JP2010258235A - シリコンウェーハの熱処理方法 - Google Patents
シリコンウェーハの熱処理方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2010258235A JP2010258235A JP2009106929A JP2009106929A JP2010258235A JP 2010258235 A JP2010258235 A JP 2010258235A JP 2009106929 A JP2009106929 A JP 2009106929A JP 2009106929 A JP2009106929 A JP 2009106929A JP 2010258235 A JP2010258235 A JP 2010258235A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- silicon wafer
- wafer
- diameter
- silicon
- heat treatment
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 114
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 114
- 239000010703 silicon Substances 0.000 title claims abstract description 114
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 title claims abstract description 87
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 claims abstract description 192
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims abstract description 29
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 25
- 238000011109 contamination Methods 0.000 abstract description 23
- 239000012535 impurity Substances 0.000 abstract description 16
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 44
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 26
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 13
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 8
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 5
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 5
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 5
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000003139 buffering effect Effects 0.000 description 4
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 4
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 3
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 2
- -1 oxygen ions Chemical class 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000001004 secondary ion mass spectrometry Methods 0.000 description 1
- 239000002210 silicon-based material Substances 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
【解決手段】シリコンウェーハが支持リングを介して載置される遮蔽板の直径が、シリコンウェーハの直径より20mm以上大径化し、各遮蔽板の上下間隔を5〜50mmとした。よって、シリコンウェーハの直径方向の外方で各遮蔽板の隙間に渦流緩衝空間が形成される。これにより、雰囲気ガスの渦流を原因とした炉壁から発生したニッケルなどの不純物によるシリコンウェーハの外周部の汚染を低減することができる。
【選択図】図1
Description
縦型のウェーハボートは、複数の支柱と、これらの支柱同士を連結する天板および底板とを備えている。各支柱の内側面(ボート中心側の面)には、長さ方向に向かって一定ピッチで多数のウェーハ支持部が形成されている。各シリコンウェーハは、円環形状の支持リングを介して、円板形状の遮蔽板の上面に載置されるとともに、各遮蔽板を介在して各ウェーハ支持部に支持される(例えば特許文献1)。
このとき、従来の熱処理装置では、図4に示すようにシリコンウェーハ100の直径と遮蔽板101の直径とが略同じであった。また、加熱炉102の内部空間には、加熱炉102の上部から熱処理の雰囲気ガスであるアルゴンガスや水素ガスが流下される。
図4において、103はウェーハボート、104は支持リング、105はウェーハボート103の支柱、106はヒータである。
加熱炉(反応炉、プロセスチューブ)は、例えば炭化シリコン、石英などからなる。加熱炉は、その上端がドーム形状に密閉され、下端にウェーハボートの出入口が設けられている。また、使用する雰囲気ガスとしては、例えばアルゴンガス、水素ガスなどを採用することができる。
支柱の使用本数は、例えば3本または4本である。各支柱に形成されたウェーハ支持部の形成ピッチは、各ウェーハ支持部上に載置される各遮蔽板の上下間隔が5〜50mmとなるピッチである。各遮蔽板の上下間隔を広げるほど雰囲気ガスの渦流発生位置がウェーハ外周部の表面上に位置してしまう。そのため、ウェーハ外周部の不純物汚染を抑制するには、各遮蔽板の上下間隔を50mm以下とする必要がある。ただし、ピッチ間隔が5mm未満では、ウェーハ支持部へのシリコンウェーハ、支持リングおよび遮蔽板の装填そのものが困難となる。
支持リングは、シリコンウェーハの裏面と遮蔽板とを離間するように遮蔽板と同心円状に配置される。これは、遮蔽板の表面上にそのままシリコンウェーハを載置した場合には、遮蔽板とシリコンウェーハとの接触面積が大きく、シリコンウェーハにスリップ転位などを発生させてしまう問題があるからである。
遮蔽板の直径とシリコンウェーハの直径との寸法差が20mm未満では、炉壁から発生したNiを含む雰囲気ガスの渦流がウェーハ外周部に接触してしまい、シリコンウェーハの外周部にNiなどの金属汚染が発生し易くなる。従って、遮蔽板の直径を20mm以上にすることが有効となる。ただし、遮蔽板の直径が大きくなるほど、ウェーハ外周部におけるNi汚染の低減効果が図れるものの、熱処理装置そのものを大型化しなければならない。そのため、遮蔽板の直径とシリコンウェーハの直径との寸法差は最大でも200mm以内に留めることが望ましい。例えばシリコンウェーハの直径が300mmの場合、遮蔽板の直径をシリコンウェーハの直径より20〜200mm大きくする。
加熱炉内のシリコンウェーハの外周部を流下する雰囲気ガスの流下速度、具体的には加熱炉壁と遮蔽板との隙間を流れるガスの流速が、5×10−4m/sec未満では、そのガス流速が遅すぎるため、上方から下方に向かう安定的なダウンフローのガス流れが得られ難い。これにより、雰囲気ガスが炉内に均一に行き渡らず、ウェーハ品質のバラツキを生じてしまうおそれがある。このため、5×10−4m/sec以上のガス流速を確保することが有効であるが、高価な雰囲気ガスの使用コスト低減の観点からは、ガス流速を4×10−2m/sec以下に留めることが望ましい。
図1において、10は実施例1に係るシリコンウェーハの熱処理方法で用いられるウェーハ熱処理装置(以下、熱処理装置)で、この熱処理装置10は、円筒形状の縦型の加熱炉11に、下方から縦型のウェーハボート12を装入し、ウェーハボート12に水平状態で支持された多数枚のシリコンウェーハ13を、加熱炉11内でアルゴンガス(雰囲気ガス)を流下させながら熱処理するものである。
熱処理装置10は、縦長な円筒状の加熱炉11を本体とする。加熱炉11には、その内部空間に所定の間隔をあけて、ローディング装置によりウェーハボート12が下方から炉内に装入される。加熱炉11の上蓋の中央にはガス導入口が形成され、ここから炉内にアルゴンガスが流下される。加熱炉11の外方には抵抗加熱式のヒータ14が設けられている。これにより、各シリコンウェーハ13が熱処理される。
各シリコンウェーハ13の製造方法を説明する。すなわち、まずチョクラルスキー法により直径306mm、比抵抗が10mΩ・cm、初期酸素濃度1.0×1018atoms/cm3の単結晶シリコンインゴットを引き上げる。次に、単結晶シリコンインゴットに、ブロック切断、外周研削、スライスを施して多数枚のウェーハとする。その後、各ウェーハに面取り、ラッピング、エッチング、研磨を順次施す。それから、各シリコンウェーハ13をイオン注入装置に1枚ずつ装入し、ウェーハ表面から深さ1μmの位置に、酸素イオン注入層を形成する。
これらのシリコンウェーハ13と支持リング16と遮蔽板17とは、それぞれの中心線を加熱炉11の中心軸に重ね合わせ、ウェーハボート12、ひいては加熱炉11の内部空間に収納される。各シリコンウェーハ13は、各支持リング16および各遮蔽板17を介在して、4本の支柱15の同じ高さ位置に存在するウェーハ支持部22に水平に装入される。
一方、加熱炉11の内径D2は560mmであるので、加熱炉11の内径D2とシリコンウェーハ13の直径Dとの寸法差bは260mmとなるとともに、加熱炉11の内径D2と遮蔽板17の直径D1との寸法差cは160mmとなる。よって、加熱炉11の内周面と各遮蔽板17の外周面との隙間には、アルゴン(Ar)ガスが垂直に流下する幅80mm(寸法差1/2c)の環状の流路が形成される。
まず、遮蔽板17の上面に載置された各支持リング16上に各シリコンウェーハ13を載置する。そして、各遮蔽板17を各支柱15のウェーハ支持部22に水平状態で装入して支持する。このとき、これらのシリコンウェーハ13と支持リング16と遮蔽板17とは、それぞれの中心線を加熱炉11の中心軸(ウェーハボート12の中心軸)に重ね合わせてウェーハボート12に収納される。しかも、遮蔽板17の直径D1は、シリコンウェーハ13の直径Dより100mmだけ大きく、かつシリコンウェーハ13の直径Dと加熱炉11の内径D2との寸法差bは260mmとなる。そのため、シリコンウェーハ13の直径方向の外方にあって、そのシリコンウェーハ13より1つ上の遮蔽板17と1つ下の遮蔽板17との隙間dには、円環状の渦流緩衝空間Eが形成される。
同様に比較例1として、遮蔽板の直径を300mmに変更した実験を行った。また、比較例2として、各遮蔽板の流速1×10−4m/secに変更した実験を行った。さらに、比較例3として遮蔽板と遮蔽板との間隔を55mmに変更した実験を行った。これらの測定結果を図3のグラフに示す。
12 ウェーハボート、
13 シリコンウェーハ、
15 支柱、
16 支持リング、
17 遮蔽板、
20 天板、
21 底板、
22 ウェーハ支持部。
Claims (2)
- 円筒形状の縦型の加熱炉に、下方から縦型のウェーハボートを装入し、前記ウェーハボートに水平状態で支持された多数枚のシリコンウェーハを、前記加熱炉内で雰囲気ガスを流下させながら熱処理するシリコンウェーハの熱処理方法において、
前記ウェーハボートは、複数の縦長な支柱と、該各支柱同士を連結する天板および底板とを有し、前記各支柱の内側面には、長さ方向に向かって一定ピッチで多数のウェーハ支持部が形成され、
前記各シリコンウェーハは、円環形状の支持リングを介して、円板形状の遮蔽板の上面に載置されるとともに、前記各遮蔽板を介在して前記各ウェーハ支持部に支持され、
前記各遮蔽板の直径は前記各シリコンウェーハの直径より20mm以上大きく、かつ前記各遮蔽板の上下間隔は5〜50mmとして熱処理を行うシリコンウェーハの熱処理方法。 - 前記各シリコンウェーハの直径と前記加熱炉の内径との寸法差を60mm以上とし、前記加熱炉内の前記シリコンウェーハの外周部を流下する雰囲気ガスの流速が、5×10−4〜4×10−2m/secである請求項1に記載のシリコンウェーハの熱処理方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009106929A JP5440901B2 (ja) | 2009-04-24 | 2009-04-24 | シリコンウェーハの熱処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009106929A JP5440901B2 (ja) | 2009-04-24 | 2009-04-24 | シリコンウェーハの熱処理方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010258235A true JP2010258235A (ja) | 2010-11-11 |
JP5440901B2 JP5440901B2 (ja) | 2014-03-12 |
Family
ID=43318800
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009106929A Active JP5440901B2 (ja) | 2009-04-24 | 2009-04-24 | シリコンウェーハの熱処理方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5440901B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11898247B2 (en) | 2018-09-20 | 2024-02-13 | Kokusai Electric Corporation | Substrate processing apparatus, method of manufacturing semiconductor device and non-transitory computer-readable recording medium |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08316163A (ja) * | 1995-05-22 | 1996-11-29 | Toshiba Ceramics Co Ltd | 半導体ウエハ熱処理炉及び熱処理方法 |
JPH09320974A (ja) * | 1996-05-31 | 1997-12-12 | Tokyo Electron Ltd | 熱処理装置 |
JP2001007036A (ja) * | 1999-06-23 | 2001-01-12 | Toshiba Ceramics Co Ltd | 半導体を熱処理する炉及び方法 |
JP2002033325A (ja) * | 2000-07-13 | 2002-01-31 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | シリコンウェーハの製造方法 |
WO2005045917A1 (ja) * | 2003-11-07 | 2005-05-19 | Sumco Corporation | 半導体基板用熱処理治具および半導体基板の熱処理方法 |
JP2006093283A (ja) * | 2004-09-22 | 2006-04-06 | Sumco Corp | ウェーハ支持具 |
-
2009
- 2009-04-24 JP JP2009106929A patent/JP5440901B2/ja active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08316163A (ja) * | 1995-05-22 | 1996-11-29 | Toshiba Ceramics Co Ltd | 半導体ウエハ熱処理炉及び熱処理方法 |
JPH09320974A (ja) * | 1996-05-31 | 1997-12-12 | Tokyo Electron Ltd | 熱処理装置 |
JP2001007036A (ja) * | 1999-06-23 | 2001-01-12 | Toshiba Ceramics Co Ltd | 半導体を熱処理する炉及び方法 |
JP2002033325A (ja) * | 2000-07-13 | 2002-01-31 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | シリコンウェーハの製造方法 |
WO2005045917A1 (ja) * | 2003-11-07 | 2005-05-19 | Sumco Corporation | 半導体基板用熱処理治具および半導体基板の熱処理方法 |
JP2006093283A (ja) * | 2004-09-22 | 2006-04-06 | Sumco Corp | ウェーハ支持具 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11898247B2 (en) | 2018-09-20 | 2024-02-13 | Kokusai Electric Corporation | Substrate processing apparatus, method of manufacturing semiconductor device and non-transitory computer-readable recording medium |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5440901B2 (ja) | 2014-03-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100290047B1 (ko) | 열처리용보트 | |
JP2007201417A (ja) | 熱処理用ボート及び縦型熱処理装置 | |
JPS61191015A (ja) | 半導体の気相成長方法及びその装置 | |
JPH09139352A (ja) | 縦型炉用ウェーハボート | |
JP2010064919A (ja) | 炭化珪素単結晶材の焼鈍方法、炭化珪素単結晶ウェーハおよび炭化珪素半導体 | |
JP6971622B2 (ja) | 半導体ウェハの製造方法及び半導体ウェハ | |
WO2006046348A1 (ja) | 熱処理用縦型ボートおよび熱処理方法 | |
JP5440901B2 (ja) | シリコンウェーハの熱処理方法 | |
JP2009152283A (ja) | 半導体基板支持治具及びその製造方法。 | |
JP2002033284A (ja) | 縦型cvd用ウェハホルダー | |
JP2007059606A (ja) | 縦型ウエハボート及び縦型熱処理炉 | |
KR101990533B1 (ko) | 배치식 기판처리장치 | |
JP2005203648A (ja) | シリコンウエーハの熱処理用縦型ボート及び熱処理方法 | |
JP7400683B2 (ja) | 横型熱処理炉を用いたシリコンウェーハの熱処理方法 | |
JPH11340155A (ja) | 半導体ウェーハ熱処理用部材およびこれを用いた治具 | |
JP2008262959A (ja) | 輻射熱遮熱体及び熱処理装置 | |
JP6878212B2 (ja) | サセプタ、cvd装置及びエピタキシャルウェハの製造方法 | |
JP6278264B2 (ja) | シリコン部材及びシリコン部材の製造方法 | |
JP5517354B2 (ja) | シリコンウェーハの熱処理方法 | |
TW200919554A (en) | Heat treatment jig for wafer and vertical heat treatment boat provided with the jig | |
JP5527166B2 (ja) | 加熱装置および気相成長装置 | |
KR102105367B1 (ko) | 열처리방법 | |
JP2005328008A (ja) | 半導体ウェーハの熱処理用縦型ボート及び熱処理方法 | |
JP2005340597A (ja) | シリコンウェーハ熱処理用ボート | |
JP2011168425A (ja) | 炭化珪素原料の製造方法及びそれを用いた炭化珪素単結晶の製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20111216 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20130829 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130903 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20131101 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20131122 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20131205 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5440901 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |