(57)【要約】【課題】スリップの成長を抑制し、熱処理でのシリコンウェーハの歩留まりが高まるウェーハ支持治具へのウェーハ支持方法を提供する。【解決手段】各装填溝の奥壁からシリコンウェーハの最外周縁までの長さを４〜１０ｍｍとしたので、ウェーハ熱処理時、ウェーハ外周部と各装填溝の奥壁との間に大きい空間が形成される。これにより、炉心管からシリコンウェーハが受ける輻射熱を、ウェーハ面内で均一化できる。その結果、ウェーハ面内の温度差が小さくなり、スリップの進展に寄与する応力を低下させ、スリップの成長を抑制し、熱処理によるシリコンウェーハの歩留まりの低下が抑えられる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下に平行に離間した底板と天板とを、平行に離間した３本以上の支柱により連結した縦型のウェーハ支持治具に対して、全ての前記支柱の内周壁に該支柱の長さ方向へ所定ピッチで形成されるとともに、上壁、水平な下壁および垂直な奥壁により仕切られた複数の装填溝にシリコンウェーハを装填することで、このシリコンウェーハを水平に支持するウェーハ支持治具へのウェーハ支持方法において、
前記各装填溝の奥壁から、対応するシリコンウェーハの最外周縁までの距離を４〜１０ｍｍとするウェーハ支持治具へのウェーハ支持方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ウェーハ支持治具へのウェーハ支持方法、詳しくはシリコンウェーハの熱処理用ボートとして使用される縦型のウェーハ支持治具に対するウェーハ支持方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
バッチ式縦型熱処理炉内でシリコンウェーハを熱処理する際には、例えばシリコンウェーハの外周部を３点または４点で支持する縦型のウェーハ支持具（支持ボート）が使用されている。
従来のウェーハ支持具として、例えば特許文献１に記載されたものが知られている。これは、３本，４本の支柱と、各支柱の上端部が固定される天板と、各支柱の上端部が固定される底板とを備えたもので、一側部にシリコンウェーハの出し入れ用の開口部が形成されている。各支柱の内周壁には、シリコンウェーハの装填溝が支柱の長さ方向に所定ピッチで形成され、開口部側からシリコンウェーハを装填溝に載置した後、縦型熱処理炉に挿入され、ウェーハに所定の熱処理が行われる。
しかしながら、ウェーハ支持具にシリコンウェーハを収納して熱処理すれば、ウェーハと支持部の接触点に生じるダメージを起点とし、シリコンウェーハに結晶欠陥の一種であるスリップが発生してしまう。このスリップは、熱処理時に生じる熱応力により成長し、進展するため、シリコンウェーハの歩留まりが低下していた。
【０００３】
そこで、これを解決する従来方法として、例えばウェーハ支持冶具の各装填溝の間隔（溝ピッチ）を大きくとる方法が開発されている。このように、各装填溝のピッチを大きくとれば、炉心管からの輻射熱が直接ウェーハの内部まで到達し易くなり、昇降温時に発生するウェーハ面内の温度差を低減させることができる。その結果、シリコンウェーハに発生する熱応力も減少可能となる。
しかしながら、処理炉内の均熱長は個々の炉体により決定される。そのため、装填溝のピッチを大きくとることは、反面、ウェーハ支持冶具の形成数の減少につながり、１バッチに投入可能なシリコンウェーハの枚数が減り、生産性が低下してしまう。
【０００４】
また、上記問題を解決する別の方法として、熱処理時の昇降温レートを低下させ、シリコンウェーハに発生する熱応力を低減する方法が開発されている。しかしながら、この方法でも熱処理時間が長くて生産性は低く、スリップを効果的に抑制することはできなかった。しかも、炉心管からシリコンウェーハへ向かう輻射熱は、各支柱により遮られる。これにより、シリコンウェーハの面内の温度が均一に上昇しなかった。さらに、これを原因としたウェーハ面内の温度差で熱応力が発生し、スリップがより成長、進展するため、シリコンウェーハの歩留まりがさらに低下するという問題があった。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−５１１８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このように、縦型のウェーハ支持治具を使用してシリコンウェーハを熱処理すれば、各支柱においてウェーハと支持部の接触点を起点とし、シリコンウェーハ内にスリップが発生していた。その後、熱処理に伴って発生する熱応力などでスリップが成長、進展し、シリコンウェーハの歩留まりが低下していた。しかしながら、従来、これを効果的に抑制することは困難であった。
そこで、発明者は、鋭意研究の結果、熱処理時におけるウェーハ面内の温度分布を改善するには、各支柱の位置とシリコンウェーハとの位置関係、具体的には、各支柱の装填溝の奥壁からシリコンウェーハの最外周縁までの距離（長さ）に着目し、炉心管からシリコンウェーハが受ける輻射熱をウェーハ面内で均一化すればよいことを見出した。
【０００７】
すなわち、この発明は、スリップの成長を抑制し、熱処理におけるシリコンウェーハの歩留まりを高めることができるウェーハ支持治具へのウェーハ支持方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の発明は、上下に平行に離間した底板と天板とを、平行に離間した３本以上の支柱により連結した縦型のウェーハ支持治具に対して、全ての前記支柱の内周壁に該支柱の長さ方向へ所定ピッチで形成されるとともに、上壁、水平な下壁および垂直な奥壁により仕切られた複数の装填溝にシリコンウェーハを装填することで、このシリコンウェーハを水平に支持するウェーハ支持治具へのウェーハ支持方法において、前記各装填溝の奥壁から、対応するシリコンウェーハの最外周縁までの距離を４〜１０ｍｍとするウェーハ支持治具へのウェーハ支持方法である。
【０００９】
請求項１に記載の発明によれば、シリコンウェーハを各支柱の同一高さの装填溝にそれぞれ装填する。このとき、各装填溝の奥壁からシリコンウェーハの最外周縁までの長さが４〜１０ｍｍ（従来２ｍｍ程度）となるように、シリコンウェーハを各装填溝に装填する。これにより、シリコンウェーハの外周部と各装填溝の奥壁との間に、従来にない大きい空間が形成される。その後、ウェーハ支持治具をバッチ式縦型熱処理炉に挿入し、炉心管の熱によりシリコンウェーハを熱処理する。その際、前述したように各装填溝の奥壁からシリコンウェーハの最外周縁までの長さが４〜１０ｍｍと、従来より長く確保されるので、シリコンウェーハの外周部と各装填溝の奥壁との間に大きい空間が現出される。その結果、各支柱が障害物となり難く、炉心管からシリコンウェーハが受ける輻射熱を、ウェーハ面内で均一化させることができる。よって、このウェーハ面内の温度差が小さくなり、スリップの進展に寄与する応力（せん断応力）が低下し、スリップの成長を抑制して、熱処理におけるシリコンウェーハの歩留まりを高めることができる。
【００１０】
シリコンウェーハとしては、単結晶シリコンウェーハ、多結晶シリコンウェーハなどを採用することができる。
シリコンウェーハの口径は、２００ｍｍ、３００ｍｍ、４５０ｍｍなど任意である。
シリコンウェーハの比抵抗値は任意である。
【００１１】
ウェーハ支持治具（底板、天板、支柱）の素材としては、例えばＳｉＣ、石英などを採用することができる。各部材が同じ素材でも、一部または全部が異なる素材でもよい。
支柱の使用本数は３本以上であれば任意である。例えば、３本または４本である。
装填溝は、垂直断面が四角形で上壁、水平な下壁および垂直な奥壁により仕切られた溝である。上壁（天井壁）は水平でもよく、傾斜していてもよい。
装填溝のサイズは、高さ（支柱の長さ方向の溝の高さ）は例えば１．５〜１０ｍｍ、幅（ウェーハ半径方向に直交する方向の溝の幅）は例えば１０〜２０ｍｍである。
装填溝の奥壁から装填・載置したシリコンウェーハの最外周縁までの距離（奥行き：ウェーハ半径方向の溝長さ、溝深さ）は、上述のように４〜１０ｍｍである。
装填溝の奥壁から装填・載置したシリコンウェーハの最外周縁までの好ましい距離は、６〜１０ｍｍである。この範囲であれば、温度差を小さくして開口部と支持溝部とのウェーハ温度をより均一化することができる。
支柱における装填溝の形成ピッチは、例えば３０〜６０ｍｍである。
【００１２】
シリコンウェーハの比抵抗値を高める方法としては、インゴット引き上げ時、ルツボ内のシリコンの溶融液中に、例えばボロンなどのドーパントを添加する方法を採用することができる。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に記載の発明によれば、シリコンウェーハは、各装填溝の奥壁からシリコンウェーハの最外周縁までの長さが４〜１０ｍｍとなるように各装填溝へ装填されるので、ウェーハ外周部と各装填溝の奥壁との間に十分な空間が形成される。これにより、炉心管からシリコンウェーハが受ける輻射熱を、ウェーハ面内で均一化させることができる。その結果、ウェーハ面内の温度差が小さくなり、スリップの進展に寄与する応力を低下させ、スリップの成長を抑制し、熱処理によるシリコンウェーハの歩留まりの低下を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、この発明の実施例を具体的に説明する。ここでは、３００ｍｍウェーハ用のウェーハ支持治具を採用する。
【実施例１】
【００１５】
図１および図２において、１０はこの発明の実施例１に係るウェーハ支持治具へのウェーハ支持方法で用いられる縦型のウェーハ支持治具である。このウェーハ支持治具１０は、上下に平行に離間した底板１１と天板１２とを、平行に離間した４本の支柱１３により連結し、前側部（周方向の半分）にシリコンウェーハＷの出し入れ用の開口部１４が形成された構成を有している。
シリコンウェーハＷは、直径３００ｍｍ、厚さ７２５μｍ、ウェーハ半径方向における面取り部の長さ（幅）が約３ｍｍのものである。
底板１１および天板１２は、ＳｉＣからなる直径４００ｍｍ、厚さ５０ｍｍの円板である。
【００１６】
各支柱１３は、ＳｉＣからなる断面矩形の角柱で、単一の円周上に配置されている（図２参照）。４本の支柱１３のうち、開口部１４の両側に配置された（１８０°離間した）２本の支柱１３の断面サイズは、縦ｃは３０ｍｍ、横ｄは２０ｍｍである。また、残り２本の支柱１３は、平面視して前記開口部１４側の各支柱１３からウェーハ支持治具１０の周方向へ向かって６０°後側へ移動した位置にそれぞれ配置されている。残り２本の支柱１３の断面サイズは、縦ｃは３０ｍｍ、横ｄは１０ｍｍである。
全ての支柱１３の内周壁には、支柱１３の長さ方向に例えば３０ｍｍピッチで、シリコンウェーハＷの装填溝１５がそれぞれ形成されている。各装填溝１５は、上壁１５ａ、水平な下壁１５ｂおよび垂直な奥壁１５ｃにより仕切られた垂直断面が四角形の溝である。各装填溝１５のサイズは、高さ（支柱１３の長さ方向の溝長さ）ｅは１５ｍｍ、幅（ウェーハ半径方向に直交する方向の溝長さ）は、支柱１３の横幅ｄと同じ１０ｍｍまたは２０ｍｍ、奥行き（ウェーハ半径方向の溝の深さ）ｆは２０ｍｍである。
【００１７】
次に、この発明の実施例１に係るウェーハ支持治具へのウェーハ支持方法を説明する。
図２および図３に示すように、例えばロボットアームを用いてシリコンウェーハＷを各支柱１３の同一高さの装填溝１５にそれぞれ装填する。このとき、各装填溝１５の奥壁１５ｃからシリコンウェーハＷの最外周縁までの長さ（距離）ａが４〜１０ｍｍとなるように、シリコンウェーハＷを各装填溝１５に装填する。これにより、シリコンウェーハＷの外周部と各装填溝１５の奥壁１５ｃとの間に大きい空間が形成される。その後、ウェーハ支持治具１０を図示しないバッチ式縦型熱処理炉に挿入し、ウェーハ支持治具１０の周方向に配置された炉心管の熱によりシリコンウェーハＷを、酸素ガスの雰囲気で所定温度で熱酸化処理する。
【００１８】
その際、各装填溝１５の奥壁１５ｃからシリコンウェーハＷの最外周縁までの長さａが４〜１０ｍｍと、従来の場合の２ｍｍよりも２〜５倍長く確保されているので、各支柱１３が炉心管からシリコンウェーハＷへ向かう輻射熱の障害物となり難い。そのため、ウェーハ面内でこの輻射熱を均一化させることができる。その結果、このウェーハ面内の温度差が小さくなり、スリップの進展に寄与する応力が低下し、スリップの成長を抑制して、熱処理におけるシリコンウェーハＷの歩留まりを高めることができる。また、シリコンウェーハＷのうち、各支柱１３の装填溝１５により支持された部分の半径方向の長さｂを、シリコンウェーハＷの直径の約５％としたので、熱処理中のシリコンウェーハＷを安定して支持することができる。
【００１９】
以下に、この支持治具（ボート）を使用してシリコンウェーハを載置したときのそのウェーハの開口部での温度と支柱による支持部分との温度差についての測定結果を示す。この測定は、放射温度計を用いて行い、その結果を表１に複数サンプルによる平均値で表す。この表によれば、昇温レートを変更して行った結果の全てにおいて従来の２ｍｍ支持よりも顕著な効果を発揮していることが判明した。また、装填溝の奥壁からシリコンウェーハの最外周縁までの離間距離が長い程、温度差が小さいことが確認できた。これは、上述したように、支柱の外方に配置されたヒータの輻射熱が支柱により遮断される影響が小さくなるからである。なお、１０ｍｍとしたのは、これ以上離間させることは、その支持治具の支柱サイズを大きくしなければならず、結果としてヒータを含めた装置のサイズを大きくすることとなるからである。
【００２０】
【表１】
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【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】この発明の実施例１に係るウェーハ支持治具へのウェーハ支持方法で使用されるウェーハ支持治具の斜視図である。
【図２】この発明の実施例１に係るウェーハ支持治具へのウェーハ支持方法で使用されるウェーハ支持治具の横断面図である。
【図３】この発明の実施例１に係るウェーハ支持治具へのウェーハ支持方法で使用されるウェーハ支持治具の要部拡大断面図である。
【符号の説明】
【００２２】
１０  ウェーハ支持治具、
１１  底板、
１２  天板、
１３  支柱、
１５  装填溝、
１５ａ  上壁、
１５ｂ  下壁、
１５ｃ  奥壁。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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