像を夫々示す。
図３（ａ）に示されるように、変形のないサセプタを使用した場合にはスリップの発生は確認できなかったが、図３（ｂ）に示すように変形したサセプタを使用した場合にはスリップの発生が確認された。
【００３２】
以上実施例１により、ウエハ裏面のガスエッチング跡の状態と、スリップ発生状況とに関係があることを確認することができた。
【００３３】
［実施例２］
実施例２では、ウエハ裏面のガスエッチング跡の面積比率と、スリップ発生との関係を検証した。
先ず、加熱温度が１２００℃、加熱時間が１時間の条件により熱処理を行った。
この実験では、ウエハ裏面のガスエッチング跡の面積比率が、夫々１００％、８０％、７０％、６０％、５０％のウエハを用い、Ｘ線トポグラフによりスリップ発生を観察し、その発生率を測定した。
図４のグラフにその結果を示す。図４のグラフに示されるように、面積比率が８０％以上のウエハでは、スリップが発生しないことが確認された。
したがって、スリップの発生しないウエハを作成するには、ウエハ裏面のガスエッチング跡の面積比率が８０％以上となるサセプタを使用する必要があることが分かった。
【００３４】
以上の実施例１、２の結果から、本発明に係るサセプタの管理方法によれば、ウエハ裏面のエッチング跡を観察することにより、スリップ発生の起点となる程の変形を有するサセプタを容易に識別できることを確認した。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明は、熱処理炉に使用されるサセプタの管理方法に関するものであり、半導体製造業界等において好適に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】図１は、本発明に係るサセプタの管理方法の手順を示すフロー図である。
【図２】図２は、実施例１の結果としてのウエハ裏のエッチング跡の画像である。
【図３】図３は、実施例１の結果としてのウエハのＸ線トポグラフの画像である。
【図４】図４は、実施例２の結果を示すグラフである。
【図５】図５は、ウエハの下面を支持するサセプタを説明するための図である。
【符号の説明】
【００３７】
１      サセプタ
１ａ    貫通孔
２      押し上げピン
Ｗ      ウエハ
【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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