(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一端を開口せしめて開口端部としたプロセスチューブと、該開口端部を開閉するシャッターとを有する横型熱処理炉において、前記開口端部と前記シャッターとの接触部分の密着性を高める手段を講じ、かつ前記密着性を高める手段として、前記開口端部の端面、及び前記シャッターの該開口端部に対向する面の少なくとも該開口端部との接触部分における中心線平均粗さ（Ｒａ）を０．２μｍ以下としたことを特徴とする横型熱処理炉。
【請求項２】
前記密着性を高める手段として、前記シャッターの前記開口部端部に対向する面の少なくとも該開口端部との接触部分に凹部を形成し、該凹部に該開口端部がはめ込まれる構造としたことを特徴とする請求項１に記載された横型熱処理炉。
【請求項３】
前記密着性を高める手段として、前記シャッターと前記開口端部との接触部分にＯ−リングを介在させたことを特徴とする請求項１又は２に記載された横型熱処理炉。
【請求項４】
前記プロセスチューブがＳｉＣからなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載された横型熱処理炉。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載された横型熱処理炉を用い、前記開口端部と前記シャッターとを密着させた状態で、アルゴン雰囲気中でシリコン鏡面ウェーハを熱処理することを特徴とするアニールウェーハの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、横型熱処理炉の改良並びにこの改良された横型熱処理炉を用いたアニールウェーハの製造方法に関する。
【０００２】
【関連技術】
ＣＺシリコンウェーハにはＣＯＰ(Crystal Originated Particle)や酸素析出物などの、いわゆるGrown-in欠陥と呼ばれる結晶欠陥が存在することが知られているが、そのウェーハ表面近傍のGrown-in欠陥を消滅させる方法として、アルゴンガス１００％雰囲気や水素ガス１００％雰囲気で行う熱処理（以下、それぞれアルゴンアニール、水素アニールと呼ぶことがある。）による熱処理が提案されている。
【０００３】
水素アニールの場合、高温で爆発性を有する水素ガスを使用することから、安全面や装置上のコスト面においてアルゴンアニールに劣る。一方、アルゴンアニールの場合、例えば熱処理中にプロセスチューブ内に酸素や水分が不純物として取り込まれると酸化膜が形成され、その酸化膜とシリコン（Ｓｉ）がＳｉＯ2＋Ｓｉ→２ＳｉＯという反応を起こして結果的にＳｉがエッチングされその部分がピットとなり、表面粗さを悪化させるという問題があるため、縦型熱処理炉に比べて気密性が劣る横型熱処理炉を使用した場合、特に問題となる可能性があった。
【０００４】
そこで本出願人は特願２０００−７４６３２号において、原料ガスの供給側からプロセスチューブに混入する不純物量を低減することにより、上記問題点を解決する技術を提案した。
【０００５】
一方、実開平５−３８８７２号公報には、開口端とそれを開閉するシャッターを有する横型熱処理炉において、開口端の下部に存在する隙間をなくすことにより外気の侵入を防ぐ技術が記載されている。
【０００６】
従って、上記２つの技術を組み合わせれば、横型熱処理炉でアルゴンアニールする場合であっても、熱処理中にプロセスチューブ内に酸素や水分が不純物として取り込まれることに起因するアニールウェーハの表面粗さの劣化は発生しないものと考えられる。
【０００７】
しかしながら、ガス供給側からの不純物の侵入対策を施し、かつ、炉口部側のシャッターと開口端部に隙間が生じないような構成とした横型熱処理炉（例えば、図１４参照）を用いてアルゴンアニールを行っても、外気の侵入に起因すると推定されるアニールウェーハの表面粗さ（ヘイズ）の悪化や、金属汚染が発生することが明らかとなった。
【０００８】
従来の横型熱処理炉の一例の概略構造を図１４に示す。図１４において、１０は横型熱処理炉であり、プロセスチューブ１２を有している。該プロセスチューブ１２の一端は開口されて炉口部１４となるとともに環状の開口端部１６が形成されている。該開口端部１６はシャッター１８によって開閉自在に閉塞されている。２２は該プロセスチューブ１２の他端に設けられたガス供給口である。該プロセスチューブ１２の内部には、多数のウェーハＷを垂直状態に支持するウェーハ支持用ボート２０が設置されている。該プロセスチューブ１２の外周側には不図示のヒーターが設けられ、該プロセスチューブ１２内に設置される多数のウェーハＷを熱処理することができるようになっている。
【０００９】
尚、図１４において、シャッター１８は不図示のシャッター移動機構によりプロセスチューブの長手方向に移動可能に構成されており、その移動機構とシャッター１８とのジョイント部分には、シャッター１８を開口端部１６に対して平行に調整し、開口端部１６の全端面とシャッター１６とが接触可能となるようなスプリングを有する機構が設けられているため、シャッター１８と開口端部１６との間に隙間が形成されることはない。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、シリコン鏡面ウェーハを横型炉で高温でアルゴンアニールしても表面粗さ（ヘイズ）を悪化させたり、金属汚染を発生させることのない横型熱処理炉を提供し、かつこの新規な横型熱処理炉を用いて熱処理を行うことによって優れた品質を有するアニールウェーハを製造することのできるアニールウェーハの製造方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前述の、ガス供給側からの不純物の侵入対策を施し、かつ、炉口側のシャッターと開口端に隙間が生じないような図１４に記載された横型炉を用いてアルゴンアニールを行っても、外気の侵入に起因すると推定されるアニールウェーハの表面粗さ（ヘイズ）の悪化や、金属汚染が発生するという問題について詳細に検討した結果、このような問題点は、石英製のプロセスチューブを用いた場合よりも、ＳｉＣ製のプロセスチューブを用いた場合の方がより顕著に発生することを見出し、開口端とシャッターとがたとえ接触していたとしても、これらの表面粗さが粗ければその接触部分から外気が侵入してしまうことを発想し、本発明を完成させた。
【００１２】
本発明の横型熱処理炉は、少なくとも一端を開口せしめて開口端部としたプロセスチューブと、該開口端部を開閉するシャッターとを有する横型熱処理炉において、前記開口端部と前記シャッターとの接触部分の密着性を高める手段を講じ、かつ前記密着性を高める手段として、前記開口端部の端面、及び前記シャッターの該開口端部に対向する面の少なくとも該開口端部との接触部分における中心線平均粗さ（Ｒａ）を０．２μｍ以下としたことを特徴とする。
【００１３】
この密着性を高める手段としては、（１）プロセスチューブ（ＳｉＣ製や石英製など）の開口端部の端面、及びシャッター（石英製であることが多い）の該開口端部に対向する面の少なくとも開口端部との接触部分を研磨することにより、それらの部分の中心線平均粗さ（Ｒａ）を０．２μｍ以下とすること、（２）シャッターの該開口端部に対向する面の少なくとも該開口端部との接触部分に凹部を形成し、該凹部に前記開口端部がはめ込まれる構造とすること、（３）プロセスチューブの開口端部とシャッターとの接触部分にＯ−リングを介在させること、を挙げることができる。もちろん、これらの手段は組み合わせて用いることも可能である。
【００１４】
プロセスチューブがＳｉＣ製の場合には、石英製のものに比べて表面が粗いので、研磨することによりシャッターとの密着性を高める効果が高い。また、ＳｉＣ製のプロセスチューブは石英製プロセスチューブに比べて耐熱性が高いので、例えば１２００℃以上の温度でアニールする必要がある場合に好適に用いることができる。
【００１５】
本発明のアニールウェーハの製造方法は、上記した本発明の横型熱処理炉を用い、前記開口端部と前記シャッターとを密着させた状態で、アルゴン雰囲気中でシリコン鏡面ウェーハを熱処理することを特徴とする。
【００１６】
このように構成することにより、高温でアルゴンアニールしても表面粗さ（ヘイズ）を悪化させたり、金属汚染を発生させることがなく、優れた品質を有するアニールウェーハを製造することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の横型熱処理炉の種々の実施の形態を添付図面中、図１〜図６に基づいて説明するが、図示例は例示的に示されるもので、本発明の技術思想から逸脱しない限り種々の変形が可能なことはいうまでもない。なお、横型熱処理炉の基本的構成は図１４に示した通りであり、その再度の説明は省略する。図１〜図６においては本発明の本質的部分のみを摘示して説明し、図１４の部材と同一又は類似部材は同一符号で示す。
【００１８】
本発明に係る横型熱処理炉の特徴は、図１４に示したような構造の横型熱処理炉において、開口端部１６とシャッター１８との接触部分の密着性を高める手段を講じた点にある。この密着性を高める手段の具体的な実施の形態について図１〜図６によって説明する。
【００１９】
図１は本発明に係る横型熱処理炉の第１の実施の形態の要部を示す概略分解説明図である。図１に示した横型熱処理炉１０Ａの特徴は、プロセスチューブ１２の開口端部１６の端面１６ａ及びシャッター１８の該開口端部１６に対向する面１８ａの少なくとも該開口端部１６との接触部分における中心線平均粗さ（Ｒａ）を０．２μｍ以下とした点にある。
【００２０】
図２は本発明に係る横型熱処理炉の第２の実施の形態の要部を示す概略分解説明図である。図２に示した横型熱処理炉１０Ｂの特徴は、シャッター１８の前記開口端部１６に対向する面１８ａの該開口端部１６の端面１６ａとの接触部分に環状凹部２４を形成し、該凹部２４に該開口端部１６がはめ込まれる構造とした点にある。
【００２１】
図３は本発明に係る横型熱処理炉の第３の実施の形態の要部を示す概略分解説明図である。図３に示した横型熱処理炉１０Ｃの特徴は、シャッター１８の前記開口端部１６に対向する面１８ａの該開口端部１６の端面１６ａとの接触部分を包含する部分に円形凹部２６を形成し、該凹部２６に該開口端部１６がはめ込まれる構造とした点にある。
【００２２】
図４は本発明に係る横型熱処理炉の第４の実施の形態の要部を示す概略分解説明図である。図４に示した横型熱処理炉１０Ｄの特徴は、前記開口端部１６の端面１６ａと前記シャッター１８の該開口端部１６に対向する面１８ａとの接触部分にＯ−リング２８を介在させた点にある。Ｏ−リング２８の材質は、耐熱性に優れたフッ素樹脂製のものを好適に用いることができる。
【００２３】
図５は本発明に係る横型熱処理炉の第５の実施の形態の要部を示す概略分解説明図である。図５に示した横型熱処理炉１０Ｅの特徴は、上記した第１の実施の形態（図１）と第２の実施の形態（図２）を合体させた点にある。すなわち、プロセスチューブ１２の開口端部１６の端面１６ａ及びシャッター１８の該開口端部１６に対向する面１８ａの少なくとも該開口端部１６との接触部分における中心線平均粗さ（Ｒａ）を０．２μｍ以下とし、かつシャッター１８の前記開口端部１６に対向する面１８ａの該開口端部１６の端面１６ａの接触部分に環状凹部２４を形成し、該凹部２４に該開口端部１６がはめ込まれる構造としたものである。
【００２４】
図６は本発明に係る横型熱処理炉の第６の実施の形態の要部を示す概略分解説明図である。図６に示した横型熱処理炉１０Ｆの特徴は、上記した第５の実施の形態（図５）と第４の実施の形態（図４）を合体させた点にある。すなわち、プロセスチューブ１２の開口端部１６の端面１６ａ及びシャッター１８の該開口端部１６に対向する面１８ａの少なくとも該開口端部１６との接触部分における中心線平均粗さ（Ｒａ）を０．２μｍ以下とし、シャッター１８の前記開口端部１６に対向する面１８ａの該開口端部１６の端面１６ａの接触部分に環状凹部２４を形成し、該凹部２４に該開口端部１６がはめ込まれる構造とし、かつ前記開口端部１６の端面１６ａと前記シャッター１８の該開口端部１６に対向する面１８ａとの接触部分にＯ−リング２８を介在させたものである。
【００２５】
【実施例】
以下に実施例をあげて本発明をさらに具体的に説明するが、これらの実施例は例示的に示されるもので限定的に解釈されるべきでないことはいうまでもない。
【００２６】
（実施例１、２及び比較例１、２）
使用ウェーハ：直径２００ｍｍ、ｐ型、１０Ωｃｍ、（１００）、１００枚チャージ（評価対象ウェーハは、炉口部側から５枚目のウェーハ）
アニール条件：Ａｒ１００％、１２００℃／１時間、出し入れ温度７５０℃
ヘイズ評価：表面検査装置（ＫＬＡテンコール社製ＳＰ−１）により評価
Ｆｅ汚染評価：ＳＰＶ（Surface Photo Voltage）法により評価
【００２７】
ＳｉＣ製のプロセスチューブを有する図１の横型熱処理炉を用い、上記使用ウェーハに対して上記条件でアルゴンアニールを行い、アニールウェーハのヘイズ及びＦｅ汚染評価を上記したように行った。なお、プロセスチューブの開口端部の端面の中心線平均粗さ（Ｒａ）を研磨により０．１４μｍ（実施例１）、０．２０μｍ（実施例２）及び０．３７μｍ（比較例１）とする一方、研磨を行わず１．０μｍ以上（比較例２）のままとし、またシャッターは石英製であり、その中心線平均粗さ（Ｒａ）は、０．１μｍのものを用いた。Ｒａ測定はミツトヨ社製サーフテスト３０１によって行った。
【００２８】
また、プロセスチューブのプロセスガスの供給側からは不純物が侵入しない構造（図１５）とした。図１５において、２２はプロセスチューブ１２の先端部のガス供給口である。２７は原料ガスの供給ラインである。３２は該供給ライン２７を構成するＳＵＳ（ステンレス鋼）製フレキシブルチューブである。２９ａはプロセスチューブ１２の先端部のガス供給口２２と供給ライン２７を接続する接続部であり、外気の侵入を極力防止することができる構造とされている。すなわち、該接続部２９ａは、供給ライン２７の末端部に設けられた末端取付板３３と該供給口２２の先端部に該末端取付板３３に対向して設けられた先端取付板３４とをＯ−リング部材３６を介してフランジ部材３８によって接合したフランジ構造となっている。このようなフランジ構造の接続部２９ａとすることによって、外気の侵入を大幅に制限することが可能となる。
【００２９】
実施例１、２及び比較例１、２の評価結果を表１に示した。表１の結果から明らかなように、実施例１、２においては、通常の鏡面研磨ウェーハと同等レベルのヘイズであり、Ｆｅ汚染レベルも外周のわずかな領域に若干見られるだけ（図７及び図８）で十分に低かったが、比較例１、２においてはヘイズ及びＦｅ汚染レベル（図９及び図１０）ともに悪化していた。
【００３０】
【表１】
0004140220.tif 000002
【００３１】
（実施例３及び４）
ＳｉＣ製のプロセスチューブを有する図２（実施例３）及び図４（実施例４）の横型熱処理炉を用い、プロセスチューブの開口端部の端面の研磨を行わず中心線平均粗さ（Ｒａ）を１．０μｍ以上のままとした以外は、実施例１と同様にしてアルゴンアニールを行い、アニールウェーハのヘイズ及びＦｅ汚染評価を行い、その結果を表１に示した。表１、図１１及び図１２の結果から明らかなように実施例１と同様の良好な結果が得られた。
【００３２】
（実施例５）
ＳｉＣ製のプロセスチューブを有する図５の横型熱処理炉を用い、プロセスチューブの開口端部の端面の中心線平均粗さ（Ｒａ）を研磨により０．１４μｍとして、実施例１と同様にしてアルゴンアニールを行い、アニールウェーハのヘイズ及びＦｅ汚染評価を行い、その結果を表１に示した。表１及び図１３の結果から明らかなように実施例１と同様の良好な結果が得られた。
【００３３】
【発明の効果】
以上述べたごとく、本発明の横型熱処理炉によれば、シリコン鏡面ウェーハを横型炉で高温でアルゴンアニールしても表面粗さ（ヘイズ）を悪化させたり、金属汚染を発生させることがなくなるという効果が達成される。本発明のアニールウェーハの製造によれば、本発明の横型熱処理炉を用いてウェーハを熱処理することによって、優れた品質を有するアニールウェーハを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る横型熱処理炉の第１の実施の形態の要部を示す概略分解説明図である。
【図２】  本発明に係る横型熱処理炉の第２の実施の形態の要部を示す概略分解説明図である。
【図３】  本発明に係る横型熱処理炉の第３の実施の形態の要部を示す概略分解説明図である。
【図４】  本発明に係る横型熱処理炉の第４の実施の形態の要部を示す概略分解説明図である。
【図５】  本発明に係る横型熱処理炉の第５の実施の形態の要部を示す概略分解説明図である。
【図６】  本発明に係る横型熱処理炉の第６の実施の形態の要部を示す概略分解説明図である。
【図７】  実施例１におけるＦｅ汚染測定結果を示すグラフである。
【図８】  実施例２におけるＦｅ汚染測定結果を示すグラフである。
【図９】  比較例１におけるＦｅ汚染測定結果を示すグラフである。
【図１０】  比較例２におけるＦｅ汚染測定結果を示すグラフである。
【図１１】  実施例３におけるＦｅ汚染測定結果を示すグラフである。
【図１２】  実施例４におけるＦｅ汚染測定結果を示すグラフである。
【図１３】  実施例５におけるＦｅ汚染測定結果を示すグラフである。
【図１４】  従来の横型熱処理炉の１例を示す概略説明図である。
【図１５】  実施例１で用いた横型熱処理炉におけるプロセスチューブと原料ガスの供給ラインの接続部の構造を示す断面的な概略説明図である。
【符号の説明】
１０：従来の横型熱処理炉、１０Ａ〜１０Ｆ：本発明の横型熱処理炉、１２：プロセスチューブ、１４：炉口部、１６：開口端部、１６ａ：開口端部の端面、１８：シャッター、１８ａ：開口端部に対向するシャッターの面、２０：ウェーハ支持用ボート、２２：ガス供給口、２４：環状凹部、２６：円形凹部、２８：Ｏ−リング。
【図１】
0004140220.tif 000003
【図２】
0004140220.tif 000004
【図３】
0004140220.tif 000005
【図４】
0004140220.tif 000006
【図５】
0004140220.tif 000007
【図６】
0004140220.tif 000008
【図７】
0004140220.tif 000009
【図８】
0004140220.tif 000010
【図９】
0004140220.tif 000011
【図１０】
0004140220.tif 000012
【図１１】
0004140220.tif 000013
【図１２】
0004140220.tif 000014
【図１３】
0004140220.tif 000015
【図１４】
0004140220.tif 000016
【図１５】
0004140220.tif 000017