JP4058893B2

JP4058893B2 - シリコンボートの製造方法及びシリコンボート

Info

Publication number: JP4058893B2
Application number: JP2000258151A
Authority: JP
Inventors: 孝明塩多; 嘉久野々垣; 嘉信中田
Original assignee: Sumco Corp
Current assignee: Sumco Corp
Priority date: 2000-08-28
Filing date: 2000-08-28
Publication date: 2008-03-12
Anticipated expiration: 2020-08-28
Also published as: JP2002076100A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水素アニール等の熱処理をシリコンウェーハ等に施す際にウェーハを支持するために用いられるシリコンボートに関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイス等のプロセスで行われているシリコンウェーハ等の熱処理（例えば、水素アニール処理等の還元性雰囲気における熱処理）において、強度や汚染等の観点からシリコン製のボート（以下、シリコンボートと称する）がウェーハを支持する治具として使用されている。
このシリコンボートを作製するには、シリコン材料が硬い材料であるため、ダイヤモンド砥粒を固めたブレードを回転させてシリコン材料に当てることによる切削加工で成形を行っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記シリコンボートの製造方法では、以下のような課題が残されている。すなわち、シリコンボートを切削加工する際に、シリコン材料表面にダメージが入りやすく、熱処理に使用したときに種々の不都合が生じていた。特に、切削時に生じたダメージが水素アニールのような還元性雰囲気でエッチングされてパーティクルを発生させることがあり、このようなダメージに起因したパーティクルが増加して、熱処理中にウェーハ表面に不良原因となるパーティクルが付着してしまう不都合があった。
【０００４】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、熱処理中にパーティクルが生じ難いシリコンボートの製造方法及びシリコンボートを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。
すなわち、本発明のシリコンボートの製造方法は、水素アニール時の還元性雰囲気による半導体ウェーハの熱処理時に半導体ウェーハを支持するシリコン製のボートの製造方法であって、
機械加工によりシリコン材料をボートの形状に成形する工程と、
前記機械加工で生じた前記シリコン材料の表面のダメージ層に起因する前記熱処理時におけるパーティクルの増加を抑制するように、前記ダメージ層を除去又は薄くする工程とを有し、
前記ダメージ層を除去又は薄くする工程は、前記ダメージ層を除去又は薄くする工程をおこなわなかった場合に比べて、前記熱処理における還元性雰囲気によって発生し前記半導体ウェーハに付着するパーティクル数が６．６／１１．４〜３．３／８．９の範囲に減少されるように、化学的エッチング又は化学的機械的研磨により前記シリコン材料の表面から３０μｍの深さだけ除去することを特徴とする。
本発明は、水素アニール時の還元性雰囲気による半導体ウェーハの熱処理時に半導体ウェーハを支持するシリコン製のボートの製造方法であって、
機械加工によりシリコン材料をボートの形状に成形する工程と、
前記機械加工で生じた前記シリコン材料の表面のダメージ層に起因する前記熱処理時におけるパーティクルの増加を抑制するように、前記ダメージ層を除去又は薄くする工程とを有し、
前記ボートの形状に成形する工程及び前記ダメージ層を除去又は薄くする工程は、ダイヤモンド砥粒を固めたブレードを回転させながら前記シリコン材料に当接させることにより行い、
前記ダメージ層を除去又は薄くする工程は、前記機械加工に使用されたブレードよりも小さいダイヤモンド砥粒のブレードによる研磨加工を行い、前記ダメージ層を除去又は薄くする工程をおこなわなかった場合に比べて、前記熱処理における還元性雰囲気によって発生し前記半導体ウェーハに付着するパーティクル数が６．６／１１．４〜３．３／８．９の範囲に減少されるように、前記ブレードのダイヤモンド砥粒を段階的に小さくしながら行って前記シリコン材料の表面から３０μｍの深さだけ除去することを特徴とする。
本発明は、上記のいずれか記載のシリコンボートの製造方法において、
前記ボートが、半導体ウェーハを複数枚載置可能とされるバッチ式の縦型熱処理炉におけるシリコンボートである。
本発明は、上記のいずれかに記載のシリコンボートの製造方法により作製されたシリコンボートであって、
上下に対向して設けられた天板部材及び底板部と、該天板部材と該底板部材との間に複数本互いに平行して上下方向に架設された棒状の支持部材とを備え、各支持部材には、半導体ウェーハの周辺部を挿入可能で半導体ウェーハを水平状態に支持するための支持溝が複数互いに上下方向に間隔を空けて形成されていることを特徴とする。
本発明は、半導体ウェーハの熱処理時に半導体ウェーハを支持するシリコン製のボートの製造方法であって、機械加工によりシリコン材料をボートの形状に成形する工程と、前記機械加工で生じた前記シリコン材料の表面のダメージ層を除去又は薄くする工程とを有することを特徴とする。
【０００６】
このシリコンボートの製造方法では、機械加工で生じたシリコン材料の表面のダメージ層を除去又は薄くするので、表面にダメージ層がなく、又は表面のダメージ層が少なくなり、ダメージに起因するパーティクルの増加を抑制することができると共に、ダメージ層だけが除去されることから寸法精度を悪化させることもない。
【０００７】
また、本発明のシリコンボートの製造方法は、前記ダメージ層を除去又は薄くする工程において、予め調べた前記機械加工で生じるダメージ層の深さに基づいて行うことが好ましい。すなわち、予め調べた機械加工で生じるダメージ層の深さに基づいて除去する深さを決定することにより、正確にダメージ層だけを除去でき、必要最小限の除去量により寸法精度を良好に維持することができる。
【０００８】
また、本発明のシリコンボートの製造方法は、前記ダメージ層を除去又は薄くする工程において、前記シリコン材料の表面から３０μｍの深さだけ除去することが好ましい。すなわち、ダイヤモンド砥粒のブレードにより切削加工されたシリコンボードでは、通常表面から３０μｍ以内の深さでダメージが発生することから、表面から３０μｍの深さだけ除去することにより、ダメージ層を確実に除去することができる。
【０００９】
また、本発明のシリコンボートの製造方法は、前記ダメージ層を除去又は薄くする工程において、化学的エッチング又は化学的機械的研磨で行うことが好ましい。すなわち、ダメージ層を機械加工で除去した場合、砥粒サイズを小さく設定しても少なからずダメージが残ってしまうのに対し、化学的エッチングや化学的機械的研磨によりダメージ層を除去すれば、パーティクル発生の起因となるダメージが除去時にほとんど生じない。
【００１０】
また、本発明のシリコンボートの製造方法は、前記ボートの形状に成形する工程及び前記ダメージ層を除去又は薄くする工程は、ダイヤモンド砥粒を固めたブレードを回転させながら前記シリコン材料に当接させることにより行い、前記ダメージ層を除去又は薄くする工程は、前記機械加工に使用されたブレードよりも小さいダイヤモンド砥粒のブレードによる研磨加工を行い、このブレードのダイヤモンド砥粒を段階的に小さくしながら行う技術を採用してもよい。すなわち、このシリコンボートの製造方法では、ダイヤモンド砥粒を段階的に小さくしながら研磨加工を行うので、成形のための切削加工後に、ブレードを交換するだけの簡易的な作業で、続けてダメージ層を除去又は薄くすることができる。
【００１１】
また、本発明のシリコンボートは、半導体ウェーハの熱処理時に半導体ウェーハを支持するシリコン製のボートであって、上記本発明のシリコンボートの製造方法により作製されていることを特徴とする。すなわち、このシリコンボートでは、熱処理中に切削加工時のダメージに起因するパーティクルの発生がほとんど無いので、このボートを用いれば、パーティクル付着による不良発生を防ぐことができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るシリコンボートの製造方法及びシリコンボートの一実施形態を、図１及び図２を参照しながら説明する。
図１にあって、符号１はシリコンボート、２は天板部材、３は底板部材、４は支持部材を示している。
【００１３】
図１は、本発明のシリコンボート１を示すものであり、図２は、シリコンボート１を用いたバッチ式の縦型熱処理炉を示すものである。
シリコンボート１は、図１及び図２に示すように、シリコンウェーハ（半導体ウェーハ）Ｗを複数枚載置可能になっており、シリコン材料（ポリシリコン）で形成された各部材を組み立てて構成されている。
【００１４】
このシリコンボート１は、上下に対向して設けられた天板部材２及び底板部材３と、天板部材２と底板部材３との間に複数本互いに平行して上下方向に架設された棒状の支持部材４とを備えている。各支持部材４には、シリコンウェーハＷの周辺部を挿入可能でシリコンウェーハＷを水平状態に支持するための支持溝４ａが複数互いに上下方向に間隔を空けて形成されている。
【００１５】
シリコンボート１を用いる熱処理炉は、例えば図２に示すように、シリコンボート１を下方から内部に挿入可能な円筒状の石英反応管５と、該石英反応管５の周囲を覆うように配置され石英反応管５内のシリコンウェーハＷを加熱するヒータ６と、石英反応管５内に接続されて水素ガス等を供給するガス供給源７と、シリコンボート１を支持すると共に上下動させて石英反応管５に挿入及び石英反応管５下方に抜き出すエレベータ機構８とを備えている。
【００１６】
すなわち、この熱処理炉により、例えばシリコンウェーハＷの水素アニール処理を行う場合、まず、シリコンボート１にシリコンウェーハＷを載置し、これをエレベータ機構８により上昇させて石英反応管５内に挿入し配置する。
そして、ヒータ６により所定の温度まで石英反応管５内を加熱するとともに、ガス供給源７から水素ガスを石英反応管５内に供給して水素雰囲気（還元性雰囲気）とし、所定時間だけシリコンウェーハＷを熱処理することにより行われる。
【００１７】
上記シリコンボート１を製造するには、まずシリコンボート１を構成する上記の各部材を、ダイヤモンド砥粒のブレードによりシリコン材料を切削加工（機械加工）して成形する。次に、切削時に生じた上記各部材の表面のダメージ層を、部材の組み立て前又は組み立て後にフッ硝酸（例えば、ＨＦ／ＨＮＯ₃＝１／１０）又はアルカリ系エッチャント（例えば、ＫＯＨ等）による化学的エッチングで除去又は薄くする。このとき、予め別のシリコン材料の部材に対して同様の切削加工を行い、この際に生じたダメージ層の深さを調べておき、この深さを表面の除去量として設定しておく。
【００１８】
このように本実施形態では、切削加工で生じたシリコン材料表面のダメージ層を化学的エッチングにより除去するので、表面にダメージ層がなく、ダメージに起因するパーティクルの増加を抑制することができると共に、ダメージ層だけが除去されることから寸法精度を悪化させることもない。
また、予め調べた切削加工で生じるダメージ層の深さに基づいて除去する深さを決定することにより、正確にダメージ層だけを除去でき、必要最小限の除去量により寸法精度を良好に維持することができる。
なお、表面からの深さ３０μｍを、表面の除去量として設定しておいてもよい。すなわち、ダイヤモンド砥粒のブレードによる切削加工で生じたダメージ層Ｄは、図３に示すように、通常表面から３０μｍ以内であるので、ダメージ層Ｄを確実に除去することができる。
【００１９】
【実施例】
本実施形態の製造方法で作製したシリコンボート１を用いて上記熱処理炉によって水素アニールを行ったシリコンウェーハＷ表面に付着していたパーティクルレベルを調べた結果を、表１に示す。なお、比較のため、従来のシリコンボートを用いて同様に水素アニールを行った場合のシリコンウェーハ表面に付着したパーティクルレベルを調べた結果を表２に示す。なお、パーティクルレベルは、粒径が０．２μｍを越えるものと０．３μｍを越えるものとについて調べ、その際に検出された付着パーティクル数（ウェーハ１枚中）を表１、２に示している。
【００２０】
【表１】

【表２】

【００２１】
表１、２からわかるように、本実施形態によるシリコンボート１を採用した場合は、従来のシリコンボートに比べて、粒径が０．２μｍを越えるもの及び０．３μｍを越えるもののいずれの場合も平均付着パーティクル数が大幅に減少している。
また、本実施形態によるシリコンボート１のメンテナンスに至るまでの平均使用時間を調べた結果、従来例のものと比較すると大幅に使用時間が延びていることがわかった。
【００２２】
なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
上記実施形態では、化学的エッチングによりダメージ層を除去したが、化学的機械的研磨により除去しても構わない。この場合でも、化学的エッチングと同様に除去時に機械的ダメージを与えないと共に、高い寸法精度を得ることができる。
【００２３】
また、上記実施形態では、化学的エッチングによりダメージ層を除去したが、ボートを成形する切削加工に使用されたブレードよりも小さいダイヤモンド砥粒のブレードによって表面の研磨加工を行い、ダメージ層を除去又は薄くしても構わない。なお、この場合、このブレードのダイヤモンド砥粒を段階的に小さくしながら（目の細かいものに交換しながら）行うことにより、ブレードの交換作業だけで、ダメージ層をほとんど無視できる程度に除去すること、又は薄くすることができ、上記化学的エッチングによるダメージ層除去を不要にし、又は少ない量（３μｍ未満）に低減することが可能になる。
【００２４】
【発明の効果】
本発明によれば、以下の効果を奏する。
本発明のシリコンボートの製造方法によれば、機械加工で生じたシリコン材料の表面のダメージ層を除去又は薄くするので、表面にダメージ層がなく、又は表面のダメージ層が少なくなり、ダメージに起因するパーティクルの増加を抑制することができると共に、ダメージ層だけが除去されることから寸法精度を悪化させることもなく、良好な熱処理が可能なボートを得ることができる。
【００２５】
また、本発明のシリコンボートによれば、上記本発明のシリコンボートの製造方法により作製されているので、熱処理中に加工時のダメージに起因するパーティクルの発生がほとんど無く、パーティクル付着による不良発生を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るシリコンボートの製造方法及びシリコンボートの一実施形態におけるシリコンボートを示す全体斜視図である。
【図２】本発明に係るシリコンボートの製造方法及びシリコンボートの一実施形態における熱処理炉を示す概略的な断面図である。
【図３】本発明に係るシリコンボートの製造方法及びシリコンボートの一実施形態における機械加工後の表面近傍の断面を模式的に示す説明図である。
【符号の説明】
１シリコンボート
Ｄダメージ層
Ｗシリコンウェーハ（半導体ウェーハ）

Claims

水素アニール時の還元性雰囲気による半導体ウェーハの熱処理時に半導体ウェーハを支持するシリコン製のボートの製造方法であって、
機械加工によりシリコン材料をボートの形状に成形する工程と、
前記機械加工で生じた前記シリコン材料の表面のダメージ層に起因する前記熱処理時におけるパーティクルの増加を抑制するように、前記ダメージ層を除去又は薄くする工程とを有し、
前記ダメージ層を除去又は薄くする工程は、前記ダメージ層を除去又は薄くする工程をおこなわなかった場合に比べて、前記熱処理における還元性雰囲気によって発生し前記半導体ウェーハに付着するパーティクル数が６．６／１１．４〜３．３／８．９の範囲に減少されるように、化学的エッチング又は化学的機械的研磨により前記シリコン材料の表面から３０μｍの深さだけ除去することを特徴とするシリコンボートの製造方法。
水素アニール時の還元性雰囲気による半導体ウェーハの熱処理時に半導体ウェーハを支持するシリコン製のボートの製造方法であって、
機械加工によりシリコン材料をボートの形状に成形する工程と、
前記機械加工で生じた前記シリコン材料の表面のダメージ層に起因する前記熱処理時におけるパーティクルの増加を抑制するように、前記ダメージ層を除去又は薄くする工程とを有し、
前記ボートの形状に成形する工程及び前記ダメージ層を除去又は薄くする工程は、ダイヤモンド砥粒を固めたブレードを回転させながら前記シリコン材料に当接させることにより行い、
前記ダメージ層を除去又は薄くする工程は、前記機械加工に使用されたブレードよりも小さいダイヤモンド砥粒のブレードによる研磨加工を行い、前記ダメージ層を除去又は薄くする工程をおこなわなかった場合に比べて、前記熱処理における還元性雰囲気によって発生し前記半導体ウェーハに付着するパーティクル数が６．６／１１．４〜３．３／８．９の範囲に減少されるように、前記ブレードのダイヤモンド砥粒を段階的に小さくしながら行って前記シリコン材料の表面から３０μｍの深さだけ除去することを特徴とするシリコンボートの製造方法。
請求項１または２に記載のシリコンボートの製造方法において、
前記ボートが、半導体ウェーハを複数枚載置可能とされるバッチ式の縦型熱処理炉におけるシリコンボートであることを特徴とするシリコンボートの製造方法。
請求項１から３のいずれかに記載の製造方法により作製されたシリコンボートであって、
上下に対向して設けられた天板部材及び底板部と、該天板部材と該底板部材との間に複数本互いに平行して上下方向に架設された棒状の支持部材とを備え、各支持部材には、半導体ウェーハの周辺部を挿入可能で半導体ウェーハを水平状態に支持するための支持溝が複数互いに上下方向に間隔を空けて形成されていることを特徴とするシリコンボート。