TWI471970B - A wafer-supporting jig and a method for manufacturing a crystal tube for a vertical type heat treatment and a wafer support - Google Patents

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Description

晶圓支撑治具及具備此治具之縱型熱處理用晶舟以及晶圓支撐治具的製造方法
本發明主要是關於一種熱處理半導體晶圓等的被處理晶圓時所使用的晶圓支撐治具以及具備此治具之縱型熱處理用晶舟，特別是關於熱處理時，可抑制被處理晶圓發生滑移差排之晶圓支撐治具以及具備此治具之縱型熱處理用晶舟。
使用半導體單結晶晶圓，例如矽晶圓來製作元件時，從晶圓的加工製程至元件形成製程為止，經過許多製程，其中的一種是熱處理製程。熱處理製程是以在晶圓表層形成無缺陷層、吸氣(gettering)、結晶化、氧化膜形成、不純物擴散等作為目的，而進行的重要製程。
如此的熱處理製程，例如，氧化或不純物擴散所使用的擴散爐(氧化、擴散裝置)，隨著晶圓的大口徑化，主要是採用縱型的熱處理爐，用以將多數片晶圓依規定間隔隔開且在水平支撐的狀態進行熱處理。而且，在使用縱型熱處理爐來熱處理晶圓時，為了安置多數片晶圓，是使用縱型熱處理用晶舟(以下有時僅簡稱為晶舟)。
第4圖是表示先前通常的縱型熱處理用晶舟210的概略。一對板狀構件(亦稱為連結構件、或頂板與底板)216，連結在4根支柱(桿)214的兩端部。在各支柱214上， 形成有多數條槽211，各槽211間的凸部是具有作為晶圓的支撐部212之作用。在熱處理被處理晶圓(以下有時僅簡稱為晶圓)時，是如第5圖(A)的俯視圖、第5圖(B)的前視圖所示，利用將晶圓W的外周部載置在形成於各支柱214的相同高度處之支撐部212，可將晶圓W水平地支撐。
第6圖是表示縱型熱處理爐的一個例子的概略圖。在已搬入縱型熱處理爐220的反應室222內部之熱處理用晶舟210，水平地支撐著多數片晶圓W。在熱處理時，晶圓W是藉由設置在反應室周圍之加熱器224而被加熱。在熱處理中，氣體經由氣體導入管226而被導入反應室222內，且從上方往下方流動而從氣體排氣管228排出外部。所使用的氣體是依熱處理的目的而相異，但主要是使用氫、氮、氧、氬等。不純物擴散時，這些氣體是作為不純物化合物氣體的載氣來使用。
在縱型熱處理晶舟210中的晶圓支撐部212，能夠採用各種形狀，第7圖(A)、(B)分別表示一個例子。(A)是利用在半圓柱狀的支柱241上設置凹狀的槽(溝)211，來形成半圓形的支撐部212而成。另一方面，(B)是在寬度大的角柱形狀的支柱215上設置凹狀槽211，並形成長方形的支撐部213，用以支撐在比(A)之物更接近晶圓W中心的位置。另外，亦有使槽形狀成為圓弧狀之物、或成為鉤狀之物等等。
進而，可舉出一種支撐形態，其並非以這些支撐部212、213直接支撐晶圓W，而是先將晶圓支撐治具可裝卸地設置在各支撐部212、213上，然後將晶圓W載置於此晶圓支撐治具上來進行支撐。
在此敘述如此地與被處理晶圓直接接觸地支撐的晶圓支撐治具(或者支撐部)與晶圓的接觸面(支撐面)。
在日本專利公開公報特開平9-283455號中，記載這：為了抑制滑動，將此支撐面的表面粗度Ra製成0.5μm以下，以除去因晶圓的本身重量所造成的應力集中的要因。
另一方面，在日本專利公開公報特開2000-269150號中，記載著：如支撐面太過平滑，則晶圓與晶圓支撐治具部分地固著，因此，將支撐面的表面粗度Ra製成0.3μm以上。
如此，為兼顧防止本身重量應力集中、防止晶圓/晶圓支撐治具的固著，必須調整表面粗度至最適當的領域，以磨削加工、噴砂加工等的方法進行表面粗度的調整。
但是，即使用這樣的方法調整後的晶圓支撐面，如加快熱處理時的升降溫度速度、縮小晶舟的槽節距，而使熱應力要因增強，則無法抑制滑動。此被認為係晶圓與晶圓支撐治具的熱變形的影響。晶圓與晶圓支撐治具之間有摩擦、固著等的情況下，升降溫時，發生妨礙熱變形的應力。如加快升降溫速度、縮小晶舟的槽間距，則熱變形的速度加快，由於晶圓於晶圓支撐治具上滑動等產生的變形緩和 無法追隨(趕上)，因此應力增大而發生滑動。
為了降低此應力，日本專利公報3328763號中記載，將滾動體應用於晶圓支撐治具中，以減低晶圓與晶圓支撐治具之間的摩擦之方法。但是高精度地加工用以載置滾動體的凹部是困難的，而有晶舟的製造成本變高的問題。
因此，本發明者對於晶圓支撐治具的支撐面/晶圓的摩擦、固著性進行努力研究，結果發現：為了降低此摩擦、固著性，晶圓支撐治具的支撐面的偏斜度(Rsk )為重要的因素之一。
在此，敘述此Rsk 。
例如，在藉由磨削等而形成的晶圓支撐治具的支撐面，實際上存在微小的凹凸，其剖面係描繪出振幅曲線。所謂的Rsk ，係表示此振幅曲線是否偏向平均線的上下任一側的參數。
以磨削、噴砂，加工晶圓支撐治具的表面而作成支撐面時，因支撐面發生條痕、凹陷，如第2圖所示，振幅曲線偏向平均線之上的情況較多，Rsk 成為負值。
相對於此，如第3圖所示，支撐面為如劍山般的形狀時，振幅曲線偏向平均線之下，Rsk 成為正值。
而且，本發明者發現：對於先前的藉由噴砂等而形成，其Rsk 成為負值的支撐面的情況，利用將支撐面的Rsk 作 成正值，晶圓與晶圓支撐治具的摩擦、固著性被降低，而能充分地發揮抑制滑移差排的效果。
再者，本發明者發現，如相反地Rsk 過大，則晶圓與晶圓支撐治具的接觸過少，引起本身重量應力集中而發生滑動。亦即，Rsk 有最適當領域的存在。
另外，關於Rsk 的調整，本發明者發現以下的情事。
Rsk 係可故意地在支撐面形成突起狀物，藉由控制此突起狀物的密度與高度而調整。Rsk 值係隨著突起狀物的密度減少、或者隨著突起狀物增高而增大，因此，調整突起狀物的密度、高度以獲得最適當的Rsk 值。
而且，此突起狀物的大小分布的調整亦有必要。如有極端大於其他突起狀物的突起狀物存在，則此要因將引起本身重量應力集中，因此，必須無極端大的突起狀物，使較大的突起狀物的高度一致，並以適度的密度配置。
本發明係有鑑於上述本發明者發現的問題點而開發出來，其目的係提供一種晶圓支撐治具及具備此治具的縱型熱處理用晶舟、以及晶圓支撐治具的製造方法，藉由縱型熱處理爐熱處理半導體晶圓等的被處理晶圓時，可降低晶圓支撐治具的支撐面/晶圓的摩擦、固著性，且支撐面的突起狀物的大小分布適當，可抑制滑移差排的發生。
為了達成上述目的，本發明係提供一種晶圓支撐治具，是至少具有在熱處理時用以載置支撐被處理晶圓之支撐面的形態之晶圓支撐治具，其支撐上述被處理晶圓的支撐面的偏斜度Rsk 係0<Rsk <10，並且上述支撐面全域中 無高度30μ m以上的突起狀物，且於任意的1mm2 內，具有100 個以上105 個以下的高度2μ m以上而未滿30μ m的突起狀物。
如此，若是至少具有在熱處理時用以載置支撐被處理晶圓之支撐面的形態之晶圓支撐治具，其支撐上述被處理晶圓之支撐面的偏斜度Rsk 係0<Rsk <10，則可降低在支撐面的晶圓支撐治具與被處理晶圓的摩擦、固著性，可有效地抑制以此為起因的滑移差排的發生。
再者，因支撐面全域中無高度30μ m以上的突起狀物，且於任意的1mm2 內，具有100 個以上105 個以下的高度2μ m以上而未滿30μ m的突起狀物，也沒有較其他突起狀物極端大的突起狀物的存在，具有適當的高度與密度的突起狀物，其結果，可防止由於載置的被處理晶圓的本身重量所引起的應力集中，再者，可防止以此應力集中為起因的滑移差排的發生。另外，因具有如此的適當的高度與密度的突起狀物，可調整Rsk 於上述範圍。
此時，在上述支撐面具有突起狀物之晶圓支撐治具，係在能以蝕刻液蝕刻的基材中，分散添加將成為突起狀物的粒子而成；上述突起狀物，較佳為：係以上述蝕刻液蝕刻上述基材，在支撐面，由上述分散添加的粒子所形成。
若為如此的晶圓支撐治具，則以蝕刻液蝕刻基材，藉由分散添加在基材中的粒子，可均勻且容易地於支撐面形成突起狀物。
此時，能以上述蝕刻液蝕刻的基材係石英，上述分散 添加的粒子可為碳化矽或矽。
而且，可蝕刻上述基材的蝕刻液係可為含有氫氟酸之溶液。
另外，能以上述蝕刻液蝕刻的基材係矽，上述分散添加的粒子可為碳化矽，可蝕刻該基材的蝕刻液係可為含有氫氟酸與硝酸之溶液。
基材、基材中分散添加的粒子、蝕刻液，如為上述者，則可容易地於晶圓支撐治具的支撐面形成預定的突起狀物。
另外，在上述支撐面具有突起狀物之晶圓支撐治具，較佳為：熱處理多結晶體，而於該支撐面形成有上述突起狀物而成者。
如此，若是熱處理多結晶體，而於該支撐面形成有上述突起狀物而成者，則可均勻且容易地於晶圓支撐治具的支撐面形成突起狀物。
此時，上述多結晶體的熱處理，可於減壓環境下進行，另外，上述多結晶體的熱處理可於包含惰性氣體的環境、包含氫氣的環境或這些的混合氣體的環境之任一者中進行。
如此，若多結晶體的熱處理於減壓環境下進行，或者，於包含惰性氣體的環境、包含氫氣的環境或這些的混合氣體的環境之任一者中進行，則可於晶圓支撐治具的支撐面，效率良好地形成預定的突起狀物。
而且，上述要被熱處理的多結晶體，可為矽或碳化矽的多結晶體。
如此，要被熱處理的多結晶體若為矽或碳化矽的多結晶體，則可容易地於支撐面形成突起狀物。
另外，本發明提供一種縱型熱處理用晶舟，其係具備上述晶圓支撐治具之形態的縱型熱處理用晶舟，其特徵為：至少具有複數根支柱、以及連結於各支柱的兩端部之一對板狀構件；在上述各支柱，形成用以水平地支撐上述被處理晶圓之複數個支撐部；分別載置支撐一片上述被處理晶圓之上述晶圓支撐治具，係可裝卸地裝設於該複數個支撐部上。
若為如此的縱型熱處理用晶舟，分別載置支撐上述被處理晶圓之上述晶圓支撐治具，係可裝卸地裝設於用以水平地支撐被處理晶圓之複數支撐部上，因此，可降低晶圓支撐治具與被處理晶圓的摩擦、固著性，可有效地抑制滑移差排的發生。
再者，支撐面中，晶圓支撐治具的支撐面也沒有較其他突起狀物極端大的突起狀物的存在，具有適當的高度與密度的突起狀物，因此，可有效地防止由於被處理晶圓的本身重量所引起的應力集中，進而防止滑移差排的發生。
另外，本發明提供一種晶圓支撐治具的製造方法，其係用以製造在熱處理時以支撐面載置支撐被處理晶圓之晶圓支撐治具之形態的製造方法，其特徵為：在上述晶圓支撐治具的基材中，分散添加將成為突起狀物的粒子，以蝕 刻液蝕刻上述基材，在上述支撐面，以上述分散添加的粒子來形成突起狀物；上述支撐面的偏斜度Rsk 係0<Rsk <10，並且上述支撐面全域中無高度30μ m以上的突起狀物，且於任意的1mm2 內，具有100 個以上105 個以下的高度2μ m以上而未滿30μ m的突起狀物。
若為如此的晶圓支撐治具的製造方法，在晶圓支撐治具的基材中分散添加將成為突起狀物的粒子，以蝕刻液蝕刻基材，而藉由分散添加的粒子於支撐面形成突起狀物，因此，可均勻且容易地於支撐面形成突起狀物。
而且，由於可製造出一種晶圓支撐治具，其支撐面的偏斜度Rsk 係0<Rsk <10，支撐面全域中無高度30μ m以上的突起狀物，且於任意的1mm2 內，具有100 個以上105 個以下的高度2μ m以上而未滿30μ m的突起狀物。因此，可得到一種晶圓支撐治具，能降低晶圓支撐治具與被處理晶圓的摩擦、固著性，有效地抑制滑移差排的發生；另外，可防止由於載置的被處理晶圓的本身重量所引起的應力集中，進而可防止以此應力集中為起因的滑移差排的發生。
並且，若為此製造方法，則在製造後突起狀物的脫離極少，可防止發生微粒子污染。
此時，以上述蝕刻液蝕刻的基材可設為石英，該分散添加的粒子可設為碳化矽或矽，而可蝕刻該基材的蝕刻液係可設為含有氫氟酸之溶液。
另外，以上述蝕刻液蝕刻的基材可設為矽，該分散添加的粒子可設為碳化矽，而可蝕刻上述基材的蝕刻液係可 設為含有氫氟酸與硝酸之溶液。
基材、基材中分散添加的粒子、蝕刻液，如為上述者，藉此，可容易地於晶圓支撐治具的支撐面形成預定的突起狀物。
另外，本發明提供一種晶圓支撐治具的製造方法，其係用以製造在熱處理時以支撐面載置支撐被處理晶圓之晶圓支撐治具之形態的製造方法，其特徵為：熱處理將成為上述晶圓支撐治具的基材之多結晶體，而在上述支撐面形成突起狀物；上述支撐面的偏斜度Rsk 係0<Rsk <10，並且上述支撐面全域中無高度30μ m以上的突起狀物，且於任意的1mm2 內，具有100 個以上105 個以下的高度2μ m以上而未滿30μ m的突起狀物。
若為如此的晶圓支撐治具的製造方法，熱處理將成為上述晶圓支撐治具的基材，而於上述支撐面形成突起狀物，因此，可均勻且容易地於支撐面形成突起狀物。
而且，由於可製造出一種晶圓支撐治具，其支撐面的偏斜度Rsk 係0<Rsk <10，該支撐面全域中無高度30μ m以上的突起狀物，且於任意的1mm2 內，具有100 個以上105 個以下的高度0μ m以上而未滿30μ m的突起狀物。因此，可得到一種晶圓支撐治具，能降低晶圓支撐治具與被處理晶圓的摩擦、固著性，有效地抑制滑移差排的發生；另外，可防止載置的被處理晶圓的本身重量引起的應力集中，進而可防止以此應力集中為起因的滑移差排的發生的晶圓支撐治具。
另外，可防止由於突起狀物脫離所造成的微粒子污染。
此時，上述多結晶體的熱處理，可於減壓環境下進行；另外，上述多結晶體的熱處理可於包含惰性氣體的環境、包含氫氣的環境或這些的混合氣體的環境之任一者中進行。
如此，若多結晶體的熱處理於減壓環境下進行，或者，於包含惰性氣體的環境、包含氫氣的環境或這些的混合氣體的環境之任一者中進行，則可於晶圓支撐治具的支撐面，效率良好地形成預定的突起狀物。
而且，上述要進行熱處理的多結晶體，可設為矽或碳化矽的多結晶體。
如此，若要進行熱處理的多結晶體設為矽或碳化矽的多結晶體，則可容易地於支撐面形成突起狀物。
再者，本發明提供一種晶圓支撐治具的製造方法，其係用以製造在熱處理時以支撐面載置支撐被處理晶圓之晶圓支撐治具之形態的製造方法，其特徵為：在上述晶圓支撐治具的基材中，分散添加將成為突起狀物的粒子，以蝕刻液蝕刻上述基材，在上述該支撐面，以上述分散添加的粒子來形成突起狀物；或者，熱處理將成為上述晶圓支撐治具的基材之多結晶體，而在上述支撐面形成突起狀物，來製造在上述支撐面具有突起狀物之晶圓支撐治具。
若為如此的晶圓支撐治具的製造方法，在晶圓支撐治具的基材中分散添加將成為突起狀物的粒子，以蝕刻液蝕刻基材，在支撐面，以分散添加的粒子來形成突起狀物； 或者，熱處理將成為晶圓支撐治具的基材之多結晶體，而在支撐面形成突起狀物，因此，可均勻且容易製造出一種在支撐面形成有預定的突起狀物之晶圓支撐治具。
若為本發明的晶圓支撐治具、縱型熱處理用晶舟，則可降低與被載置於支撐面上的被處理晶圓的摩擦、固著性，另外，可防止由於被處理晶圓的本身重量所造成的應力集中的發生，進而可有效地防止於被處理晶圓發生滑移差排。
另外，若為本發明的晶圓支撐治具的製造方法，則可均勻且容易地於支撐面形成突起狀物，得到一種可有效地防止如上所述的滑移差排的發生的晶圓支撐治具，且形成於支撐面的突起狀物難以脫離，可抑制微粒子污染的發生。
以下，參照圖式，詳細說明本發明的晶圓支撐治具及具備此治具之縱型熱處理用晶舟以及晶圓支撐治具的製造方法，但本發明並不限定於此。
第1圖係概略表示本發明的晶圓支撐治具及具備此治具之縱型熱處理用晶舟的一例。
此縱型熱處理用晶舟1，具有4根支柱4、及連結各支柱4的兩端部之一對板狀構件6。在各支柱4，分別於高度相同的位置，等間隔地形成複數槽(溝)7，槽7之間的凸部係作為半導體晶圓的支撐部2。而且，在本發明的縱型熱處理用晶舟1中，各支柱4的支撐部2是可裝卸地裝設 有本發明的晶圓支撐治具3。熱處理晶圓時，分別於裝設在各支柱4的相同高度的支撐部2處之晶圓支撐治具3上，載置一片晶圓。
又，除了晶圓支撐治具3以外，例如可為與先前相同者而無特別限定。
在此，更詳細地描述晶圓支撐治具3。
本發明者對於晶圓支撐治具的支撐面進行努力研究的結果，首先，關於支撐面的表面粗度，發現以下情事。
首先，若描述先前的晶圓支撐治具，則如上所述，其支撐面係磨削、噴砂加工而成者，形成有條痕、凹陷。因此，如此的先前的支撐面中，如第2圖所示，偏斜度Rsk 成為負值。此時，晶圓支撐治具與其載置支撐的被處理晶圓之間的摩擦、固著性較大。
一般而言，熱處理被處理晶圓時，例如，若升降熱處理溫度，則被處理晶圓發生熱變形，但是此時，有被處理晶圓於晶圓支撐治具上滑動等產生的變形緩和無法追隨(趕上)的情況。亦即，在被處理晶圓上會發生妨礙熱變形的應力，而發生滑移差排等。
如為先前的晶圓支撐治具，則被處理晶圓/晶圓支撐治具間的摩擦、固著性大而滑動不良，其結果，容易發生滑移差排。
因此，本發明者更詳細研究關於支撐面的Rsk 的結果，發現如本發明的晶圓支撐治具3般地，其支撐面11中的Rsk 大於0，亦即為正值，則被處理晶圓/晶圓支撐 治具間的摩擦、固著性，相較於先前，可顯著地降低。因此，藉由如此的本發明的晶圓支撐治具3，可有效地防止以被處理晶圓/晶圓支撐治具間的摩擦、固著為起因的滑移差排的發生。
另一方面，若支撐面11中的Rsk 過大，亦即10以上時，則被處理晶圓與晶圓支撐治具的接觸過少，引起由本身重量所造成的應力集中，發生滑移差排。因此，必須使Rsk 小於10。
依以上說明，本發明的晶圓支撐治具3的支撐面11中的Rsk 值的範圍係0<Rsk <10。
如此，因支撐面11的Rsk 位於適當的範圍內，可顯著地抑制被處理晶圓/晶圓支撐治具間的摩擦、固著性，或者因被處理晶圓與晶圓支撐治具的接觸範圍小而造成的滑移差排的發生。藉此，可改善熱處理後的被處理晶圓的品質，可提高良率。
又，求取Rsk 時，例如，可使用表面形狀粗度測定器(Taylor Hobson公司製的觸針式表面粗度測定器)。
在此，參照第8圖，說明藉由表面形狀．粗度測定器，測定被測定對象物(工作件)的表面形狀的測定方法的概略。如第8圖(A)的側視圖與第8圖(B)的俯視圖所示，係使測定部的針接觸於平台上的工作件表面來進行計測，而藉由向X軸方向移動測定部，可得到工作件的表面的剖面曲線(二次元模式)。另外，再藉由將平台向Y軸方向移動，可得到工作件表面全領域的三次元曲面(三次元模 式)。
Rsk 的測定，首先，例如以解析能力1μ m(於X軸方向連續地測定，但間隔1μ m地讀取資料)，測定30mm(工作件的長度)而得到剖面曲線。所得的剖面曲線以截止波長2.5mm濾波(除去2.5mm以上的波長成分)，得到粗度曲線。由此粗度曲線可求取Rsk ，其計算方法係規定於日本工業規格JIS B0601：2001。
又，表面粗度Ra亦相同地可先測定粗度曲線，然後藉由上述規定計算出。
另外，本發明的晶圓支撐治具3的支撐面11，其支撐面全域中無高度30μ m以上的突起狀物，且於任意的1mm2 內，具有100 個以上105 個以下的高度20μ m以上而未滿30μ m的突起狀物。
本發明的晶圓支撐治具3中，因支撐面11具有如此的突起狀物，各區域中，無遠比其他突起狀物大的突起狀物的存在，比較大的突起狀物的高度一致，於其區域中，被處理晶圓的本身重量所造成的應力會分散，而可抑制滑移差排的發生。
又，此突起狀物的高度、密度的求取，例如，可利用上述的表面形狀．粗度測定機。
在此，將平台向Y軸方向移動，以三次元模式進行測定。以X-Y軸解析能力2μ m(於X軸方向連續地測定，但間隔2μ m地讀取資料。Y方向係將Y平台步進2μ m地移動)，得到工作件接觸面全域的三次元曲面。所得之三次 元曲面以截止波長2.5mm濾波，得到粗度曲面。求取高出此粗度曲面的平均面高度2μm以上的突起的個數，計算出密度。
而且，此晶圓支撐治具3的材料等並無特別限定，例如可例舉如以下者。
首先，作為第一例，可例舉在蝕刻液(例如包含氫氟酸的溶液)可蝕刻的基材(例如石英)中，分散添加將成為突起狀物的粒子(例如碳化矽或矽)而成的材料，其支撐面11中的突起狀物，係由於基材被蝕刻液蝕刻基材而由分散添加的粒子所形成。
另外，亦可設為：其基材為矽，而分散添加在基材中的粒子為碳化矽，蝕刻液則為包含氫氟酸與硝酸的溶液。
接著，作為第二例，可為：熱處理矽、碳化矽等的多結晶體，而於其支撐面11形成有突起狀物者。此時，上述熱處理係於減壓環境下進行，另外，可例舉於包含惰性氣體的環境、包含氫氣的環境或這些的混合氣體的環境之任一者中進行。
以下，敘述本發明的晶圓支撐治具3的製造方法。
首先，說明上述第一例(利用蝕刻液的情況)。
先準備將成為晶圓支撐治具3的基材中心之矽玻璃粉，將此與水、加熱凝膠化劑也就是纖維素衍生物混合而漿液化。進而，混合添加之後將形成突起狀物的碳化矽粉或矽粉。藉此，可於基材中均勻地分散添加碳化矽粉或矽粉。
又，這些混合物比例並無特別限定，但根據此混合比例，基材中的碳化矽粉或矽粉的比例也跟著變化，將會影響形成於支撐面11的突起狀物的密度等。因此，例如，可藉由反覆地進行實驗，求取適當的混合比例，使突起狀物的密度、高度、支撐面11的Rsk 等位於本發明的範圍內。各粉的大小亦可依其情況決定。
接著，將如上述般地準備的漿液，例如先以10℃以下、1~120分鐘的範圍冷卻後，注入射出缸、或於射出缸內冷卻，然後將該漿液射出成形在已加熱至加熱凝膠化劑的凝膠化溫度以上、150℃以下，具體地，是已加熱至例如70~120℃的溫度的樹脂製或金屬製的成形模具內。然後，將如此而得的矽玻璃成形體脫模、乾燥、脫脂處理、純化處理，再經過燒結。如此的處理可為例如日本專利公開公報特開2006-315910號等所揭示的方法。
亦即，上述脫脂處理係例如於大氣環境下，以300~900℃的溫度保持3~6小時，脫脂處理結束後，放置冷卻至室溫為止。
另外，純化處理係例如於包含氯化氫的環境下，以500~1300℃進行0.5~5小時的處理。利用此純化處理，矽玻璃成型體中的鋁濃度係可為15ppm以下，鐵、鈣、鈉、鉀、以及鋰的各濃度，可分別為1ppm以下，可製成在半導體工業中亦能充分地使用的製品。特別是因鹼金屬、鹼土類金屬被充分地純化，燒結而玻璃化時，可抑制矽玻璃轉移成方矽石，而可抑制製品因裂痕造成破損、缺陷，或因表 面微細的裂痕造成凹凸的發生。
玻璃化的燒結係例如以1200~1700℃的溫度進行5~30分鐘，較佳係於減壓下進行。
之後，施以磨削等，加工成晶圓支撐治具3的形狀。
如此，對於在以石英為主成分的基材中分散添加碳化矽粉或矽粉而成的材料，利用包含氫氟酸溶液之蝕刻液，施以蝕刻處理。
此時，藉由氫氟酸蝕刻以石英為主成分的基材的表面，而另一方面，碳化矽粉或矽粉幾乎未被蝕刻。因此，碳化矽粉或矽粉露出晶圓支撐治具的支撐面11，而形成突起狀物。
又，如日本專利公開公報特開2002-43239號所揭示，於支撐面熔著粉末這樣的習用的突起狀物的形成方法中，粉末難以均勻分散於支撐面，另外，應於熱處理中熔著的粉末脫離，造成微粒子污染被處理晶圓，但如為本發明的晶圓支撐治具的製造方法，則這些情況將難以發生，可均勻地分散形成大小一致的突起狀物，突起狀物的脫離亦極少。
而且，在本發明中，利用調整所添加的碳化矽粉等的粒子大小、量等，便能夠製造出一種晶圓支撐治具，可簡單地形成突起狀物，使其支撐面的偏斜度Rsk 係0<Rsk <10，同時在支撐面全域中無高度30μ m以上的突起狀物，且於任意的1mm2 內，具有100 個以上105 個以下的高度20μ m以上而未滿30μ m的突起狀物。
又，對於基材、分散添加的粒子、及用於基材蝕刻處理的蝕刻液，並無限定，除此以外，例如可分別依序設為：矽、碳化矽、包含氫氟酸以及硝酸的溶液。
可依熱處理的目的、被處理晶圓的種類等，適當地決定晶圓支撐治具3的材料等。
另外，作為第二例(藉由熱處理的情況)，係加工矽或碳化矽的多結晶體而成為晶圓支撐治具3的形狀之後，例如，於減壓環境下，在包含惰性氣體的環境、包含氫氣的環境或這些的混合氣體的環境之任一者中，施以熱處理，藉此可效率良好地於支撐面11上形成突起狀物。而且，可製造出一種晶圓支撐治具3，其支撐面11具有與上述相同範圍的Rsk ，又具有形成相同範圍的高度、密度的突起狀物。
此時的熱處理條件無特別限定，可藉由反覆實驗來加以決定，以獲得上述範圍的Rsk 、突起狀物的高度與密度。例如，不限於減壓環境下，如為上述環境，在常壓下亦可充分地形成突起狀物。另外，相反地，如在減壓下，亦不限定為上述環境，於其他的環境中亦可形成突起狀物。
進而，要進行熱處理的多結晶體，也不限定為矽或碳化矽。能夠適當地選擇合適的多結晶體。
如此，若根據熱處理多結晶體的方法，便能夠以單一種構件來形成晶圓支撐治具，相較於利用2種類以上的構件來進行製造的情況，不但簡便且能使潔淨度變高。
又，在此係敘述第1圖所示形態的晶圓支撐治具3， 但只要於熱處理時，具有用以載置支撐被處理晶圓的支撐面11即可，晶圓支撐治具3的形狀並無特別限定。製造方法也只要是藉由蝕刻處理、熱處理等來形成突起狀物而可獲得上述範圍的Rsk 、突起狀物的高度、密度即可，成形方法等，可對應晶圓支撐治具3的形狀等，視其情況適當地決定。
例如，晶圓支撐治具3可作成環狀。
(實施例1：樣品A~E)
於混合矽玻璃粉、水、甲基纖維素而成的漿液中，混入碳化矽粉，藉由模具射出成形、脫模、乾燥、脫脂、純化、燒結、磨削，製作出如第1圖所示的晶圓支撐治具(長度30mm)。
碳化矽粉中，使用尺寸頻度分布中最大頻度尺寸為8μm、最大尺寸為24μm以下、最小尺寸3μm以上者，改變混合比例，準備五種材料。
磨削後，以10% HF蝕刻4小時，使碳化矽粒露出表面，製作出Rsk 相異的晶圓支撐治具。
以表面形狀．粗度測定機，測定各晶圓支撐治具的Ra值、Rsk 值、突起狀物密度的結果，係表示於第1表。另外，從任一晶圓支撐治具，皆未檢出高度30μm以上的突起狀物。又，第1表的突起狀物的密度，係以表面形狀．粗度測定機三次元測定支撐面全域時，與粗度曲面中的平均面之高度差為2μm以上而未滿30μm的突起狀物的測 定結果。
將此石英製的晶圓支撐治具設置於如第1圖所示的溝間距(節距)7.5mm的晶舟，載置直徑300mm矽晶圓，進行1200℃、1小時的熱處理後的結果，以X射線起伏圖評價而得的滑度(slip level)，係如第1表所示。
先前技術中，為防止固著等造成的滑移差排的發生，Ra必須為0.3μm以上，但如第1表所示可知，如本發明般地，在支撐面上，0<Rsk <10、支撐面全域中無高度30μm以上的突起狀物、且任意1mm2 內具有100 個以上105 個以下高度2μm以上而未滿30μm的突起狀物，則即使Ra係0.08~0.29μm之較小的值，任一樣品A~E亦可自 由滑動。
(比較例1：樣品F~H)
製作未混合碳化矽的石英製的晶圓支撐治具。準備表面粗度相異的二種，其一係在磨削加工後進行蝕刻者，另一係在磨削加工之後進行噴砂加工再進行蝕刻者。
另外，準備進行利用圖樣的噴砂加工之後進行蝕刻而成的樣品。在此，利用圖樣的噴砂加工，係指先準備開孔直徑200μm、間隔300μm的模板，從其上實施噴砂加工。藉由此加工，可形成緩和的突起狀物。然後，與實施例1相同地，將各晶圓支撐治具的Ra值、Rsk 值、突起狀物密度、滑移差排的有無的測定結果，表示於第2表。
比較例1的無碳化矽樣品F係磨削加工品，其Ra小，Rsk 亦為負值，未檢出高度2μm以上的突起狀物。而且， 滑度非常差。
無碳化矽樣品G係噴砂加工品，Ra因而增大。此時的Rsk 為負值，未檢出高度2μm以上的突起狀物。即使以噴砂處理來使表面粗度變大，亦無法完全抑制滑移差排。
另外，無碳化矽樣品H係藉由利用圖樣的噴砂加工，形成緩和的突起狀物，突起狀物的密度係1個/mm2 以上，但Rsk 為負值，無法製作完全自由滑動晶圓。
又，於樣品F~H的支撐面，未檢出高度30μm以上的突起狀物。
如此，僅進行磨削加工、僅施以噴砂處理的習用方法中，晶圓支撐治具的支撐面的Rsk 係成為負值，突起狀物的高度亦低，支撐面的曲率過大，與晶圓產生固著。由此可知此為發生滑移差排的原因。
而且，特別是由樣品H可知，即使規定突起狀物的高度、密度，亦無法完全防止滑移差排的發生，直到Rsk 亦設定適切的值，才可完全防止滑移差排的發生。由此可知滑移差排的發生，不僅是突起狀物的高度、密度，亦受到突起狀物的形狀的影響，另外，Rsk 亦為規定不使滑移差排發生的突起狀物的有效參數。
(比較例2：樣品I、J)
於混合矽玻璃粉、水、甲基纖維素而成的漿液中，混 入碳化矽，製作出突起狀物非常多的晶圓支撐治具(碳化矽混合樣品I)、以及突起狀物非常少的晶圓支撐治具(碳化矽混合樣品J)(參照第3表)。從這些晶圓支撐治具未檢出高度30μm以上的突起狀物。
碳化矽混合樣品I係因突起狀物過多，其Rsk 值為負值。晶圓與晶圓支撐治具之間的摩擦、固著未明顯降低，滑度不良。
碳化矽混合樣品J係因碳化矽粒過少，其Rsk 值為10以上的值。此時發生自重應力集中，滑度不良。
如此，如支撐面上的突起狀物的密度於100 ~105 個/mm2 的範圍外，Rsk 的值亦於0<Rsk <10的範圍外，則無法抑制滑移差排。
(比較例3)
利用已含浸Si之反應燒結碳化矽，製作晶圓支撐治 具，然後進行碳化矽CVD被覆。
又，與實施例1相同地測定的結果，其Ra係0.92μm，Rsk 係4.7，突起狀物的密度係4.9×101 個/mm2 。但在碳化矽CVD被覆的表面，發生多數的由於異常成長而產生的突起狀物，其中存在少數極端大的突起狀物。
具體地，檢出五個高度30μm以上的突起狀物。
利用此晶圓支撐治具，進行與實施例1相同的熱處理後的結果，以X射線起伏圖評價，於被處理晶圓檢出強烈的滑動。這些滑動係以高度30μm以上的突起狀物中的其中幾個作為起點。
如此，即使支撐面的Rsk 的值、突起狀物的密度是在本發明的範圍內，與周圍相較，如有極端大的突起狀物存在，則以該處作為起點，應力集中於被處理晶圓而發生滑移差排。
(實施例2)
與比較例3中製作的相同的晶圓支撐治具中，高度30μm以上的5個突起狀物全部削除。
進行與實施例1相同的滑移差排評價後的結果，未檢出滑移差排。
(實施例3)
藉由磨削來製作多結晶矽製的晶圓支撐治具。
此時，無高度2μm以上的突起，其Ra係0.16μm，Rsk 係-0.10。
將此於氬氣減壓環境下，以1250℃進行100小時退火後的結果，其Ra係0.24μm，Rsk 係0.95，在任意1mm2 內，高度2μm以上而未滿30μm的突起狀物的密度係1.5×103 個/mm2 。另外，在支撐面全域中，無高度30μm以上的突起狀物，亦即，成為本發明的晶圓支撐治具。
利用此晶圓支撐治具，進行與實施例1相同的熱處理後的結果，以X射線起伏圖評價，未檢出滑移差排。
(比較例4)
製作表面粗度相異的二種多結晶矽製的晶圓支撐治具。其一係磨削加工而成者，其Ra係0.14μm，Rsk 係一0.16，無高度2μm以上的突起。另一係磨削加工之後經噴砂加工而成者，其Ra係0.62μm，Rsk 係-0.41，此亦無高度2μm以上的突起狀物。
利用此晶圓支撐治具，進行與實施例1相同的熱處理後的結果，任一的晶圓支撐治具的滑度皆不良。
又，本發明不限定於上述實施型態者。上述實施型態僅為例示。凡是與本發明的申請專利範圍中記載的技術思想，實質上具有相同的構成，產生相同的效果者，不論為如何的型態，皆應包含於本發明的技術範圍內。
1‧‧‧縱型熱處理用晶舟
2‧‧‧支撐部
3‧‧‧晶圓支撐治具
4‧‧‧支柱
6‧‧‧板狀構件
7‧‧‧槽
11‧‧‧支撐面
210‧‧‧縱型熱處理用晶舟
211‧‧‧槽
212‧‧‧支撐部
213‧‧‧支撐部
214‧‧‧支柱
215‧‧‧支柱
216‧‧‧板狀構件
220‧‧‧熱處理爐
222‧‧‧反應室
224‧‧‧加熱器
226‧‧‧氣體導入管
228‧‧‧排氣管
W‧‧‧晶圓
第1圖係表示本發明的晶圓支撐治具與縱型熱處理用晶舟的一例的概略圖。
第2圖係表示Rsk 為負值的情況的一例的說明圖。
第3圖係表示Rsk 為正值的情況的一例的說明圖。
第4圖係表示習用的縱型熱處理用晶舟的一例的概略圖。
第5圖係表示將晶圓設置於習用的縱型熱處理用晶舟中的狀態說明圖。
第6圖係表示縱型熱處理爐的一例的概略圖。
第7圖係表示習用的縱型熱處理用晶舟的晶圓支撐部的概略圖。
第8圖係說明利用觸針式表面粗度測定器來測定表面形狀的測定方法的說明圖，(A)係側視圖、(B)係俯視圖。
1‧‧‧縱型熱處理用晶舟
2‧‧‧支撐部
3‧‧‧晶圓支撐治具
4‧‧‧支柱
6‧‧‧板狀構件
7‧‧‧槽
11‧‧‧支撐面

Claims (21)

  1. 一種晶圓支撐治具，是至少具有在熱處理時用以載置支撐被處理晶圓之支撐面的形態之晶圓支撐治具，其特徵為：支撐上述被處理晶圓之支撐面的偏斜度Rsk 係0<Rsk <10，並且上述支撐面全域中無高度30μm以上的突起狀物，且於任意的1mm2 內，具有100 個以上105 個以下的高度2μm以上而未滿30μm的突起狀物。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之晶圓支撐治具，其中在上述支撐面具有突起狀物之晶圓支撐治具，係在能以蝕刻液蝕刻的基材中，分散添加將成為上述突起狀物的粒子而成；上述突起狀物，係以上述蝕刻液蝕刻上述基材，在支撐面，由上述分散添加的粒子所形成。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之晶圓支撐治具，其中能以上述蝕刻液蝕刻的基材係石英，上述分散添加的粒子係碳化矽或矽。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之晶圓支撐治具，其中可蝕刻上述基材的蝕刻液係含有氫氟酸之溶液。
  5. 如申請專利範圍第2項所述之晶圓支撐治具，其中能以上述蝕刻液蝕刻的基材係矽，上述分散添加的粒子係碳化矽。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之晶圓支撐治具，其中可蝕刻上述基材的蝕刻液係含有氫氟酸與硝酸之溶液。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之晶圓支撐治具，其中在上述支撐面具有突起狀物之晶圓支撐治具，係熱處理多結晶體，而於該支撐面形成有上述突起狀物而成者。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之晶圓支撐治具，其中上述多結晶體的熱處理係於減壓環境下進行。
  9. 如申請專利範圍第7項所述之晶圓支撐治具，其中上述多結晶體的熱處理，係在包含惰性氣體的環境、包含氫氣的環境或這些的混合氣體的環境之任一者中進行。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之晶圓支撐治具，其中上述多結晶體的熱處理，係在包含惰性氣體的環境、包含氫氣的環境或這些的混合氣體的環境之任一者中進行。
  11. 如申請專利範圍第7至10項之任一項所述之晶圓支撐治具，其中上述要被熱處理的多結晶體，係矽或碳化矽的多結晶體。
  12. 一種縱型熱處理用晶舟，其係具備申請專利範圍第1至10項之任一項所述的晶圓支撐治具之形態的縱型熱處理用晶舟，其特徵為：至少具有：複數根支柱、及連結於各支柱的兩端部之一對板狀構件；在上述各支柱，形成用以水平地支撐上述被處理晶圓之複數個支撐部；分別載置支撐一片上述被處理晶圓之上述晶圓支撐治具，係可裝卸地裝設於該複數個支撐部上。
  13. 一種縱型熱處理用晶舟，其係具備申請專利範圍第11 項所述的晶圓支撐治具之形態的縱型熱處理用晶舟，其特徵為：至少具有：複數根支柱、及連結於各支柱的兩端部之一對板狀構件；在上述各支柱，形成用以水平地支撐上述被處理晶圓之複數個支撐部；分別載置支撐一片上述被處理晶圓之上述晶圓支撐治具，係可裝卸地裝設於該複數個支撐部上。
  14. 一種晶圓支撐治具的製造方法，其係用以製造在熱處理時以支撐面載置支撐被處理晶圓之晶圓支撐治具之形態的製造方法，其特徵為：在上述晶圓支撐治具的基材中，分散添加將成為突起狀物的粒子，以蝕刻液蝕刻上述基材，在上述支撐面，以上述分散添加的粒子來形成突起狀物；上述支撐面的偏斜度RSK 係0<RSK <10，並且上述支撐面全域中無高度30μ m以上的突起狀物，且於任意的1mm2 內，具有100 個以上105 個以下的高度2μ m以上而未滿30μ m的突起狀物。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之晶圓支撐治具的製造方法，其中以上述蝕刻液蝕刻的基材，係設為石英；上述分散添加的粒子係設為碳化矽或矽。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之晶圓支撐治具的製造方法，其中蝕刻上述基材之蝕刻液，係設為含有氫氟酸之溶液。
  17. 如申請專利範圍第14項所述之晶圓支撐治具的製造方法，其中以上述蝕刻液蝕刻的基材，係設為矽；上述分散添加的粒子係設為碳化矽。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之晶圓支撐治具的製造方法，其中蝕刻上述基材之蝕刻液，係設為含有氫氟酸與硝酸之溶液。
  19. 一種晶圓支撐治具的製造方法，其係用以製造在熱處理時以支撐面載置支撐被處理晶圓之晶圓支撐治具之形態的製造方法，其特徵為：在包含惰性氣體的環境、包含氫氣的環境或這些的混合氣體的環境之任一者中，對將成為上述晶圓支撐治具的基材之多結晶體進行熱處理，而在上述支撐面形成突起狀物；上述支撐面的偏斜度RSK 係0<RSK <10，並且上述支撐面全域中無高度30μ m以上的突起狀物，且於任意的1mm2 內，具有100 個以上105 個以下的高度2μ m以上而未滿30μ m的突起狀物。
  20. 如申請專利範圍第19項所述之晶圓支撐治具的製造方法，其中上述多結晶體的熱處理係於減壓環境下進行。
  21. 如申請專利範圍第19或20項所述之晶圓支撐治具的製造方法，其中要進行上述熱處理的多結晶體，係設為矽或碳化矽的多結晶體。
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