(57)【要約】【課題】製品ウェーハと、炉心管の接触を回避し、製造コストの増加を招かずにウェーハの損傷を防止する。【解決手段】横型熱処理装置１０の炉心管１１内で、垂直配置の半導体ウェーハＷを下方から支持する熱処理用ボート２０であって、載置されたウェーハＷの高さ寸法Ｔｗよりも所定寸ｆ法大きな寸法Ｔ３０を有する炉心管垂下検出手段３０が設けられてなる。【選択図】図１
2009111271.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
横型熱処理装置の炉心管内で、垂直配置の半導体ウェーハを下方から支持する熱処理用ボートであって、
載置されたウェーハの高さ寸法よりも所定寸法大きな寸法を有する炉心管垂下検出手段が設けられてなることを特徴とする半導体ウェーハの熱処理用ボート。
【請求項２】
前記炉心管垂下検出手段が、載置された前記ウェーハより０．５〜４ｍｍ高く設定されることを特徴とする請求項１記載の熱処理用ボート。
【請求項３】
前記炉心管垂下検出手段が前記ウェーハと略同等の熱特性を有する板状体とされ、前記ウェーハと平行状態に設けられることを特徴とする請求項２記載の熱処理用ボート。
【請求項４】
前記炉心管垂下検出手段がモニタウェーハとされ、
該モニタウェーハの径寸法が前記ウェーハより所定寸法大きく設定されてなることを特徴とする請求項１または２記載の熱処理用ボート。
【請求項５】
前記炉心管垂下検出手段がモニタウェーハとされ、
該モニタウェーハの載置位置を前記所定高さ寸法高く設定する高さ設定手段を有することを特徴とする請求項１または２記載の熱処理用ボート。
【請求項６】
前記炉心管垂下検出手段が前記ウェーハの中心軸方向最外側位置に設けられることを特徴とする請求項１から５のいずれか記載の熱処理用ボート。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか記載の熱処理用ボートを用いた熱処理方法において、
前記炉心管垂下検出手段がモニタウェーハとされることを特徴とするウェーハ熱処理方法。
【請求項８】
前記ボートに載置される被処理ウェーハがオリエンテーションフラットを最上部位置として載置されるとともに、
前記モニタウェーハがオリエンテーションフラットを横向き位置として載置されることを特徴とする請求項６記載のウェーハ熱処理方法。
【請求項９】
請求項７または８記載のウェーハ熱処理方法によって熱処理されたことを特徴とする半導体ウェーハ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェーハを熱処理する際に使用する熱処理用ボート、ウェーハ熱処理方法に関し、横型のウェーハアニールに用いて好適な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
横型熱処理炉における炉内へのウェーハ搬送には、ソフトランディングやボートローダーが使用される。両者ともボート上にウェーハをチャージし、このボートを炉内に搬送する機構となっている。
【０００３】
特許文献１には、チューブ状の横型熱処理炉および炉内にウェーハを整列状態で挿入・載置するための横型ボートが、特許文献２，３には、ボートが記載されている。
【特許文献１】特開２００３−１００６４７公報
【特許文献２】特開２００５−２２８８７６公報
【特許文献３】特開２００３−３０９０７６公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、炉心管（チューブ）に石英を用いた場合、熱処理を繰り返すとその自重により炉心管上部が垂れ下がることがある。これは、１０００℃を超えるような半導体熱処理環境下で石英が軟化することに起因し、特に処理温度が高い場合や処理回数が増えた場合に、その変形が大きくなり、ボート上に載置したウェーハを炉心管に対して挿入・搬出する場合に、表裏面を略垂直に立てたウェーハ、ボートの高さ寸法およびボートを搬送に必要なボート下側隙間寸法に対して、炉心管内部の高さ寸法が小さくなってしまい、結果的に、搬送中のウェーハが垂れ下がった炉心管上部に接触し、ウェーハが損傷を受ける可能性があった。
【０００５】
このため、ボート上に載置したウェーハを炉心管に対して搬送する場合、従来は石英炉心管の垂れ下がりを検知するセンサーが設けられていないため、ウェーハ搬送中に石英炉心管の垂れ下がりを検知するために、作業員が炉内をのぞきこみ、目視にてウェーハ上端と炉心管との間隔を確認していたため作業が繁雑であった。しかも、この際、炉心管の奥側が見にくいため、ウェーハと炉心管の間隔を正確に把握することが困難であるという問題があった。
さらに、ウェーハに損傷は、炉心管との接触がわずかでも発生するため、目視では確認できない場合があり、製品ウェーハの検査をして初めて接触が判明するという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、以下の目的を達成しようとするものである。
１．製品ウェーハと、炉心管の接触を回避すること。
２．製造コストの増加を招かずにウェーハの損傷を防止すること。
３．炉心管の交換必要性を正確に判別すること。
４．損傷ウェーハの発生を防止して最終的な歩留まり向上とウェーハ製造コストの削減を図ること。
５．複数枚処理したウェーハにおける熱処理の同一性を向上すること。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の熱処理用ボートにおいては、横型熱処理装置の炉心管内で、垂直配置の半導体ウェーハを下方から支持する熱処理用ボートであって、
載置されたウェーハの高さ寸法よりも所定寸法大きな寸法を有する炉心管垂下検出手段が設けられてなることにより上記課題を解決した。
本発明は、前記炉心管垂下検出手段が、載置された前記ウェーハより０．５〜４ｍｍ高く設定されることが好ましい。
本発明は、前記炉心管垂下検出手段が前記ウェーハと略同等の熱特性を有する板状体とされ、前記ウェーハと平行状態に設けられることができる。
本発明において、前記炉心管垂下検出手段がモニタウェーハとされ、
該モニタウェーハの径寸法が前記ウェーハより所定寸法大きく設定されてなることが好ましい。
本発明は、前記炉心管垂下検出手段がモニタウェーハとされ、
該モニタウェーハの載置位置を前記所定高さ寸法高く設定する高さ設定手段を有する手段を採用することができる
本発明の前記炉心管垂下検出手段が前記ウェーハの中心軸方向最外側位置に設けられることがある。
本発明のウェーハ熱処理方法においては、上記のいずれか記載の熱処理用ボートを用いた熱処理方法において、
前記炉心管垂下検出手段がモニタウェーハとされることができる。
本発明は、前記ボートに載置される被処理ウェーハがオリエンテーションフラットを最上部位置として載置されるとともに、
前記モニタウェーハがオリエンテーションフラットを横向き位置として載置されることが好ましい。
本発明の半導体ウェーハは、上記のウェーハ熱処理方法によって熱処理されたことができる。
【０００８】
本発明の熱処理用ボートにおいては、横型熱処理装置の炉心管内で、垂直配置の半導体ウェーハを下方から支持する熱処理用ボートであって、
載置されたウェーハの高さ寸法よりも所定寸法大きな寸法を有する炉心管垂下検出手段が設けられてなることにより、ウェーハを炉心管内で搬送する際に、炉心管の垂れ下がりが大きくなった場合であっても、炉心管に製品ウェーハが接触するより前に炉心管垂下検出手段が先に炉心管に接触するので、製品となるウェーハ（被処理ウェーハ）が炉心管に直接接触することがない。これにより、ウェーハに不要な外力が作用して、破損したりスリップが発生することを防止できる。また、作業員によるウェーハ搬送中の炉心管内目視によって炉心管の垂れ下がりを検知する必要がなく、ウェーハへの損傷を防止しつつ炉心管の垂れ下がりを確実に検出することが可能となる。したがって、炉心管の交換時期を製品ウェーハに影響を与えずに確実に検出することが可能となる。
【０００９】
ここで、炉心管は水平方向に位置された石英管からなる。シリコン等のウェーハを処理する１０００℃以上で軟化し垂れ下がる可能性があり、これを検出する必要があるからである。また、ウェーハの垂直配置とは、ウェーハの表裏面が垂直状態に載置されていることを意味し、多くの場合、ウェーハは熱処理用ボートに複数枚が平行に並べられる。また、製品ウェーハ（被処理ウェーハ）としては、φ２００ｍｍ以上、特に、φ３００ｍｍや、φ４５０ｍｍ程度のもの、あるいは、φ１２５ｍｍ程度のものが適用される。
【００１０】
本発明は、前記炉心管垂下検出手段が、載置された前記ウェーハより０．５〜４ｍｍ高く設定されることにより、炉心管の垂れ下がりを充分検出可能で、かつ、ウェーハを載置した状態の熱処理用ボートを炉心管内で搬送可能とできる。また、不必要に炉心管の管径拡大や、熱処理用ボートを新たに設計することなく、ウェーハに損傷が発生することを防止することができる。
なお、この寸法範囲は、被処理ウェーハがオリフラ（オリエンテーションフラット）を揺する場合、このオリフラの加工寸法と略等しくすることが可能であり、具体的には、１〜３ｍｍとすることができる。
【００１１】
熱処理用ボートは、ウェーハを載置した状態で炉心管内で搬送する場合には、搬送用のフォーク（略水平状態の棒状の支持体）を熱処理用ボートの下側位置に挿入してこのフォークを上昇させ、フォークごと移動させている。この熱処理用ボート上昇分と、炉心管頂部位置における炉心管垂下検出手段の高さ位置が、炉心管の垂れ下がりが大きくなった場合に、最初に炉心管垂下検出手段が炉心管に接触するよう設定されている。
【００１２】
本発明の前記炉心管垂下検出手段が前記ウェーハと略同等の熱特性を有する板状体とされ、前記ウェーハと平行状態に設けられることにより、炉心管内での熱処理中、および、熱処理後の外部などでの空冷中において、複数枚処理するウェーハにおいて、炉心管垂下検出手段と対向する位置のウェーハにおいても、加熱・冷却などの温度状態を、ウェーハ同士が対応している状態と同様に設定することができる。これにより、熱処理におけるウェーハ管の処理結果のバラツキを低減することが可能となる。具体的には、少なくとも被処理ウェーハと同等の厚さ寸法を有するモニタウェーハとすることが可能である。
【００１３】
本発明において、前記炉心管垂下検出手段がモニタウェーハとされ、
該モニタウェーハの径寸法が前記ウェーハより所定寸法大きく設定されてなることにより、複数のウェーハを処理する熱処理用ボートにおいて、このように径寸法の設定されたモニタウェーハを所定の場所に載置することで、ほぼ高さ寸法がそろった状態に載置された複数の被処理ウェーハよりも、このモニタウェーハだけを上記の範囲だけ高さ寸法が飛び出した状態として、炉心管垂下検出手段とすることが可能である。この場合、既存の熱処理用ボートに所定寸法のモニタウェーハを載置すること、しかも、被処理ウェーハを熱処理用ボートに載置する工程において、同時にモニタウェーハを処置の場所に載置することだけですむので、製造コストをかけずに炉心管垂れ下がりによる諸処の悪影響を排除することができる。
【００１４】
本発明は、前記炉心管垂下検出手段がモニタウェーハとされ、
該モニタウェーハの載置位置を前記所定高さ寸法高く設定する高さ設定手段を有することにより、被処理ウェーハと経寸法が同一のモニタウェーハを熱処理用ボートの所定の場所に載置するのみで、このモニタウェーハだけを上記の範囲だけ高さ寸法が飛び出した状態として、炉心管垂下検出手段とすることが可能である。この場合、既存の熱処理用ボートに所定寸法のモニタウェーハを載置すること、しかも、被処理ウェーハを熱処理用ボートに載置する工程において、同時にモニタウェーハを処置の場所に載置することだけですむので、製造コストをかけずに炉心管垂れ下がりによる影響を排除することができる。
【００１５】
具体的な高さ設定手段としては、熱処理用ボートに設けられた複数のウェーハ載置場所のうち、所定の箇所に、ウェーハの載置状態が高くなるようにスペーサ等をかますことが考えられる。特に、ウェーハ載置場所が、熱処理用ボートに複数平行に設けられたガイド溝またはスリットである場合には、ガイド溝（スリット）の延在する方向に移動して取り外し可能とすることができる。すなわち、炉心管が垂れ下がってモニタウェーハに接触した場合には、熱処理用ボートの搬出を中止して、この高さ設定手段であるスペーサを溝等のウェーハ載置場所から取り外し、モニタウェーハおよび被処理ウェーハが垂れ下がった炉心管と接触しないように搬出して、この回のバッチにおける全ウェーハを製品とすることが可能となる。この場合、スペーサをモニタウェーハの外縁の接線方向にずらして取り外すことが好ましい。
【００１６】
本発明の前記炉心管垂下検出手段が前記ウェーハの中心軸方向最外側位置に設けられることにより、ウェーハを載置した熱処理用ボートを炉心管に挿入・搬出する場合に、挿入方向最前側に位置するの炉心管垂下検出手段によって、挿入時に炉心管の垂れ下がりを容易に検出することが可能となり、熱処理前に、炉心管交換をおこなうことが可能となり、熱処理まえには、搬送できた場合でも、熱処理終了後に炉心管が垂れ下がりすぎて炉心管垂下検出手段のみならず、ウェーハに炉心管が接触して、炉心管から取り出せない、あるいは、ウェーハが損傷して製品ウェーハとはできなくなることが防止できる。
【００１７】
また、搬出時最前側（挿入時最後側）に位置する炉心管垂下検出手段によって、搬出時に炉心管の垂れ下がりを容易に検出することが可能となり、搬出時において炉心管に接触したウェーハが損傷して製品ウェーハとできなくなることが防止できる。
なお、炉心管の垂れ下がりは一回の熱処理においては徴少であり、熱処理前に炉心管垂下検出手段が接触しなかった場合に、熱処理後にいきなり被処理ウェーハまでの接触する程度まで炉心管が変形する（垂れ下がる）ことはない。
【００１８】
熱処理用ボートは、ウェーハを載置した状態で炉心管内で搬送する場合には、搬送用のフォーク（略水平状態の棒状の支持体）を熱処理用ボートの下側位置に挿入してこのフォークを上昇させ、フォークごと移動させている。この際、熱処理用ボートの炉心管への進入方向前側をフォークからの落下防止に水平位置より多少高く設定している。このため、炉心管が垂れ下がってきた場合には、この前側の炉心管垂下検出手段が最初に炉心管に接触する可能性が高い。このため、搬出時最前側に位置する炉心管垂下検出手段によって、搬出時に炉心管の垂れ下がりを容易に検出することが可能となる。
【００１９】
本発明のウェーハ熱処理方法においては、上記のいずれか記載の熱処理用ボートを用いた熱処理方法において、
前記炉心管垂下検出手段がモニタウェーハとされることができ、たとえば、複数のウェーハ載置場所を有する従来の熱処理用ボートにおいて、モニタウェーハを所定の場所に被処理ウェーハよりも高さ寸法が高くなるように載置することにより、モニタウェーハを炉心管垂下検出手段として炉心の垂れ下がりを検出し、ウェーハに損傷を与えることを防止できる。
【００２０】
この場合、被処理ウェーハがオリフラ（オリエンテーションフラット）を有するときは、炉心管垂下検出手段として、モニタウェーハが最上部にオリフラが有さない状態、たとえば、オリエンテーションフラットを持たない全周が円弧状のモニタウェーハとすることや、オリフラを持たない被処理ウェーハの場合には、熱処理用ボートに載置した際に上記の範囲で高さ寸法に差が生じる大きさの径寸法を有するよう被処理ウェーハより大きなモニタウェーハとすることができる。
これにより、熱処理後にモニターウェハのカケや歪を検査することで、製品ウェーハ（被処理ウェーハ）を傷つける前に炉心管の垂れ下がりを検知できる。この結果、半導体ウェーハの製造工程における収率の向上および、品質向上を図ることが可能となる。
【００２１】
本発明は、前記ボートに載置される被処理ウェーハがオリエンテーションフラットを最上部位置として載置されるとともに、
前記モニタウェーハがオリエンテーションフラットを横向き位置として載置されることにより、オリエンテーションフラット（オリフラ）の方向がそろった被処理ウェーハの高さ寸法に対して、このオリフラとしてウェーハを円盤形状から切削等した部分の寸法に等しい寸法だけモニタウェーハの高さ寸法が高い状態として設定でき、被処理ウェーハの並んだ高さに比べて、モニタウェーハを上方に突出させて炉心管垂下検出手段とすることができる。しかも、モニタウェーハの載置状態としては、被処理ウェーハに対して、同径のモニタウェーハを回転した載置状態とすることのみで炉心管垂下検出手段とすることができ、きわめて容易に炉心管の変形（垂れ下がり）を検出することが可能となる。さらに、特異な別部材を用いて炉心管垂下検出手段とする場合に比べて、省コストを図ることが可能となる。
【００２２】
ここで、被処理ウェーハがオリエンテーションフラットを最上部位置とは、被処理ウェーハがオリフラが上側で略水平になる状態に載置されることを意味している。
また、モニタウェーハがオリエンテーションフラットを横向き位置とは、被処理ウェーハと同様にモニタウェーハを熱処理用ボートのウェーハ載置場所に載置する際に、モニタウェーハと被処理ウェーハの軸線方向から見た場合に、被処理ウェーハのオリフラにモニタウェーハのオリフラがかからない状態を意味するものである。つまり、モニタウェーハのオリフラをなす直線が水平となす角度は、sin が０．３１６６・・・から１の範囲とされ、モニタウェーハを被処理ウェーハに対して回転させる角度もこの範囲とされることが好ましい。さらに、モニタウェーハと被処理ウェーハの軸線方向から見た場合に、被処理ウェーハのオリフラにモニタウェーハのオリフラが重なったとしても、モニタウェーハと被処理ウェーハとのもっとも高い位置での高さ寸法の差が、上述した設定範囲に入っていればかまわない。
なお、この場合、モニタウェーハの回転状態は、モニタウェーハのオリフラがウェーハ載置場所に接触して、モニタウェーハと被処理ウェーハとの軸線がずれてしまわないように設定されることが好ましい。
【００２３】
本発明の半導体ウェーハは、上記のウェーハ熱処理方法によって熱処理されたことにより、ウェーハに損傷を生じることなく、歩留まりよく製造コストを低減して製造することが可能となる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、熱処理を施す被処理ウェーハ（製品ウェーハ）に破損が発生する前に炉心管の垂れ下がりを検知して、炉心管との接触による製品用のウェーハの不具合発生を防止でき、半導体ウェーハの製造工程における収率の向上および、品質向上という効果を奏することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明に係る熱処理用ボート、ウェーハ熱処理方法の第１実施形態を、図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態における熱処理用ボートを示す模式側面図であり、図２は、本実施形態における熱処理用ボートの炉心管垂下検出手段とウェーハとの関係を示す模式正面図であり、図３は、本実施形態における熱処理装置を示す模式斜視図であり、図において、符号１０は、熱処理装置である、符号２０は、熱処理用ボートである。
【００２６】
本実施形態の熱処理用装置１０および熱処理用ボート２０は、半導体ウェーハＷの高温熱処理、特には大気中アニール、窒素アニール、アルゴンアニールや水素アニールにおいて好適に実施される。また、ＳＩＭＯＸウェーハ製作時に実施されるアニール方法にも実施可能である。なお、以下、ウェーハＷは、３００ｍｍ口径のものを例に説明するが、２００ｍ ｍ 口径のウェーハや３００ｍｍを超える口径のウェーハに対しても同様に実施可能である。
図２（ｂ）に示すように、熱処理をおこなうウェーハＷの経寸法はφ３００ｍｍとされ、その半径ｒは１５０ｍｍ、オリフラＯＦの加工寸法ｆは１．８９ｍｍまたは２．７８ｍｍとされる。これは、ウェーハＷ加工における仕様によって、適宜選択されるものであり、それ以外にも、０．５〜４ｍｍの範囲で適宜選択することが可能である。
【００２７】
熱処理装置１０は、図３に示すように、横型の熱処理炉とされ、図示しない電気炉に軸線が水平状態に配置された石英製の炉心管１１を有し、この炉心管１１の一端が開口されて、この開口から熱処理用ボート２０に載置された複数のウェーハＷを搬入した状態で、ウェーハに対する熱処理をおこなうものとされる。熱処理装置１０は、１０００℃以上の熱処理が可能で、１３５０〜１３９０℃ 以上の超高温の熱処理にも対応可能である。
また、炉心管１１の図示しない他端側は縮径されてテーパ形状をなすとともに所定の処理雰囲気とする雰囲気ガスを炉心管内１１に供給する図示しないガス供給手段へ接続されている。
また、炉心管１１内部への熱処理用ボート２０の搬送は、略水平状態に支持された棒状のフォーク１２を有し、このフォーク１２を上下左右に移動可能とする移動手段１３によっておこなうよう構成されている。
【００２８】
熱処理用ボート２０は、図３に示す熱処理装置１０の炉心管１１内で熱処理が施される垂直配置のウェーハＷを、下方から支持する支持具である。
熱処理用ボート２０は、図１に示すように、前後に起立する平面板２１，２１と、これら平面板２１同士をそれぞれ連結する棒状の連結部２２，２２とを有する。この連結部２２の上側面には、載置されたウェーハＷの周縁部を拘束して転倒を防止し平面板２１と平行状態に設定するガイド溝（ウェーハ載置場所）２３が所定のピッチで多数設けられている。ただし、このガイド溝２３を設けない形態も実施可能である。
【００２９】
なお、熱処理用ボート２０として図示した形態は一例であり、ウェーハＷを垂直配置として複数並置可能な構造であれば他の形態も可能であり、たとえば、平面板２１の輪郭形状は任意であり、また、連結部２２が複数設けられてもよいし、さらに、連結部２２がウェーハＷ自重を支持する下側位置のみならず載置したウェーハＷの中心軸付近となる高さ位置にウェーハＷの周縁部を拘束して転倒を防止するように設けることも可能である。
【００３０】
熱処理用ボート２０は、図１に示すように、前後方向平面板２１の内側でウェーハＷを載置する製品存在領域において載置されたウェーハＷ中心軸方向の最外側位置（最前側位置および最後側位置）に、炉心管垂下検出手段３０としてのウェーハ板３１，３１が設けられている。
ウェーハ板３１は、図２（ａ）に示すように、載置する対象のウェーハｗと同径同厚のシリコンウェーハとされ、オリフラ（オリエンテーションフラット）ＯＦがない全周円弧である円板状とされている。
【００３１】
ここで、ウェーハ板３１は、シリコン製とされることが好ましく、ＳｉＣなどにした場合は、塑性の性質が強いため、炉心管１１との接触によりウェ−ハ板３１が割れる可能性があり好ましくなく、さらに、シリコンウェーハＷの製造に化合物半導体を用いる場合は、不純物レベルの低下が懸念されるため好ましくない。したがって、このウェーハ板３１としては、熱処理するウェーハＷをスライスルするためにＣＺ法などで引き上げた半導体単結晶を所定の長さの単結晶インゴットに加工した際、切り出されるモニタウェーハなど、不純物濃度等の製造条件が等しいウェーハとして製造されることが好ましい。
【００３２】
ウェーハ板３１は、ウェーハＷと略同等の熱特性を有する板状体とされ、ウェーハＷと平行状態に設けられ、熱処理中および冷却中において、すべてのウェーハＷ、特に製品存在領域前後方向最外方位置のウェーハＷにおいても、加熱・冷却などの温度状態を同様に設定することが可能とされる。
ウェーハ板３１として使用するモニターウェーハには、１０００℃超えるような高温での数十時間の熱処理に耐え、かつ製品ウェーハＷと同等の不純物レベルを有するものが必要となり、製品ウェーハＷと同じシリコンウェーハを使用することが好ましい。
【００３３】
ウェーハ板３１は、載置されたウェーハＷの高さ寸法ＴｗよりもオリフラＯＦの加工寸法ｆと同等の大きな高さ寸法Ｔ３０を有する。
ウェーハ板３１の高さ寸法Ｔ３０は、ウェーハＷの高さ寸法Ｔｗに比べてオリフラＯＦの加工寸法ｆである０．５〜４ｍｍ高く設定されることが好ましく、この寸法Ｔ３０は、より好ましくは、１〜３ｍｍの範囲に設定される。本実施形態では、１．８９ｍｍまたは２．７８ｍｍのいずれかとされる。この範囲より小さいと、炉心管垂下検出手段３０として充分な検出ができずにウェーハＷに損傷が発生する可能性があり好ましくなく、この範囲より大きいと、熱処理用ボート２０を搬送する際に、不必要に炉心管１１に接触してしまう可能性があり、好ましくない。
なお、図２においては、寸法Ｔｗ，Ｔ３０ともに、平面板２１からの高さ寸法として記載しているが、実際には、炉心管１１底部からの高さとなり、また、フォーク１３による移動時に上昇させる寸法をも含むものである。
【００３４】
次に、本実施形態における熱処理方法について説明する。
図５は、本実施形態における熱処理方法の工程を示すフローチャートである。
【００３５】
本実施形態における熱処理方法としては、まず、図５にステップＳ１で示すように、熱処理用ボート２０を用意し、図５にステップＳ２で示すように、炉心管垂下検出手段３０のモニタウェーハとされるウェーハ板３１を、熱処理用ボート２０の製品存在領域両端である平面板２１最近接位置のガイド溝２３にセットする。次いで、図５にステップＳ３で示すように、製品ウェーハ（被処理ウェーハ）Ｗを図２（ｂ）に示すように、オリフラＯＦが最上部位置で略水平となるように載置し、ウェーハ板３１の高さ寸法Ｔ３０が、ウェーハＷの高さ寸法Ｔｗに比べてオリフラＯＦの加工寸法ｆである０．５〜４ｍｍ高くなるよう設定する。そして、図５にステップＳ４で示すように、図３に示すフォーク１２を熱処理用ボート２０の下方位置に挿入して支持した後熱処理用ボート２０を持ち上げて、炉心管１１軸方向へ移動させ、炉心管１１内部への熱処理用ボート２０を挿入（搬送）する。
【００３６】
この状態で、図５にステップＳ５で示すように、挿入した熱処理用ボート２０において、炉心管垂下検出手段３０であるウェーハ板３１にカケや歪などの損傷が発生していないか検査し、発生していた場合には炉心管１１の上部が垂れ下がってきたと判断して、図５にステップＳ１０で示すように、炉心管１１を交換することになる。また、ウェーハ板３１にカケや歪などの損傷が発生していない場合には、図５にステップＳ６で示すように、所定の熱処理をおこなう。この熱処理としては、たとえば、１２２０〜１２３０℃、１０〜３０時間、あるいは、１０００℃、２〜３時間など、これらの条件の間で選択されることができる。
【００３７】
熱処理が終了したら、図５にステップＳ７で示すように、図３に示すフォーク１２を熱処理用ボート２０の下方位置に挿入して支持した後熱処理用ボート２０を持ち上げて、炉心管１１軸方向へ移動させ、炉心管１１内部から熱処理用ボート２０を搬出（搬送）する。
【００３８】
この状態で、図５にステップＳ８で示すように、搬出した熱処理用ボート２０において、炉心管垂下検出手段３０であるウェーハ板３１にスリップ、カケや歪などの損傷が発生していないか検査し、発生していた場合には炉心管１１の上部が垂れ下がってきたと判断して、図５にステップＳ１０で示すように、炉心管１１を交換することになる。また、ウェーハ板３１にカケや歪などの損傷が発生していない場合には、図５にステップＳ９で示すように、熱処理の終了したウェーハｗを取り出して製品として出荷するか研磨等の後工程へ送られる。
【００３９】
図４は、本実施形態における炉心管垂れ下がり検出を説明する模式側面図である。
上記のモニタウェーハ確認工程Ｓ５，Ｓ８においては、ウェーハ板３１にウェーハ板３１にスリップ、カケや歪が発生しているかどうかを確認しているが、これは、図４に示すように、炉心管１１に加熱により垂れ下がる変形箇所１１Ａが生じた場合であって、しかも、この変形箇所１１Ａの垂れ下がり量、つまり高さ方向の変形量が大きくなった場合には、ウェーハＷが炉心管１１変形箇所１１Ａに接触しない状態でも、炉心管垂下検出手段３０であるウェーハ板３１のほうが寸法ｆだけ高さ寸法が大きいことからウェーハ板３１のみが変形箇所１１Ａに接触することになる。
【００４０】
したがって、図４に矢印Ｓ４０で示すように、ボート挿入工程Ｓ４では、挿入方向前側の炉心管垂下検出手段３０であるウェーハ板３１が変形箇所１１Ａに接触し、その結果、ウェーハ板３１にウェーハ板３１にスリップ、カケや歪などの損傷が発生する。また、図４に矢印Ｓ７０で示すように、ボート搬出工程Ｓ７では、搬出方向前側つまり挿入方向後側の炉心管垂下検出手段３０であるウェーハ板３１が変形箇所１１Ａに接触し、その結果、ウェーハ板３１にウェーハ板３１にスリップ、カケや歪などの損傷が発生する。
【００４１】
特に、モニタウェーハ確認工程Ｓ８においては、ボート挿入工程Ｓ４あるいはボート搬出工程Ｓ７において、接触したウェーハ板３１に加熱によりスリップ等が発生するため、モニタウェーハ確認工程Ｓ５において発見できなかった場合でも、確実にウェーハ板３１が変形箇所１１Ａに接触したこと、すなわち、変形箇所１１Ａの垂れ下がり量が大きくなったことを見知できる。
【００４２】
本実施形態においては、炉心管垂下検出手段３０の高さ位置が、炉心管１１頂部位置において垂れ下がった変形箇所１１Ａの変形量が大きくなった場合に、ウェーハＷを載置した熱処理用ボート１１の搬送時において、最初に炉心管１１変形箇所１１Ａが炉心管垂下検出手段３０に接触するよう設定されているため、搬送後（熱処理前後）に炉心管垂下検出手段３０であるウェハ板３１のカケや歪などの損傷を検査することで、製品ウェーハＷを傷つける前に炉心管１１の垂れ下がりを検知できる。
【００４３】
本実施形態においては、モニターウェ−ハ３１を使用していなかった従来では製品ウェーハＷに不具合が生じたところで、初めて炉心管１１における許容量以上の垂れ下がりが発見されていたが、製品ウェーハＷにおける不具合発生を防止できる。
また、石英製の炉心管１１を装填した横型炉を使用する半導体用ウェーハＷの熱処理処理工程において、製品ウェーハＷに加えてモニターウェーハ３１をチャージすることにより、製品ウェーハＷと炉心管１１との接触を回避して、製品ウェーハＷが破損する前に炉心管１１の垂れ下がりを検知することができる。
本発明に係る半導体ウェーハの製造方法によれば、熱処理を施すウェーハＷのうち、炉心管１１との接触による製品用ウェーハ１１の不具合を防止でき、半導体デバイスの製造工程における収率の向上および、品質向上という効果を奏する。
【００４４】
以下、本発明に係る熱処理用ボート、ウェーハ熱処理方法の第２実施形態を、図面に基づいて説明する。
【００４５】
本実施形態においては、図１〜図５に示す上記の実施形態と炉心管垂下検出手段３０に関する点のみが異なり、これ以外の対応する構成には同一の符号を付してその説明を省略する。
図６は、本実施形態における熱処理用ボートの炉心管垂下検出手段を示す模式正面図である。
【００４６】
本実施形態においては、炉心管垂下検出手段３０として、ウェーハ板３１に換えて、ウェーハＷと同等のウェーハ（モニタウェーハ）３２を用いる。
このウェーハ３２は、他のウェーハ（被処理ウェーハ）Ｗと略同一形状・寸法で、熱処理用ボート２０へ載置する際のオリフラＯＦの位置が異なるだけであり、ウェーハＷに対して、オリフラＯＦ回転した横向き位置として載置される。具体的には、ウェーハ３２は図６に示すように、ウェーハ３２とウェーハＷの軸線方向から見た場合に、最上部位置とされるウェーハＷのオリフラＯＦにモニタウェーハ３２のオリフラＯＦがかからない状態、つまり、モニタウェーハ３２のオリフラＯＦが水平となす角度θが、
sin−１θ ＝０．３１６６・・・〜１
の範囲とされることが好ましく、より好ましくは、ウェーハＷに対してモニタウェーハ３２が７０〜１１０°回転した状態、さらに、略９０°回転した状態とされる。
【００４７】
本実施形態によれば、図１〜図５に示す上記の実施形態におけるウェーハ板３１と同様に、オリフラＯＦの方向がそろったウェーハＷの高さ寸法Ｔｗに対して、このオリフラＯＦの寸法ｆに等しい寸法だけモニタウェーハ３２の高さ寸法Ｔ３０が高い状態として設定でき、ウェーハＷの並びに比べて、モニタウェーハ３２を上方に突出させて炉心管垂下検出手段３０とすることができ、しかも、モニタウェーハセットＳ２において、ウェーハＷに対して同径のモニタウェーハ３２を回転した載置状態とすることのみで炉心管垂下検出手段３０とすることができるため、きわめて容易にかる安価に炉心管１１の垂れ下がりを検出することが可能となる。
【００４８】
以下、本発明に係る熱処理用ボート、ウェーハ熱処理方法の第３実施形態を、図面に基づいて説明する。
【００４９】
本実施形態においては、図１〜図６に示す上記の実施形態と炉心管垂下検出手段３０に関する点およびウェーハＷ１に関する点が異なり、これ以外の対応する構成には同一の符号を付してその説明を省略する。
図７は、本実施形態における熱処理用ボートの炉心管垂下検出手段およびウェーハを示す模式正面図である。
【００５０】
本実施形態においては、被処理ウェーハとして、上記のウェーハＷに換えて、オリフラを有さずノッチが形成され、ほぼ全周が円弧の円盤状とされたウェーハＷ１を対象としている。
また、本実施形態においては、炉心管垂下検出手段３０として、図１〜図６に示す上記の実施形態におけるウェーハ板３１ウェーハ板３１、モニタウェーハ３２に換えて、ウェーハＷ１の口径に対してより口径の大きなサイズのウェーハ（モニタウェーハ）３３を用いる。
【００５１】
このウェーハ３３は、熱処理用ボート２０へ載置した際に、図７に示すように、他のウェーハ（被処理ウェーハ）Ｗ１に比べて、その高さ寸法Ｔ３０が上述のオリフラＯＦ寸法ｆと同等の寸法高くなるように口径が大きく設定されている。
これにより、図１〜図６に示す上記の実施形態におけるウェーハ板３１、モニタウェーハ３２と同様に、ウェーハＷ１の高さ寸法Ｔｗに対して、この寸法ｆだけモニタウェーハ３３の高さ寸法Ｔ３０が高い状態として設定でき、オリフラＯＦのないウェーハＷ１の並びに比べて、モニタウェーハ３３を突出させて炉心管垂下検出手段３０とすることができる。
【００５２】
以下、本発明に係る熱処理用ボート、ウェーハ熱処理方法の第４実施形態を、図面に基づいて説明する。
【００５３】
本実施形態においては、図７に示す上記の実施形態と炉心管垂下検出手段３０に関する点が異なり、これ以外の対応する構成には同一の符号を付してその説明を省略する。
図８は、本実施形態における熱処理用ボートの炉心管垂下検出手段およびウェーハを示す模式正面図である。
【００５４】
また、本実施形態においては、炉心管垂下検出手段３０として、口径の大きいモニタウェーハ３３に換えて、ウェーハＷ１と同口径のウェーハ（モニタウェーハ）３４を用いるとともに、熱処理用ボート２０のガイド溝２３に高さ設定手段としてスペーサ３５が設けられている。
【００５５】
このスペーサ３５は、図８に示すように、モニタウェーハ３４を配置するガイド溝８内底部に位置して嵌着され、モニタウェーハ３４と他のウェーハ（被処理ウェーハ）Ｗ１とを熱処理用ボート２０へ載置した際に、図８に示すように、他のウェーハ（被処理ウェーハ）Ｗ１に比べて、モニタウェーハ３４の高さ寸法Ｔ３０が上述の寸法ｆと同等の寸法高くなるように設定されている。
このスペーサ３５は、図８に矢印３５ａに示すように、モニタウェーハ３４外縁の接線方向にずらして取り外すことができ、具体的には、ガイド溝２３が上側に比べて底部側が拡径された形状とされて、この形状に合わせてスペーサ３５も拡径することで、溝方向には移動可能かつガイド溝２３に嵌着可能とされることができる。
【００５６】
これにより、図１〜図７に示す上記の実施形態におけるウェーハ板３１、ウェーハ３２，３３と同様に、ウェーハＷ１の高さ寸法Ｔｗに対して、この寸法ｆだけモニタウェーハ３４の高さ寸法Ｔ３０が高い状態として設定でき、オリフラＯＦのないウェーハＷ１の並びに比べて、モニタウェーハ３４を突出させて炉心管垂下検出手段３０とすることができる。
さらに、モニタウェーハ３４が熱処理後に変形箇所１１Ａの変形量が大きくなった場合で、モニタウェーハ３４の突出高さｆが大きすぎて変形箇所１１Ａにつかえてしまい、熱処理用ボート１１を搬出できない場合であっても、このスペーサ３５をはずしてモニタウェーハ３４の突出高さｆ分を低くして、ウェーハＷ１に損傷発生せずにかつ、障害なく熱処理用ボート１１を搬出可能とすることができるものである。
【００５７】
なお上記の実施形態においては、炉心管垂下検出手段３０を、熱処理用ボート２０の製品存在域両端である平面板２１に最近接位置のガイド溝２３にセットしたが、これ以外にも、図１にスペーサ３５配置で示すように、熱処理用ボート２０の製品存在領域内の任意の位置に設けることが可能である。
【００５８】
（実施例）
以下、本発明にかかる実施例を説明する。
上記の第２実施形態に示すように、モニタウェーハ３２としてオリフラＯＦ方向を回転させて熱処理をおこなった。このときの炉心管１１長さ寸法は、全長２７００ｍｍで、このうち３００ｍｍはガスライン接続の為テーパーかかっている。よって２４００ｍｍが熱処理用ボート２０を載置できる範囲となっている。炉心管１１直径は２２０ｍｍ、肉圧５ｍｍ程度。熱処理条件としては、１２２０℃×２０時間、１２００℃×１０時間として複数回おこない、モニタウェーハ確認Ｓ５，Ｓ８において、モニタウェーハ３２を検査したところ、すべての処理において、製品ウェーハに損傷が発生することがなかった。
【００５９】
これに対し、モニタウェーハ３２を載置しなかった比較例の場合には、同様の熱処理をおこなったところ、製品ウェーハＷに炉心管１１と接触したことが原因と見られる損傷が発生しているものが検出された。
【００６０】
これらの結果から、本発明においては、すべての製品ウェーハＷにおいて、炉心管１１と接触したことが原因と見られる損傷発生を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】図１は、本発明に係る第１実施形態における熱処理用ボートを示す模式側面図である。
【図２】図２は、本発明に係る第１実施形態における熱処理用ボートの炉心管垂下検出手段とウェーハとの関係を示す模式正面図である。
【図３】図３は、本発明に係る第１実施形態における熱処理装置を示す模式斜視図である。
【図４】図４は、本発明に係る第１本実施形態における炉心管垂れ下がり検出を説明する模式側面図である。
【図５】図５は、本発明に係る第１実施形態における熱処理方法の工程を示すフローチャートである。
【図６】図６は、本発明に係る第２本実施形態における熱処理用ボートの炉心管垂下検出手段を示す模式正面図である。
【図７】図７は、本発明に係る第３本実施形態における熱処理用ボートの炉心管垂下検出手段を示す模式正面図である。
【図８】図８は、本発明に係る第４本実施形態における熱処理用ボートの炉心管垂下検出手段を示す模式正面図である。
【符号の説明】
【００６２】
１０…熱処理装置
２０…熱処理用ボート
３０…炉心管垂下検出手段
Ｗ，Ｗ１…ウェーハ
【図１】
2009111271.tif 000003
【図２】
2009111271.tif 000004
【図３】
2009111271.tif 000005
【図４】
2009111271.tif 000006
【図５】
2009111271.tif 000007
【図６】
2009111271.tif 000008
【図７】
2009111271.tif 000009
【図８】
2009111271.tif 000010