JP3205488B2 - 熱処理用治具 - Google Patents
熱処理用治具Info
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Landscapes
- Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、熱処理用治具に関
し、特に半導体ウエーハの熱処理に最適な熱処理用治具
に関するものである。
し、特に半導体ウエーハの熱処理に最適な熱処理用治具
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】シリコンウエーハ等の半導体ウエーハ
は、ボート等を介して炉芯管に設置され、炉芯管内に導
入された処理ガスの雰囲気下で熱処理を受ける。熱処理
炉は、横型と縦型のものがあるが、近年は、多数のウエ
ーハを処理できる縦型の熱処理炉が多く用いられるよう
になってきた。
は、ボート等を介して炉芯管に設置され、炉芯管内に導
入された処理ガスの雰囲気下で熱処理を受ける。熱処理
炉は、横型と縦型のものがあるが、近年は、多数のウエ
ーハを処理できる縦型の熱処理炉が多く用いられるよう
になってきた。
【０００３】従来、前記熱処理炉を構成する炉芯管、ボ
ート、その他の熱処理用治具は、石英ガラスで形成され
ることが多かった。
ート、その他の熱処理用治具は、石英ガラスで形成され
ることが多かった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の石英ガラス製の熱処理用治具は、一般に１０0 〜１０
-2ｐｐｍオーダーで鉄や銅等の金属不純物を含んでい
る。このため、熱処理用治具が炉内に導入された処理ガ
スでエッチングされると、金属不純物、又は、処理ガス
と金属不純物との反応生成物が処理ガスに混入し、被処
理ウエーハの品質が低下する問題が生じていた。
の石英ガラス製の熱処理用治具は、一般に１０0 〜１０
-2ｐｐｍオーダーで鉄や銅等の金属不純物を含んでい
る。このため、熱処理用治具が炉内に導入された処理ガ
スでエッチングされると、金属不純物、又は、処理ガス
と金属不純物との反応生成物が処理ガスに混入し、被処
理ウエーハの品質が低下する問題が生じていた。
【０００５】また、石英ガラス製炉芯管や石英ガラス製
ボートは、熱衝撃性に劣っており、高速で昇温・降温す
ることが難しく、ウエーハの処理効率を向上することが
できなかった。
ボートは、熱衝撃性に劣っており、高速で昇温・降温す
ることが難しく、ウエーハの処理効率を向上することが
できなかった。
【０００６】このような従来技術の問題点に鑑み、本発
明は、熱処理シーケンスの高速昇温・降温が可能であ
り、処理ガス中に含まれる不純物や、熱処理用治具を介
して処理ガスに混入する恐れのある不純物を的確にトラ
ップすることによって、高純度の処理雰囲気を保ち、高
品質のウエーハを製造することを目的としている。また
本発明は、不純物のゲッタ層（有転位層）をフッ硝酸等
によるエッチングで除去し、再度有転位層を形成でき、
該熱処理治具によるゲッタ能力を長時間保持することが
可能な熱処理用治具を提供することを目的としている。
明は、熱処理シーケンスの高速昇温・降温が可能であ
り、処理ガス中に含まれる不純物や、熱処理用治具を介
して処理ガスに混入する恐れのある不純物を的確にトラ
ップすることによって、高純度の処理雰囲気を保ち、高
品質のウエーハを製造することを目的としている。また
本発明は、不純物のゲッタ層（有転位層）をフッ硝酸等
によるエッチングで除去し、再度有転位層を形成でき、
該熱処理治具によるゲッタ能力を長時間保持することが
可能な熱処理用治具を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本願発明の解決手段を例
示すると、請求項１〜５の各々に記載の熱処理用治具で
ある。
示すると、請求項１〜５の各々に記載の熱処理用治具で
ある。
【０００８】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図１は、本発明の熱処理用治具の一例である炉芯
管４及びボート２を示す概略図で、ボート２には半導体
ウエーハ３が設定されている。図２は、その断面図であ
る。
する。図１は、本発明の熱処理用治具の一例である炉芯
管４及びボート２を示す概略図で、ボート２には半導体
ウエーハ３が設定されている。図２は、その断面図であ
る。
【０００９】炉芯管４は、チョクラルスキー法によって
引き上げたシリコン単結晶をくり抜いて、全体的に円筒
形状に形成したものである。炉芯管４の上部にはガス導
入口５、底部にはガス排出口６が取り付けられている。
ガス導入口５とガス排出口６は、別部材として構成され
ているが、材質は炉芯管４と同様に有転位部を含む単結
晶シリコンである。
引き上げたシリコン単結晶をくり抜いて、全体的に円筒
形状に形成したものである。炉芯管４の上部にはガス導
入口５、底部にはガス排出口６が取り付けられている。
ガス導入口５とガス排出口６は、別部材として構成され
ているが、材質は炉芯管４と同様に有転位部を含む単結
晶シリコンである。
【００１０】単結晶シリコン製の炉芯管４には有転位部
が形成されており、この有転位部を利用して重金属等の
不純物をトラップする構成になっている。図１の実施例
では、炉芯管全体に分散するように有転位部が形成さ
れ、その有転位部の転位密度は１０3 個／ｃｍ2 以上に
なっている。このような転位密度で有転位部を形成する
ことによって、トラップした不純物が熱処理時にリーク
するのを確実に防止することができる。
が形成されており、この有転位部を利用して重金属等の
不純物をトラップする構成になっている。図１の実施例
では、炉芯管全体に分散するように有転位部が形成さ
れ、その有転位部の転位密度は１０3 個／ｃｍ2 以上に
なっている。このような転位密度で有転位部を形成する
ことによって、トラップした不純物が熱処理時にリーク
するのを確実に防止することができる。
【００１１】転位密度が１０3 個／ｃｍ2 未満の場合に
は、不純物を効果的にトラップすることができない。
は、不純物を効果的にトラップすることができない。
【００１２】このような観点から、さらに確実なトラッ
プ効果を得るためには、転位密度を１０5 〜１０6 個／
ｃｍ2 の範囲に設定するのが好ましい。
プ効果を得るためには、転位密度を１０5 〜１０6 個／
ｃｍ2 の範囲に設定するのが好ましい。
【００１３】有転位部の分布に関して述べると、有転位
部は単結晶シリコン全体に大体均一に分布させることが
好ましいが、ある程度は偏っていても良い。
部は単結晶シリコン全体に大体均一に分布させることが
好ましいが、ある程度は偏っていても良い。
【００１４】単結晶シリコンの有転位部は、熱応力を加
えたりサンドブラスト処理を施して、単結晶シリコンに
応力場を作り出すことによって形成できる。熱応力の付
与の仕方の一例を挙げれば、所定の温度域で急速昇降温
させるという熱処理を行うことによって、単結晶シリコ
ンに有転位部を形成できる。
えたりサンドブラスト処理を施して、単結晶シリコンに
応力場を作り出すことによって形成できる。熱応力の付
与の仕方の一例を挙げれば、所定の温度域で急速昇降温
させるという熱処理を行うことによって、単結晶シリコ
ンに有転位部を形成できる。
【００１５】転位密度の制御方法を述べると、単結晶シ
リコンに作り出す応力場の程度を調整することによっ
て、所望の密度で有転位部を形成することができる。
リコンに作り出す応力場の程度を調整することによっ
て、所望の密度で有転位部を形成することができる。
【００１６】なお、単結晶シリコンに応力場を作り出す
ことのできる方法であれば、熱応力やサンドブラスト以
外の方法、例えばグライディング（研削）等の方法で
も、有転位部を形成することが可能である。
ことのできる方法であれば、熱応力やサンドブラスト以
外の方法、例えばグライディング（研削）等の方法で
も、有転位部を形成することが可能である。
【００１７】図１では、ボート２も炉芯管４と全く同じ
材質で形成されている。すなわち、ボート２も有転位部
を持つ単結晶シリコンから形成され、有転位部で不純物
をトラップする構成になっている。転位密度は、炉芯管
４と同様である。
材質で形成されている。すなわち、ボート２も有転位部
を持つ単結晶シリコンから形成され、有転位部で不純物
をトラップする構成になっている。転位密度は、炉芯管
４と同様である。
【００１８】次に、図３及び図４を参照して本発明の他
の実施例を説明する。
の実施例を説明する。
【００１９】図３の炉芯管４では、単結晶シリコン製の
炉芯管４の内側部分に有転位層１６が形成されており、
それ以外の部分は無転位結晶部１５となっている。この
ように、熱処理用治具の表面の一部分に有転位層１６を
形成し、有転位層１６によって不純物をトラップする構
成にしても良い。
炉芯管４の内側部分に有転位層１６が形成されており、
それ以外の部分は無転位結晶部１５となっている。この
ように、熱処理用治具の表面の一部分に有転位層１６を
形成し、有転位層１６によって不純物をトラップする構
成にしても良い。
【００２０】有転位層１６における転位密度は、図１の
実施例で述べた範囲内で調整することが好ましい。ただ
し、この場合には、“層”として有転位部を集中的に形
成するため、より好ましい転位密度は、１０5 〜１０6
個／ｃｍ2 である。
実施例で述べた範囲内で調整することが好ましい。ただ
し、この場合には、“層”として有転位部を集中的に形
成するため、より好ましい転位密度は、１０5 〜１０6
個／ｃｍ2 である。
【００２１】有転位層１６の肉厚は、好ましくは２０〜
２００μｍとする。その理由は、有転位層１６の肉厚が
２０μｍ未満の場合にはトラップ不純物のリークを確実
に防止できず、また２００μｍを超える場合には過剰形
成によるコスト高を招くからである。
２００μｍとする。その理由は、有転位層１６の肉厚が
２０μｍ未満の場合にはトラップ不純物のリークを確実
に防止できず、また２００μｍを超える場合には過剰形
成によるコスト高を招くからである。
【００２２】単結晶シリコン製の炉芯管４に有転位層１
６を形成する方法を述べる。この場合には、単結晶シリ
コン本体の所定部分、すなわち内層部分のみに応力場を
形成すれば良い。そのためには、サンドブラスト法が有
効である。他の方法では、グライディング（研削）等の
方法を利用できる。
６を形成する方法を述べる。この場合には、単結晶シリ
コン本体の所定部分、すなわち内層部分のみに応力場を
形成すれば良い。そのためには、サンドブラスト法が有
効である。他の方法では、グライディング（研削）等の
方法を利用できる。
【００２３】図４の実施例では、図３の炉芯管４の外側
に補強層１７が形成されている。補強層１７は、石英ガ
ラスやＳｉＣのＣＶＤコーティングによって形成するこ
とができる。
に補強層１７が形成されている。補強層１７は、石英ガ
ラスやＳｉＣのＣＶＤコーティングによって形成するこ
とができる。
【００２４】補強層１７の肉厚は、好ましくは０．１〜
５ｍｍ程度にする。その理由は、肉厚が０．１ｍｍ未満
では補強が十分でなく、また５ｍｍを超えると界面での
残留応力が増大して両者が剥離する可能性が大きくなる
からである。
５ｍｍ程度にする。その理由は、肉厚が０．１ｍｍ未満
では補強が十分でなく、また５ｍｍを超えると界面での
残留応力が増大して両者が剥離する可能性が大きくなる
からである。
【００２５】ここで、直径１５０ｍｍの半導体ウエーハ
を、有転位部を含む単結晶シリコン製のボートに載置
し、これを有転位部を含む単結晶シリコン製の炉芯管に
挿入し（図１，２参照）、半導体ウエーハに以下の熱処
理を施した。その後でウエーハの不純物分析を行い、表
面状態も調べた。
を、有転位部を含む単結晶シリコン製のボートに載置
し、これを有転位部を含む単結晶シリコン製の炉芯管に
挿入し（図１，２参照）、半導体ウエーハに以下の熱処
理を施した。その後でウエーハの不純物分析を行い、表
面状態も調べた。
【００２６】熱処理は、処理ガスとして水素ガスを２０
リットル／分で流して、１２００℃の温度で６０分間行
った。
リットル／分で流して、１２００℃の温度で６０分間行
った。
【００２７】ウエーハの不純物分析及び表面状態の評価
は、ボートの中央部にセットしたウエーハに関して、市
販のＩＣＰ分析装置及びＬＳＴ（光散乱測定）装置を用
いて行った。その結果を表１に示す。
は、ボートの中央部にセットしたウエーハに関して、市
販のＩＣＰ分析装置及びＬＳＴ（光散乱測定）装置を用
いて行った。その結果を表１に示す。
【００２８】比較のため、従来の石英ガラス製炉芯管及
び石英ガラス製ボートを用いて同様の熱処理を行って、
同じ手順で不純物分析及び表面状態の評価を行った。そ
の結果も表１に示す。
び石英ガラス製ボートを用いて同様の熱処理を行って、
同じ手順で不純物分析及び表面状態の評価を行った。そ
の結果も表１に示す。
【００２９】表１から分かるように、本発明の実施例の
炉心管及びボートを用いて熱処理を行った場合には、不
純物が少なく、かつ優れた表面状態を実現できる。
炉心管及びボートを用いて熱処理を行った場合には、不
純物が少なく、かつ優れた表面状態を実現できる。
【００３０】他方、ＣＶＤ−ＳｉＣの補強層を外側に形
成した炉芯管及びボートを用いて同様の熱処理を行った
場合にも、ほぼ同様の結果が得られた。
成した炉芯管及びボートを用いて同様の熱処理を行った
場合にも、ほぼ同様の結果が得られた。
【００３１】
【表１】
【００３２】
【発明の効果】本発明の熱処理用治具によれば、熱処理
時に処理ガスと治具自体が反応することが殆どないた
め、例えば水分を含む反応生成物が生成されることがな
い。その結果、高純度の処理雰囲気を維持でき、表面状
態を良好に保った高品質のウエーハを製造することが可
能である。
時に処理ガスと治具自体が反応することが殆どないた
め、例えば水分を含む反応生成物が生成されることがな
い。その結果、高純度の処理雰囲気を維持でき、表面状
態を良好に保った高品質のウエーハを製造することが可
能である。
【００３３】さらに、本発明の熱処理用治具によれば、
処理雰囲気中の不純物又は熱処理用治具を介して処理ガ
スに混入する恐れのある不純物を、当該治具に形成した
有転位部で確実にトラップすることができる。このた
め、処理雰囲気をさらに高純度に保ち、さらに高品質の
ウエーハを製造することが可能である。
処理雰囲気中の不純物又は熱処理用治具を介して処理ガ
スに混入する恐れのある不純物を、当該治具に形成した
有転位部で確実にトラップすることができる。このた
め、処理雰囲気をさらに高純度に保ち、さらに高品質の
ウエーハを製造することが可能である。
【００３４】また、本発明の熱処理用治具を用いた場合
には、熱処理シーケンスの高速昇温・降温が可能であ
る。従って、熱処理を効率良く、かつ最適なシーケンス
で行うことができる。
には、熱処理シーケンスの高速昇温・降温が可能であ
る。従って、熱処理を効率良く、かつ最適なシーケンス
で行うことができる。
【００３５】なお、有転位部にトラップした不純物は、
フッ硝酸等の溶液によるエッチング、或いは塩酸ガス中
等での空焼きで取り除くことができる。
フッ硝酸等の溶液によるエッチング、或いは塩酸ガス中
等での空焼きで取り除くことができる。
【００３６】また、熱処理治具の長期間使用に伴う有転
位層の不純物ゲッタ能力の低下は、不純物で飽和した有
転位層をフッ硝酸等によるエッチングにより除去し、再
度上記有転位層を形成することができ、その結果、熱処
理治具の寿命が延び且つ高品質のウエーハをより安定し
て製造できる。
位層の不純物ゲッタ能力の低下は、不純物で飽和した有
転位層をフッ硝酸等によるエッチングにより除去し、再
度上記有転位層を形成することができ、その結果、熱処
理治具の寿命が延び且つ高品質のウエーハをより安定し
て製造できる。
【図１】本発明の熱処理用治具の一例である炉芯管とボ
ートを示す概念図。
ートを示す概念図。
【図２】図１の炉芯管とボートを示す概略断面図。
【図３】他の実施例の図２に相当する図。
【図４】さらに他の実施例の図２に相当する図。
１ ウエーハ ２ ボート ３ 半導体ウエーハ ４ 炉芯管 ５ ガス導入口 ６ ガス排出口 １５ 無転位結晶部 １６ 有転位層 １７ 補強層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/68 H01L 21/22 H01L 21/324
Claims (5)
- 【請求項１】 単結晶シリコンを用いて形成され、単結
晶シリコンの転位密度が、１０ 3 個／ｃｍ 2 以上である
ことを特徴とする熱処理用治具。 - 【請求項２】 単結晶シリコンを用いて形成され、単結
晶シリコンの一部が有転位層を有し、その部分の転位密
度が１０ 3 〜１０ 7 個／ｃｍ 2 であり、それ以外の部分
は無転位結晶であることを特徴とする熱処理用治具。 - 【請求項３】 有転位層の肉厚を２０〜２００μｍとし
たことを特徴とする請求項２に記載の熱処理用治具。 - 【請求項４】 石英ガラス又はＳｉＣからなる補強層を
熱処理用治具表面の少なくとも一部分に形成したことを
特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の熱処理
用治具。 - 【請求項５】 転位密度が１０ 5 〜１０ 6 個／ｃｍ 2 で
あることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記
載の熱処理用治具。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18505095A JP3205488B2 (ja) | 1995-06-29 | 1995-06-29 | 熱処理用治具 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18505095A JP3205488B2 (ja) | 1995-06-29 | 1995-06-29 | 熱処理用治具 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0917801A JPH0917801A (ja) | 1997-01-17 |
| JP3205488B2 true JP3205488B2 (ja) | 2001-09-04 |
Family
ID=16163928
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18505095A Expired - Fee Related JP3205488B2 (ja) | 1995-06-29 | 1995-06-29 | 熱処理用治具 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3205488B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003086525A (ja) * | 2001-09-12 | 2003-03-20 | Toshiba Ceramics Co Ltd | シリコンウエハ熱処理用治具およびその製造方法 |
| US8193004B2 (en) | 2004-03-18 | 2012-06-05 | Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd. | Method for forming ferroelectric spontaneous polarization reversal |
-
1995
- 1995-06-29 JP JP18505095A patent/JP3205488B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0917801A (ja) | 1997-01-17 |
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