JP2004193625A - Method of heat treatment - Google Patents
Method of heat treatment Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004193625A JP2004193625A JP2004006801A JP2004006801A JP2004193625A JP 2004193625 A JP2004193625 A JP 2004193625A JP 2004006801 A JP2004006801 A JP 2004006801A JP 2004006801 A JP2004006801 A JP 2004006801A JP 2004193625 A JP2004193625 A JP 2004193625A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- semiconductor substrate
- film
- heat treatment
- susceptor
- stress
- 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
Images
Landscapes
- Formation Of Insulating Films (AREA)
Abstract
Description
本発明は、半導体基板等を水平方向に保持して熱処理する熱処理方法に関する。 The present invention relates to a heat treatment method for performing heat treatment while holding a semiconductor substrate or the like in a horizontal direction.
従来より、例えば半導体基板上に例えば酸化膜等の薄膜を形成したり、半導体基板中に不純物を拡散するために、半導体基板を加熱する熱処理が行われている。この時、例えば図6に示すような熱処理装置が用いられる。 2. Description of the Related Art Conventionally, heat treatment for heating a semiconductor substrate has been performed in order to form a thin film such as an oxide film on a semiconductor substrate or to diffuse impurities into the semiconductor substrate. At this time, for example, a heat treatment apparatus as shown in FIG. 6 is used.
この図6の(a)に示す熱処理装置は、バッチ式のホットウォール型の拡散炉と呼ばれ、複数枚の半導体基板1を保持するボート2と、ボート2に保持された半導体基板1を処理する処理室を構成する筐体3と、半導体基板1を加熱するためのヒータ4とにより構成される。また、筐体3には、反応室内へ例えば反応ガスを導入するための導入口5と、反応室から反応ガスを排出するための排出口6とが設けられている。
The heat treatment apparatus shown in FIG. 6A is called a batch type hot wall type diffusion furnace, and processes a
ここで、半導体基板1は、その端縁部をボート2に設けられている突起部分に載せて水平になるように保持されている。半導体基板1は、例えば図6の(b)に示すように、その端縁部の例えば4か所の保持点7において保持されている。これは、半導体基板1とボート2との間の接触面積を最小限にすることにより、ボート2により吸収される熱輻射の量を低減し、半導体基板1を均一に加熱するためである。また、半導体基板1をボート2上に搭載したりボート2から取り出す時に、半導体基板1を容易に扱えるように、このような構成となっている。このように半導体基板1を水平に保持する部材を一般にサセプタという。
Here, the semiconductor substrate 1 is held horizontally so that its edge is placed on a protruding portion provided on the
しかし、半導体基板1の自重により、半導体基板1の内部および半導体基板1中の保持点7に、応力が発生する。特に、保持点7は点状であるため、この点に応力が集中する。
However, due to the weight of the semiconductor substrate 1, stress is generated inside the semiconductor substrate 1 and at the
半導体基板1の内部に発生する応力σは、次式に基づいて算出することができる。 The stress σ generated inside the semiconductor substrate 1 can be calculated based on the following equation.
σ=(3×(3+ν)×q×a2 )/(8×h2 )…(1)
ここで、νはポアソン比、qは単位面積あたりの荷重、aは半導体基板の半径、hは半導体基板の厚さを示している。
σ = (3 × (3 + ν) × q × a 2 ) / (8 × h 2 ) (1)
Here, ν is Poisson's ratio, q is the load per unit area, a is the radius of the semiconductor substrate, and h is the thickness of the semiconductor substrate.
図7に、式(1)により算出された、半導体基板の内部に発生する応力と、半導体基板の直径との関係を示す。パラメータとして、半導体基板の厚さを変化させている。半導体基板の直径が大きくなるにしたがって、半導体基板の自重が増加するために、応力が増大する。また、半導体基板の厚さが厚くなると、半導体基板の剛性が低下するために、応力が増加する。 FIG. 7 shows the relationship between the stress generated inside the semiconductor substrate and the diameter of the semiconductor substrate, calculated by the equation (1). The thickness of the semiconductor substrate is changed as a parameter. As the diameter of the semiconductor substrate increases, the weight of the semiconductor substrate increases, so that the stress increases. Further, when the thickness of the semiconductor substrate is increased, the rigidity of the semiconductor substrate is reduced, so that the stress is increased.
このような応力が半導体基板の内部に存在した状態で、高温の熱処理を行った場合、半導体基板の内部にいわゆるスリップといわれる結晶欠陥が発生する。例えば半導体基板の直径が200mmの場合には、半導体基板の内部の応力が約5×106 程度となるが、このような応力が半導体基板の内部に存在した状態で約1200℃の熱処理を行うと、自重によるスリップが発生することが知られている。 When a high-temperature heat treatment is performed in a state where such a stress exists inside the semiconductor substrate, crystal defects called so-called slips occur inside the semiconductor substrate. For example, when the diameter of the semiconductor substrate is 200 mm, the stress inside the semiconductor substrate is about 5 × 10 6, and a heat treatment at about 1200 ° C. is performed in a state where such stress exists inside the semiconductor substrate. It is known that slip occurs due to its own weight.
さらに、半導体基板の直径が大きくなるに従って、図7に示すように、半導体基板内部に発生する応力が大きくなる。一般に、応力が大きいほど、より低い温度でスリップが発生する。 Further, as the diameter of the semiconductor substrate increases, as shown in FIG. 7, the stress generated inside the semiconductor substrate increases. In general, the higher the stress, the more slip will occur at lower temperatures.
図8は、スリップの発生する温度領域と、半導体基板の直径の関係を示したものである。図中、境界領域として示されている領域は、スリップの発生が応力のみでなく他の要因にも影響されるため、スリップの発生する温度領域がばらつくことを示している。この図に示すように、半導体基板の直径が大きくなると、自重により発生する応力が増大するため、スリップの発生する臨界温度が低下する。すなわち、自重による応力に起因した結晶欠陥の発生は、半導体基板の大口径化に伴い、ますます顕著な問題となる。 FIG. 8 shows the relationship between the temperature region where the slip occurs and the diameter of the semiconductor substrate. In the drawing, the region shown as the boundary region indicates that the temperature region where the slip occurs varies because the occurrence of the slip is affected by not only the stress but also other factors. As shown in this figure, when the diameter of the semiconductor substrate increases, the stress generated by its own weight increases, so that the critical temperature at which slip occurs decreases. That is, the occurrence of crystal defects due to the stress due to its own weight becomes a more and more serious problem as the diameter of the semiconductor substrate increases.
このように、従来の熱処理装置および熱処理方法では、半導体基板の自重により半導体基板の内部に応力が発生し、このような応力が存在した状態で熱処理を行うことにより、結晶欠陥が発生するという問題があった。また、半導体基板の大口径化に伴い、半導体基板の自重が増大するため、より低温の熱処理により結晶欠陥が発生してしまうという問題があった。 As described above, in the conventional heat treatment apparatus and the conventional heat treatment method, a stress is generated inside the semiconductor substrate due to the weight of the semiconductor substrate, and the heat treatment is performed in a state where the stress is present, thereby causing a crystal defect. was there. In addition, as the diameter of the semiconductor substrate increases, the weight of the semiconductor substrate increases, which causes a problem that crystal defects are generated by heat treatment at a lower temperature.
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、半導体基板を水平に保持して熱処理する時に、半導体基板中に結晶欠陥が発生することを抑制することができる熱処理方法を提供することにある。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to suppress generation of crystal defects in a semiconductor substrate when the semiconductor substrate is horizontally held and subjected to heat treatment. It is to provide a heat treatment method which can be performed.
上記課題を解決し目的を達成するために、本発明の一実施形態によるサセプタは、半導体基板を熱処理する時に前記半導体基板を水平に保持し、このサセプタは、その上に前記半導体基板が搭載された状態で少なくとも熱処理温度において前記半導体基板が平面となるように構成されていることを特徴とする。 In order to solve the above problems and achieve the object, a susceptor according to an embodiment of the present invention holds the semiconductor substrate horizontally when heat-treating the semiconductor substrate, and the susceptor has the semiconductor substrate mounted thereon. The semiconductor substrate is configured to be flat at least at a heat treatment temperature in a state where the semiconductor substrate is placed.
また、本発明の一実施形態によるサセプタは、半導体基板を熱処理する時に前記半導体基板を水平に保持し、このサセプタは、その上に前記半導体基板が搭載された状態で少なくとも熱処理温度において前記半導体基板が平面となるように前記半導体基板の自重による変形を防止する手段を有することを特徴とする。 In addition, the susceptor according to an embodiment of the present invention holds the semiconductor substrate horizontally when heat-treating the semiconductor substrate, and the susceptor is mounted on the semiconductor substrate at least at the heat treatment temperature while the semiconductor substrate is mounted. Means for preventing deformation of the semiconductor substrate due to its own weight so that the surface becomes a plane.
さらに、本発明の一実施形態によるサセプタは、半導体基板を熱処理する時に前記半導体基板を水平に保持し、このサセプタは、その上に前記半導体基板が搭載された状態で少なくとも熱処理温度において前記半導体基板の内部に応力が発生することを防止する手段を有することを特徴とする。 Further, the susceptor according to an embodiment of the present invention holds the semiconductor substrate horizontally when heat-treating the semiconductor substrate, and the susceptor is mounted on the semiconductor substrate at least at the heat treatment temperature while the semiconductor substrate is mounted. It is characterized by having a means for preventing the occurrence of stress inside.
また、本発明の一実施形態によるサセプタは、半導体基板を熱処理する時に前記半導体基板を水平に保持し、このサセプタは、その上に前記半導体基板が搭載された状態で少なくとも熱処理温度において前記半導体基板が平面となるように半導体基板の中心部分を含む複数箇所において半導体基板を支持する手段により構成されていることを特徴とする。 In addition, the susceptor according to an embodiment of the present invention holds the semiconductor substrate horizontally when heat-treating the semiconductor substrate, and the susceptor is mounted on the semiconductor substrate at least at the heat treatment temperature while the semiconductor substrate is mounted. Are constituted by means for supporting the semiconductor substrate at a plurality of locations including the central portion of the semiconductor substrate so that the surface becomes a plane.
また、本発明の一実施形態によるサセプタは、半導体基板を熱処理する時に前記半導体基板を水平に保持し、このサセプタは、弾性体であり、重力に対して上方向に凸状の膜状体により構成されていることを特徴とする。 Further, the susceptor according to an embodiment of the present invention holds the semiconductor substrate horizontally when the semiconductor substrate is subjected to heat treatment, and the susceptor is an elastic body, and is formed of a film-like body that is convex upward with respect to gravity. It is characterized by comprising.
また、上記のサセプタにおいて、前記サセプタは、前記サセプタの剛性と厚さと直径とにより設定される前記サセプタの周辺部と中心との高さの差を有することが可能である。 In the susceptor, the susceptor may have a height difference between a peripheral portion and a center of the susceptor, which is set by the rigidity, thickness, and diameter of the susceptor.
また、前述のサセプタにおいて、前記サセプタは、前記半導体基板と同様の材料により形成されており、前記半導体基板より厚い厚さを有することが可能である。 In the above-mentioned susceptor, the susceptor is formed of the same material as the semiconductor substrate, and can have a thickness greater than that of the semiconductor substrate.
さらに、前述のサセプタにおいて、前記サセプタは、前記半導体基板より剛性の強い材料により形成されていることが可能である。 Further, in the above-described susceptor, the susceptor may be formed of a material having higher rigidity than the semiconductor substrate.
また、前述のサセプタにおいて、前記サセプタは、その厚さが前記サセプタ面内において不均一であることが可能である。 In the above-mentioned susceptor, the susceptor may have a non-uniform thickness in the susceptor plane.
また、前述のサセプタにおいて、前記サセプタは、空孔部を有することが可能である。 In the susceptor described above, the susceptor may have a hole.
また、前述のサセプタにおいて、前記サセプタは、複数のサセプタ部分により構成されることが可能である。 In the above-mentioned susceptor, the susceptor can be constituted by a plurality of susceptor portions.
また、前述のサセプタにおいて、前記サセプタは、前記サセプタの外周部分を構成する第1のサセプタ部分と、この第1のサセプタ部分の内側に設けられ前記第1のサセプタ部分に比べて熱膨脹率の大きい材料により構成される第2のサセプタ部分とにより構成されることが可能である。 In the above-described susceptor, the susceptor has a first susceptor portion that forms an outer peripheral portion of the susceptor, and a thermal expansion coefficient that is provided inside the first susceptor portion and has a larger coefficient of thermal expansion than the first susceptor portion. And a second susceptor portion made of a material.
さらに、本発明の一実施形態による熱処理装置は、半導体基板を保持する保持手段と、この保持手段に搭載された半導体基板を加熱するためのヒータとを具備し、前記保持手段は前記半導体基板を水平に保持するサセプタを具備し、このサセプタは、その上に前記半導体基板が搭載された状態で少なくとも熱処理温度において前記半導体基板が平面となるように構成されていることを特徴とする。 Further, the heat treatment apparatus according to one embodiment of the present invention includes a holding unit for holding the semiconductor substrate, and a heater for heating the semiconductor substrate mounted on the holding unit, wherein the holding unit holds the semiconductor substrate. A susceptor for holding the semiconductor substrate horizontally, wherein the susceptor is configured such that the semiconductor substrate is flat at least at a heat treatment temperature in a state where the semiconductor substrate is mounted thereon.
また、本発明の一実施形態による熱処理装置は、半導体基板を保持する保持手段と、この保持手段に搭載された半導体基板を加熱するためのヒータとを具備する熱処理装置において、前記保持手段は前記半導体基板を水平に保持するサセプタを具備し、前記サセプタは、弾性体であり、重力に対して上方向に凸状の膜状体により構成されていることを特徴とする。 Further, a heat treatment apparatus according to one embodiment of the present invention is a heat treatment apparatus comprising: a holding unit for holding a semiconductor substrate; and a heater for heating the semiconductor substrate mounted on the holding unit. A susceptor for horizontally holding the semiconductor substrate is provided, and the susceptor is an elastic body, and is formed of a film-like body that is convex upward with respect to gravity.
また、本発明の一実施形態による熱処理方法は、半導体基板の一表面上にこの半導体基板とに間に引っ張り応力を発生させる膜状体を形成する工程と、この膜状体が形成されている前記半導体基板の表面を重力に対して下方に向けて前記半導体基板が水平となるように前記半導体基板を保持して熱処理を行う工程とを具備することを特徴とする。 In the heat treatment method according to one embodiment of the present invention, a step of forming a film on one surface of a semiconductor substrate that generates a tensile stress between the semiconductor substrate and the film is formed. Holding the semiconductor substrate so that the surface of the semiconductor substrate faces downward with respect to gravity and keeping the semiconductor substrate horizontal, and performing a heat treatment.
さらに、本発明の一実施形態による熱処理方法は、半導体基板の一表面上にこの半導体基板とに間に圧縮応力を発生させる膜状体を形成する工程と、この膜状体が形成されている前記半導体基板の表面を重力に対して上方に向けて前記半導体基板が水平となるように前記半導体基板を保持して熱処理を行う工程とを具備することを特徴とする。 Further, in the heat treatment method according to one embodiment of the present invention, a step of forming a film on one surface of the semiconductor substrate to generate a compressive stress between the semiconductor substrate and the film is formed. Holding the semiconductor substrate so that the surface of the semiconductor substrate faces upward with respect to gravity and keeping the semiconductor substrate horizontal, and performing a heat treatment.
また、前述の熱処理方法において、前記膜状体の形成により前記半導体基板中に発生する応力と前記半導体基板の自重により発生する応力とが等しくなるように前記膜状体の膜厚を設定することも可能である。 Further, in the heat treatment method described above, the film thickness of the film-shaped body is set such that the stress generated in the semiconductor substrate by the formation of the film-shaped body is equal to the stress generated by the weight of the semiconductor substrate. Is also possible.
また、本発明の一実施形態による熱処理方法は、半導体基板の一表面上にこの半導体基板との間に圧縮応力を発生させる膜状体をSiO2、多結晶Si、SiCのいずれかで形成する工程と、この膜状体が形成されている前記半導体基板の表面を重力に対して上方に向けて前記半導体基板が平面となるように前記半導体基板を保持して熱処理を行い、前記膜状体に発生する圧縮応力によって前記半導体基板の自重により発生する応力を相殺する工程とを具備する。 In the heat treatment method according to an embodiment of the present invention, a film-like body that generates a compressive stress between the semiconductor substrate and one surface of the semiconductor substrate is formed of one of SiO 2 , polycrystalline Si, and SiC. A heat treatment is performed by holding the semiconductor substrate so that the surface of the semiconductor substrate on which the film is formed is directed upward with respect to gravity and the semiconductor substrate is flat. Canceling the stress generated by the weight of the semiconductor substrate by the compressive stress generated in the step (c).
また、本発明の一実施形態による熱処理方法は、上方に凸状に反った膜状体の上面に半導体基板を搭載して熱処理を行い、前記半導体基板が平面となるように前記半導体基板の自重による反りと前記膜状体の反りとを相殺させる。 Further, in the heat treatment method according to an embodiment of the present invention, a semiconductor substrate is mounted on the upper surface of a film-like body that is warped upwardly and heat-treated, and the weight of the semiconductor substrate is reduced so that the semiconductor substrate becomes flat. And the warpage of the film-like body are canceled out.
このように、本発明の一実施形態によるサセプタは、その上に半導体基板が搭載された状態で少なくとも熱処理温度において半導体基板が平面となるように構成されているため、半導体基板を平面状に保持することができる。このため、半導体基板が自重により下方向に変形して半導体基板の内部に応力が発生することを抑制することができる。このため、このように応力が低減された状態で熱処理を行うことにより、半導体基板の内部に結晶欠陥が発生することを防止することができる。 As described above, the susceptor according to the embodiment of the present invention is configured so that the semiconductor substrate is flat at least at the heat treatment temperature in a state where the semiconductor substrate is mounted on the susceptor. can do. Therefore, it is possible to prevent the semiconductor substrate from being deformed downward by its own weight and generating stress inside the semiconductor substrate. Therefore, by performing the heat treatment in a state where the stress is reduced as described above, it is possible to prevent a crystal defect from being generated inside the semiconductor substrate.
また、本発明の一実施形態によるサセプタは、その上に半導体基板が搭載された状態で少なくとも熱処理温度において半導体基板が平面となるように半導体基板の自重による変形を防止する手段を有するため、半導体基板が自重により下方向に変形して半導体基板の内部に応力が発生することを抑制することができる。このため、このように応力が低減された状態で熱処理を行うことにより、半導体基板の内部に結晶欠陥が発生することを防止することができる。 In addition, the susceptor according to an embodiment of the present invention has a means for preventing deformation of the semiconductor substrate due to its own weight so that the semiconductor substrate becomes flat at least at a heat treatment temperature in a state where the semiconductor substrate is mounted on the susceptor. It is possible to prevent the substrate from being deformed downward by its own weight and generating stress inside the semiconductor substrate. Therefore, by performing the heat treatment in a state where the stress is reduced as described above, it is possible to prevent a crystal defect from being generated inside the semiconductor substrate.
さらに、本発明の一実施形態によるサセプタは、その上に半導体基板が搭載された状態で少なくとも熱処理温度において半導体基板の内部に応力が発生することを防止する手段を有するため、応力が存在する状態で熱処理を行うことにより、半導体基板の内部に結晶欠陥が発生することを防止することができる。 Furthermore, the susceptor according to one embodiment of the present invention has a means for preventing stress from being generated inside the semiconductor substrate at least at the heat treatment temperature in a state where the semiconductor substrate is mounted on the susceptor. By performing the heat treatment in, generation of crystal defects inside the semiconductor substrate can be prevented.
また、本発明の一実施形態によるサセプタは、その上に半導体基板が搭載された状態で少なくとも熱処理温度において半導体基板が平面となるように半導体基板の中心部分を含む複数箇所において半導体基板を支持する手段により構成されているため、この支持手段を用いて半導体基板が平面になるように半導体基板を支持することができる。このため、半導体基板の内部に応力が発生することを防止することができ、このように応力が低減された状態で熱処理を行うことにより、半導体基板中に結晶欠陥が発生することを防止することができる。 In addition, the susceptor according to an embodiment of the present invention supports the semiconductor substrate at a plurality of locations including the central portion of the semiconductor substrate so that the semiconductor substrate is flat at least at the heat treatment temperature with the semiconductor substrate mounted thereon. Since the semiconductor substrate is constituted by the means, the semiconductor substrate can be supported by using the supporting means so that the semiconductor substrate becomes flat. For this reason, it is possible to prevent the occurrence of stress inside the semiconductor substrate, and to prevent the occurrence of crystal defects in the semiconductor substrate by performing the heat treatment in such a state where the stress is reduced. Can be.
また、本発明の一実施形態によるサセプタは、弾性体であり、重力に対して上方向に凸状の膜状体により構成されているため、このサセプタ上に半導体基板を載せた時に、半導体基板の自重によりサセプタが下方向に変形され、上方向に凸状の形状が平面状にされることにより、半導体基板を平面状に保持することができる。このため、半導体基板の内部に応力が発生することを防止することができ、このように応力が低減された状態で熱処理を行うことにより、半導体基板中に結晶欠陥が発生することを防止することができる。 In addition, the susceptor according to the embodiment of the present invention is an elastic body, and is formed of a film-shaped body that is convex upward with respect to gravity. Therefore, when the semiconductor substrate is mounted on the susceptor, The susceptor is deformed downward by its own weight, and the upwardly convex shape is made flat, so that the semiconductor substrate can be held flat. For this reason, it is possible to prevent the occurrence of stress inside the semiconductor substrate, and to prevent the occurrence of crystal defects in the semiconductor substrate by performing the heat treatment in such a state where the stress is reduced. Can be.
また、上記のサセプタにおいて、サセプタ上に半導体基板を載せた時のサセプタの変形量は、サセプタの剛性と厚さと直径とに影響されるため、本発明の一実施形態によるサセプタでは、その周辺部と中心との高さの差をサセプタの剛性と厚さと直径とにより設定することにより、このサセプタ上に半導体基板を載せた時に、半導体基板を平面状に保持するようにすることができる。 In the susceptor, the amount of deformation of the susceptor when the semiconductor substrate is mounted on the susceptor is affected by the rigidity, thickness, and diameter of the susceptor. The height difference between the susceptor and the center is set by the stiffness, thickness, and diameter of the susceptor, so that the semiconductor substrate can be held flat when the semiconductor substrate is mounted on the susceptor.
また、前述のサセプタにおいて、半導体基板と同様の材料により形成され、半導体基板より厚い本発明の一実施形態によるサセプタは、サセプタ上に半導体基板を載せた時のサセプタの変形量を低減することができるため、半導体基板を載せた時にサセプタの内部に発生する応力を低減することができる。これにより、サセプタの信頼性を向上することができる。 In the susceptor described above, the susceptor according to an embodiment of the present invention, which is formed of the same material as the semiconductor substrate and is thicker than the semiconductor substrate, can reduce the amount of deformation of the susceptor when the semiconductor substrate is mounted on the susceptor. Therefore, the stress generated inside the susceptor when the semiconductor substrate is placed can be reduced. Thereby, the reliability of the susceptor can be improved.
さらに、前述のサセプタにおいて、前記半導体基板より剛性の強い材料により形成されている本発明の一実施形態によるサセプタは、サセプタ上に半導体基板を載せた時にサセプタが変形しにくいため、サセプタの膜厚を薄くする必要がある。これにより、サセプタの熱容量を低減することができ、半導体基板を熱処理する時に、サセプタに接触していることに起因して半導体基板が加熱されにくくなる等の悪影響を低減することができる。 Further, in the above-described susceptor, the susceptor according to an embodiment of the present invention, which is formed of a material having higher rigidity than the semiconductor substrate, is hardly deformed when the semiconductor substrate is mounted on the susceptor. Need to be thinner. Thus, the heat capacity of the susceptor can be reduced, and adverse effects such as the semiconductor substrate being less likely to be heated due to being in contact with the susceptor when the semiconductor substrate is heat-treated can be reduced.
また、前述のサセプタにおいて、その厚さが前記サセプタ面内において不均一である本発明の一実施形態によるサセプタは、サセプタの熱容量をサセプタの厚さの差により変化させることができるため、熱処理において生じる可能性のある半導体基板の面内における温度分布を補正し、半導体基板を均一に加熱することが可能となる。 In the susceptor described above, the susceptor according to an embodiment of the present invention, in which the thickness is non-uniform in the susceptor surface, can change the heat capacity of the susceptor by the difference in the thickness of the susceptor. The temperature distribution in the plane of the semiconductor substrate which may occur can be corrected, and the semiconductor substrate can be uniformly heated.
また、前述のサセプタにおいて、空孔部を有する本発明の一実施形態によるサセプタは、半導体基板をサセプタ上に搭載したりサセプタ上から取り外すことを容易にすることができる。 In the above-described susceptor, the susceptor having a hole according to the embodiment of the present invention can easily mount the semiconductor substrate on the susceptor or remove the semiconductor substrate from the susceptor.
また、前述のサセプタにおいて、複数のサセプタ部分により構成される本発明の一実施形態によるサセプタは、各サセプタ部分の形状により、その剛性を変化させることができるため、サセプタの面内において剛性が不均一な分布を有するようにサセプタを構成することができる。このため、サセプタ上に半導体基板を搭載した時に半導体基板が平面となるように、より微妙な調整を行うことが可能となる。また、各サセプタ部分を個別に製造することができるため、凸形状を容易に形成することができる。さらに、各サセプタ部分ごとに厚さを変化させることができるため、サセプタの厚さを面内において変化させる場合に、このようなサセプタを容易に形成することができる。 In the susceptor described above, the susceptor according to one embodiment of the present invention, which includes a plurality of susceptor portions, can change its rigidity depending on the shape of each susceptor portion. The susceptor can be configured to have a uniform distribution. For this reason, finer adjustment can be performed so that the semiconductor substrate becomes flat when the semiconductor substrate is mounted on the susceptor. In addition, since each susceptor portion can be manufactured individually, a convex shape can be easily formed. Further, since the thickness can be changed for each susceptor portion, such a susceptor can be easily formed when the thickness of the susceptor is changed in a plane.
さらに、前述のサセプタにおいて、サセプタの外周部分を構成する第1のサセプタ部分と、この第1のサセプタ部分の内側に設けられ第1のサセプタ部分に比べて熱膨脹率の大きい材料により構成される第2のサセプタ部分とにより構成される本発明の一実施形態のサセプタは、熱処理により温度が上昇した時に第2のサセプタ部分が第1のサセプタ部分に比べてより膨脹するため、第2のサセプタ部分が凸形状になる。このような熱膨脹による変形が半導体基板の自重による変形を相殺することにより、熱処理の時に半導体基板を平面状に保持することが可能となる。 Further, in the above-described susceptor, a first susceptor portion forming an outer peripheral portion of the susceptor, and a second susceptor formed of a material provided inside the first susceptor portion and having a larger thermal expansion coefficient than the first susceptor portion. The susceptor according to an embodiment of the present invention, which is composed of the second susceptor portion and the second susceptor portion, is configured such that the second susceptor portion expands more than the first susceptor portion when the temperature is increased by the heat treatment. Becomes convex. Such deformation due to thermal expansion cancels the deformation of the semiconductor substrate due to its own weight, so that the semiconductor substrate can be held flat during heat treatment.
さらに、本発明の一実施形態による熱処理装置は、半導体基板を保持する保持手段が半導体基板を水平に保持するサセプタを具備し、このサセプタは、その上に前記半導体基板が搭載されている時に少なくとも熱処理温度において前記サセプタと前記半導体基板との界面が平面となるように構成されているため、半導体基板の内部に応力が発生していない状態で熱処理を行うことができる。これにより、半導体基板の内部に結晶欠陥が発生することを防止することができる。 Further, in the heat treatment apparatus according to one embodiment of the present invention, the holding means for holding the semiconductor substrate includes a susceptor for holding the semiconductor substrate horizontally, and the susceptor is at least when the semiconductor substrate is mounted thereon. Since the interface between the susceptor and the semiconductor substrate is flat at the heat treatment temperature, the heat treatment can be performed in a state where no stress is generated inside the semiconductor substrate. Thus, it is possible to prevent crystal defects from occurring inside the semiconductor substrate.
また、本発明の一実施形態による熱処理装置は、半導体基板を保持する保持手段が半導体基板を水平に保持するサセプタを具備し、このサセプタは、弾性体であり、重力に対して上方向に凸状の膜状体により構成されているため、このサセプタ上に半導体基板を載せた時に、半導体基板の自重によりサセプタが下方向に変形して、半導体基板を平面状に保持することができる。このため、半導体基板の内部に応力が発生することを防止することができ、このように応力が低減された状態で熱処理を行うことにより、半導体基板中に結晶欠陥が発生することを防止することができる。 Further, in the heat treatment apparatus according to one embodiment of the present invention, the holding means for holding the semiconductor substrate includes a susceptor for holding the semiconductor substrate horizontally, and the susceptor is an elastic body, and projects upward with respect to gravity. When the semiconductor substrate is placed on the susceptor, the susceptor is deformed downward by the weight of the semiconductor substrate, and the semiconductor substrate can be held in a planar shape. For this reason, it is possible to prevent the occurrence of stress inside the semiconductor substrate, and to prevent the occurrence of crystal defects in the semiconductor substrate by performing the heat treatment in such a state where the stress is reduced. Can be.
また、本発明の一実施形態による熱処理方法は、半導体基板の一表面上にこの半導体基板とに間に引っ張り応力を発生させる膜状体を形成するため、この膜状体が形成されている表面が凹状になるように半導体基板が変形する。このため、この膜状体が形成されている表面を重力に対して下方に向けることにより、この膜状体による変形が半導体基板の自重による変形を相殺して、半導体基板が平面状となる。これにより、半導体基板中に応力が発生することを防止され、このような状態で半導体基板を保持して熱処理を行うことにより、半導体基板中に結晶欠陥が発生することを防止することができる。 Further, in the heat treatment method according to one embodiment of the present invention, since a film-like material that generates tensile stress between the semiconductor substrate and one surface of the semiconductor substrate is formed, the surface on which the film-like material is formed is formed. The semiconductor substrate is deformed so that is concave. For this reason, by directing the surface on which the film is formed downward with respect to gravity, the deformation due to the film cancels the deformation due to the weight of the semiconductor substrate, and the semiconductor substrate becomes planar. Accordingly, generation of stress in the semiconductor substrate is prevented, and by performing heat treatment while holding the semiconductor substrate in such a state, generation of crystal defects in the semiconductor substrate can be prevented.
また、本発明の一実施形態による熱処理方法は、半導体基板の一表面上にこの半導体基板とに間に圧縮応力を発生させる膜状体を形成するため、この膜状体が形成されている表面が凸状になるように半導体基板が変形する。このため、この膜状体が形成されている表面を重力に対して上方に向けることにより、この膜状体による変形が半導体基板の自重による変形を相殺して、半導体基板が平面状となる。これにより、半導体基板中に応力が発生することを防止され、このような状態で半導体基板を保持して熱処理を行うことにより、半導体基板中に結晶欠陥が発生することを防止することができる。 Further, in the heat treatment method according to one embodiment of the present invention, since a film-like body that generates a compressive stress between the semiconductor substrate and one surface of the semiconductor substrate is formed, the surface on which the film-like body is formed is formed. The semiconductor substrate is deformed so that is convex. Therefore, by turning the surface on which the film is formed upward with respect to gravity, the deformation due to the film cancels the deformation due to the weight of the semiconductor substrate, and the semiconductor substrate becomes planar. Accordingly, generation of stress in the semiconductor substrate is prevented, and by performing heat treatment while holding the semiconductor substrate in such a state, generation of crystal defects in the semiconductor substrate can be prevented.
さらに、本発明の一実施形態による熱処理方法では、前述の熱処理方法において、膜状体の形成により半導体基板中に発生する応力と半導体基板の自重により発生する応力とが等しくなるように膜状体の膜厚を設定するため、膜状体の形成による応力が自重による応力を完全に相殺することができる。このため、半導体基板中に応力が全く存在しない状態とすることができ、このような状態で熱処理を行うことにより、結晶欠陥の発生を防止することができる。 Further, in the heat treatment method according to one embodiment of the present invention, in the heat treatment method, the stress generated in the semiconductor substrate by the formation of the film is equal to the stress generated by the weight of the semiconductor substrate. Is set, the stress due to the formation of the film can completely cancel the stress due to its own weight. For this reason, a state can be obtained in which no stress is present in the semiconductor substrate, and by performing heat treatment in such a state, generation of crystal defects can be prevented.
本発明によれば、半導体基板の自重による応力の発生を抑制することができるため、半導体基板を熱処理する時に、半導体基板中に結晶欠陥が発生することを抑制することができる熱処理方法を提供できる。 According to the present invention, since the generation of stress due to the weight of the semiconductor substrate can be suppressed, it is possible to provide a heat treatment method capable of suppressing the occurrence of crystal defects in the semiconductor substrate when performing heat treatment on the semiconductor substrate. .
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の第1の実施の形態による熱処理装置の、半導体基板1を保持する部分のみを示したものである。例えば筐体またはヒータ等の熱処理装置を構成する他の部分は、例えば図6の(a)に示すような構造のものを用いることができる。図1の(a)は半導体基板1を載せる前の状態、図1の(b)は半導体基板1を載せた状態を示している。 FIG. 1 shows only a portion for holding a semiconductor substrate 1 of a heat treatment apparatus according to a first embodiment of the present invention. For example, a structure or a structure as shown in FIG. 6A can be used for other parts of the heat treatment apparatus such as a housing or a heater. FIG. 1A shows a state before the semiconductor substrate 1 is mounted, and FIG. 1B shows a state where the semiconductor substrate 1 is mounted.
図1の(a)に示すように、本実施の形態による熱処理装置は、ボート2に搭載されたサセプタとして膜状体8を具備し、この膜状体8が上方に凸状に反っていることが特徴である。また、図1の(b)に示すように、この膜状体8上に半導体基板1が載せられた時には、その上に載せられた半導体基板1の重さにより圧されて膜状体8は平面となる。膜状体8の反り量aは、半導体基板1が水平になるように、以下のようにして調整される。
As shown in FIG. 1A, the heat treatment apparatus according to the present embodiment includes a
半導体基板1の自重による反りWは、半導体基板1の直径と厚さに依存するが、次式を用いて算出することができる。 The warpage W of the semiconductor substrate 1 due to its own weight depends on the diameter and thickness of the semiconductor substrate 1, but can be calculated using the following equation.
W=(3×(5+ν)×q×a4 )/(16×(E/(1−ν))×h3 )…(2)
ここで、νはポアソン比、qは単位面積あたりの荷重、aは半導体基板の半径、hは半導体基板の厚さ、Eはヤング率を示している。
W = (3 × (5 + ν) × q × a 4 ) / (16 × (E / (1-ν)) × h 3 ) (2)
Here, ν is Poisson's ratio, q is the load per unit area, a is the radius of the semiconductor substrate, h is the thickness of the semiconductor substrate, and E is the Young's modulus.
図2に、この式を用いて算出された半導体基板の反りと半導体基板の直径との関係を示す。パラメータとして、半導体基板の厚さを変化させている。この図に示すように、例えば、半導体基板の直径が200mmで半導体基板の厚さが725mmの場合に、反りWは約25μmとなる。また、半導体基板の直径が300mmで半導体基板の厚さが725mmの場合には、反りWが約120μmとなる。 FIG. 2 shows the relationship between the warpage of the semiconductor substrate calculated using this equation and the diameter of the semiconductor substrate. The thickness of the semiconductor substrate is changed as a parameter. As shown in this figure, for example, when the diameter of the semiconductor substrate is 200 mm and the thickness of the semiconductor substrate is 725 mm, the warp W is about 25 μm. When the diameter of the semiconductor substrate is 300 mm and the thickness of the semiconductor substrate is 725 mm, the warp W is about 120 μm.
これより、膜状体8を例えばSiにより形成し、直径を例えば300mmとし、厚さを例えば725μmとした場合、図1の(a)に示すように、膜状体8のみをボート2上に載せた状態で、膜状体8が反り量aとして120μmだけ上方に凸状に反るように、膜状体8を形成する。
Thus, when the
これは、例えば300mmの直径と例えば240μmの反りを有する型上に、例えばCVD(化学気相成長)法により厚さ725μmのSi膜を形成することにより構成することができる。このSi製の膜状体8を上方に凸状となるようにボート2上に載せると、膜状体8の自重により膜状体8の反りは120μmに減少する。
This can be configured by forming a 725 μm thick Si film by, for example, a CVD (chemical vapor deposition) method on a mold having a diameter of, for example, 300 mm and a warp of, for example, 240 μm. When the
この膜状体8上に、図1の(b)に示すように、直径が例えば300mmで、厚さが例えば725μmのSi基板1を載せた時には、Si基板1が自重により膜状体8を120μmだけ下方に押し下げるため、このSi基板1の自重による反りと膜状体8の反り量aとが相殺されて、Si基板1が平面となる。
As shown in FIG. 1B, when the Si substrate 1 having a diameter of, for example, 300 mm and a thickness of, for example, 725 μm is placed on the
このような状態では、膜状体8の内部に大きい応力が発生するが、膜状体8上の半導体基板1は反りのない状態でほぼ水平に保持されるため、半導体基板1の内部には応力はほとんど発生しない。このため、このような状態で高温の熱処理を行った場合、スリップ等の結晶欠陥は発生しない。
In such a state, a large stress is generated inside the film-
上記の実施例では、半導体基板1と同様の材料により、半導体基板1と同様の厚さを有する膜状体8を構成したが、半導体基板1と異なる厚さを有する膜状体8を構成することが可能である。例えば1450μm、すなわち半導体基板1の2倍の厚さを有する膜状体8を用いた場合には、膜状体8をボート2上に載せた時の膜状体8の反り量aを、前述の実施例の半分、すなわち60μmとすることにより、膜状体8上に半導体基板1を載せた時に、半導体基板1が平面となるようにすることができる。この場合には、半導体基板1を載せた時の膜状体8の変形量が前述の実施例に比べて半分となるため、膜状体8に発生する応力も半減される。このため、膜状体8の内部に結晶欠陥が発生する可能性を低減し、膜状体8の信頼性を向上することができる。
In the above embodiment, the
さらに、膜状体8を構成する材料は、例えばSi等の半導体基板1と同様の材料を必ずしも用いる必要はなく、熱処理温度において剛性を有し半導体基板を汚染しない物質であれば他の物質を用いることも可能である。例えば、SiCは高温で剛性を有し、さらに、Siに比べて剛性が大きいため、膜状体8の厚さを薄くすることができる。例えば、SiCを用いて直径300mmの膜状体を構成する場合、Si基板1の自重による120μmの反りを相殺するためには、362μmの膜厚を必要とするが、これは、Siにより膜状体8を構成する前述の第1の実施例に比べて約半分にすることができる。
Further, as the material forming the film-
このように、膜状体8の膜厚を薄くできる場合には、膜状体8の熱容量を小さくすることができるため、熱処理される半導体基板1の温度を高速に昇温または降温することができる。
As described above, when the film thickness of the
このように、膜状体8を構成する材料の例えば弾性率等の特性に従って、膜状体8の厚さと反り量aとを適宜設定することにより、膜状体8上に半導体基板1を載せた時に半導体基板1が平面となるようにすることができる。
As described above, the semiconductor substrate 1 is placed on the
また、膜状体8の厚さは膜状体8の面内において均一である必要はなく、膜状体8は面内において厚い部分と薄い部分とを有することも可能である。一般に、膜状体8の膜厚の厚い部分は、熱容量が大きく、熱輻射をより多く吸収する。このため、膜状体8の面内において膜厚を変化させることにより、熱処理が行われる半導体基板1の面内において生じる温度分布を補正して、半導体基板1を面内において均一に加熱することが可能となる。
Further, the thickness of the
例えば、図6に示すように、半導体基板1の周辺にヒータ4が設置されている熱処理装置では、一般に半導体基板1の周辺部分が加熱されやすい。このため、膜状体8の周辺部分の膜厚を厚くすることにより、この部分の熱容量を増大させて、半導体基板1の周辺部分の温度が急速に上昇しないようにすることができる。一方、半導体基板1の上下面に対向するようにヒータが設置される熱処理装置では、熱が半導体基板の周辺部分から放出されるため、周辺部分は加熱されにくい。このため、膜状体8の周辺部分の膜厚を薄くすることにより、この部分の熱容量を減少させて、半導体基板1の周辺部分の温度が上昇しやすいようにすることができる。
For example, as shown in FIG. 6, in a heat treatment apparatus in which a heater 4 is provided around the semiconductor substrate 1, the peripheral portion of the semiconductor substrate 1 is generally easily heated. Therefore, by increasing the thickness of the peripheral portion of the
さらに、膜状体8は半導体基板1の下面を全面覆うように構成される必要はない。図3は、本発明の第2の実施の形態による熱処理装置の膜状体8の上面図を示している。この図3に示すように、膜状体8は、空孔部を有するように、放射状(a)または同心状(b)に膜状体部分を組み合わせて構成したり、螺旋状に膜状体部分を構成することができる。この場合、すべての膜状体部分を一体成形することも可能であるが、複数の膜状体部分をそれぞれ形成した後に、これらの膜状体部分を接着して、膜状体8を形成することも可能である。
Further, the
ここで、各膜状体部分の例えば幅等の形状を変化させることにより、面内において弾性率を変化させることができる。このようにして、半導体基板1を載せた状態において、半導体基板1がより平面となるように、膜状体8の面内において弾性率を適宜調整することが可能となる。
Here, the elastic modulus can be changed in the plane by changing the shape such as the width of each of the film-like portions. In this way, it is possible to appropriately adjust the elastic modulus in the plane of the film-shaped
このような面内における弾性率の調整は、面内において膜厚を変化させることによっても行うことができるが、一体成形により膜状体8を形成する場合には、面内において膜厚を変化させることは困難である。これに対して、本実施の形態では、膜状体部分の形状を変化させることにより、膜状体8の面内における膜厚を均一にした状態で、弾性率を変化させることができる。このように、各膜状体部分をそれぞれ一様の膜厚により形成することができるため、半導体基板1が平面となるように微妙な調整を行うことができる膜状体8を簡単に形成することができる。
Such adjustment of the in-plane elastic modulus can also be performed by changing the film thickness in the surface. However, when the film-shaped
また、複数の膜状体部分に分割して膜状体8を形成する場合には、各部品ごとに膜厚を設定できる。このため、前述のように面内において膜厚を変化させる場合にも、簡単に膜状体8を形成することができる。このようにして、半導体基板1がより平面状に保持されるように、面内において弾性率を最適化することができる。さらに、膜状体8の膜厚を面内において簡単に変化させることができるため、前述のように、膜厚を変化させることにより、熱処理中に半導体基板1の面内における温度分布がより均一となるようにすることができる。
When the
また、半導体基板1の下面を全面覆う場合に比べて、熱処理時に膜状体8により吸収される熱輻射の量を低減することができるため、輻射エネルギーを効率的に使用し、また、半導体基板1の温度を速やかに上昇させることができる。
Further, since the amount of heat radiation absorbed by the
また、複数の膜状体部分を組み合わせて膜状体8を構成することにより、膜状体8の反り量または形状等を容易に調整することが可能となる。
In addition, by forming the
さらに、膜状体8上に半導体基板1を載せる時、および膜状体8から半導体基板1を取り外す時に、本実施の形態では、膜状体8に開口部が存在するため、例えば突き上げピン等を用いて半導体基板1を簡単に着脱することができる。
Further, in the present embodiment, when the semiconductor substrate 1 is placed on the
また、上記の実施の形態のように、膜状体8を複数の膜状体部分から構成する場合に、すべての膜状体部分が同一の材料で構成される必要はない。第3の実施の形態として、異なる物質から形成された膜状体部分を組み合わせて膜状体8を構成する場合について、図4を用いて説明する。図4の(a)および(b)は、膜状体8の上面図、図4の(c)および(d)は、膜状体8の側面図を示しており、同図(c)は膜状体8のみがボート2に載せられている場合、同図(d)は膜状体8上に半導体基板1が載せられている場合を示している。
Further, when the
本実施の形態による膜状体8は、例えば石英等の熱膨脹率の小さい物質により形成されている環状部8aと、例えばSiC等の熱膨脹率が環状部8aに使用されている物質よりも大きい物質により形成されている中央部8bとにより構成されている。ここで、環状部8aは熱膨脹率が小さいため、熱処理温度においても膨脹しない。しかし中央部8bは環状部8aに比べて熱膨脹率が大きいため、例えば熱処理温度において膨脹する。しかし、中央部8bの外周が環状部8aにより規定されているため、膨脹した中央部8bは、図4の(c)に示すように凸状に反った形状となる。
The film-shaped
さらに、例えば膜状体8の上面側を下面側に比べて熱膨脹率の大きい材料により形成する等、上面側が下面側より膨脹するように膜状体8を構成することにより、膜状体8が上方に凸状に反るようにすることができる。
Further, by forming the
この熱処理温度における反り量a´と半導体基板1の自重による反りとが相殺されるように、中央部8bを構成する膜状体部分の材料、膜厚、形状等を適宜設定することにより、図4の(d)に示すように、半導体基板1を膜状体8上に載せた時に、半導体基板1が水平となるようにすることができる。
By appropriately setting the material, film thickness, shape, and the like of the film-shaped portion constituting the
このように、本実施の形態では、熱膨脹率の異なる材料により形成された例えば2つの部分から膜状体8を構成することにより、膜状体8が、熱処理温度において所望の反り量aを有するようにすることが特徴である。このようにすることにより、常温において凸状に反った膜状体8を形成する必要がなくなる。常温においては、例えば平坦な形状を有する膜状体8を使用することができるため、常温において反り形状を有する膜状体8を形成する場合に比べて、膜状体8を容易に形成することができる。また、膜状体8の保管等の扱いが容易になる。
As described above, in the present embodiment, by forming the
以上、膜状体8が熱処理装置に設けられている場合について説明したが、次に、第4の実施の形態として、半導体基板1上に膜状体8を形成することにより、半導体基板の内部の応力を低減する方法について、図5を用いて説明する。
The case where the
図5は、半導体基板1上に膜状体9として例えば窒化膜等が設けられている状態を示す断面図である。この図に示すように、半導体基板1の一方の表面上に、例えばCVD法を用いて、例えばSi窒化膜9が形成されている。この時、半導体基板1上にSi窒化膜9が形成されることにより、図5の(a)に示すように、半導体基板1はSi窒化膜9の形成されている面が凹状となるように反った形状となる。このため、この窒化膜9が形成されている面を下方に向けて半導体基板1をボート2上に載せることにより、窒化膜9による引っ張り応力と半導体基板1の自重による応力とを相殺し、図5の(b)に示すように、半導体基板1を水平状態とすることができる。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a state in which, for example, a nitride film or the like is provided as the film body 9 on the semiconductor substrate 1. As shown in this figure, for example, a Si nitride film 9 is formed on one surface of the semiconductor substrate 1 by using, for example, a CVD method. At this time, the Si nitride film 9 is formed on the semiconductor substrate 1 so that the surface of the semiconductor substrate 1 on which the Si nitride film 9 is formed is concave as shown in FIG. It has a warped shape. Therefore, by placing the semiconductor substrate 1 on the
一般に、窒化膜9の膜厚が厚い程、引っ張り応力は大きくなる。これを利用して、半導体基板1の自重により半導体基板1の内部に発生する応力を相殺するような応力が発生されるように、窒化膜9の膜厚を適宜設定することもできる。例えば、半導体基板1の直径が300mmで厚さが725μmの場合には、半導体基板1の自重により半導体基板1の内部に発生する応力は、約9×107 dyn/cm2 程度となり、この応力を相殺するためには、Si窒化膜の厚さを約0.725μmとする必要がある。 Generally, as the thickness of the nitride film 9 increases, the tensile stress increases. By utilizing this, the thickness of the nitride film 9 can be appropriately set so that a stress that cancels the stress generated inside the semiconductor substrate 1 by the weight of the semiconductor substrate 1 is generated. For example, when the diameter of the semiconductor substrate 1 is 300 mm and the thickness is 725 μm, the stress generated inside the semiconductor substrate 1 by its own weight is about 9 × 10 7 dyn / cm 2. In order to cancel out, it is necessary to make the thickness of the Si nitride film about 0.725 μm.
また、半導体基板1の自重による応力と窒化膜9による応力とが相殺される時、半導体基板1とSi窒化膜9との界面には大きい応力が局在するが、半導体基板1の内部には応力がほとんど存在しない。このため、このような状態で熱処理を行うことにより、結晶欠陥の発生を抑制することができる。 When the stress due to the weight of the semiconductor substrate 1 and the stress due to the nitride film 9 cancel each other, a large stress is localized at the interface between the semiconductor substrate 1 and the Si nitride film 9. There is almost no stress. Therefore, by performing heat treatment in such a state, generation of crystal defects can be suppressed.
なお、図5の(a)に示すように、例えば窒化膜9が形成されて半導体基板1が反っている状態では、半導体基板1の内部に引っ張り応力が発生しているが、高温状態ではないため、半導体基板1の内部に結晶欠陥が発生することはない。 As shown in FIG. 5A, for example, in a state where the nitride film 9 is formed and the semiconductor substrate 1 is warped, a tensile stress is generated inside the semiconductor substrate 1, but the temperature is not high. Therefore, no crystal defects occur inside the semiconductor substrate 1.
さらに、本実施の形態の他の例として、Si窒化膜9の膜厚を面内において変化させることも可能である。このように窒化膜9の膜厚を変化させることにより、半導体基板1の面内において、応力の分布または温度分布を調整することが可能となる。例えば、低圧CVD装置を用いて、温度を850℃とし、圧力を0.5Torrとし、ソースガスとしてSiH2 Cl2 を100sccmとNH3 を1000sccm導入し、直径200mmの半導体基板1を3mmの間隔で並べて、Si窒化膜9を形成した場合には、半導体基板1の周辺部分におけるSi窒化膜の膜厚が、半導体基板1の中心部分の膜厚に比べて、約30%程度厚くなる。これにより、半導体基板1の中心部分に比べて周辺部分における応力の補正をより大きくすることができる。また、半導体基板1の自重により発生する応力の面内分布に応じて、窒化膜9の膜厚を面内において適宜変化させることにより、半導体基板1の内部の応力をより低減し、熱処理による結晶欠陥の発生をより抑制することができる。 Further, as another example of the present embodiment, the thickness of Si nitride film 9 can be changed in a plane. By changing the thickness of the nitride film 9 in this way, it is possible to adjust the stress distribution or the temperature distribution in the plane of the semiconductor substrate 1. For example, using a low-pressure CVD apparatus, the temperature is set to 850 ° C., the pressure is set to 0.5 Torr, 100 sccm of SiH 2 Cl 2 and 1000 sccm of NH 3 are introduced as source gases, and the semiconductor substrate 1 having a diameter of 200 mm is placed at intervals of 3 mm. When the Si nitride films 9 are formed side by side, the thickness of the Si nitride film in the peripheral portion of the semiconductor substrate 1 is about 30% larger than the thickness in the central portion of the semiconductor substrate 1. Thereby, the correction of the stress in the peripheral portion can be made larger than that in the central portion of the semiconductor substrate 1. In addition, by appropriately changing the thickness of the nitride film 9 in the plane according to the in-plane distribution of the stress generated by the weight of the semiconductor substrate 1, the internal stress of the semiconductor substrate 1 is further reduced, and the crystal by the heat treatment is reduced. Generation of defects can be further suppressed.
さらに、上記実施の形態では、Si窒化膜9を半導体基板1上に形成したが、半導体基板1上に形成される膜状体9はこれに限らず、引っ張り応力または圧縮応力を発生する物質であれば、他の物質により膜状体9を構成することが可能である。ここで、圧縮応力が発生する場合には、半導体基板1はこの膜状体9が形成された面が凸状に反った形状をなるため、この面を上方に向けてボート上に載せることにより、前述の引っ張り応力の場合と同様の効果を得ることができる。このような圧縮応力を発生する物質として、例えばSiO2 、多結晶シリコン、SiC等を用いることが可能である。ただし、SiO2 は、その形成方法により特性が変化する。また、SiCは、高温まで安定した特性を有するため、特に、高温の熱処理を行う場合には、SiCを用いることが望ましい。 Further, in the above-described embodiment, the Si nitride film 9 is formed on the semiconductor substrate 1, but the film body 9 formed on the semiconductor substrate 1 is not limited to this, and is made of a material that generates a tensile stress or a compressive stress. If so, it is possible to form the film body 9 from another substance. Here, when a compressive stress is generated, the surface of the semiconductor substrate 1 on which the film-shaped body 9 is formed has a convexly warped shape, and the semiconductor substrate 1 is placed on a boat with this surface facing upward. The same effect as in the case of the tensile stress described above can be obtained. As a substance that generates such a compressive stress, for example, SiO 2 , polycrystalline silicon, SiC, or the like can be used. However, the characteristics of SiO 2 change depending on the formation method. Further, since SiC has stable characteristics up to a high temperature, it is desirable to use SiC particularly when performing a high-temperature heat treatment.
このように、本実施の形態では、半導体基板1の一方の表面に膜状体9を形成し、この膜状体9に起因して発生する応力により半導体基板1の自重による応力を相殺することが特徴である。このようにして、半導体基板1の内部の応力を低減し、熱処理による結晶欠陥の発生を抑制することができる。 As described above, in the present embodiment, the film body 9 is formed on one surface of the semiconductor substrate 1, and the stress generated by the film body 9 cancels the stress due to the weight of the semiconductor substrate 1. Is the feature. Thus, the stress inside the semiconductor substrate 1 can be reduced, and the generation of crystal defects due to the heat treatment can be suppressed.
1…半導体基板、2…ボート、3…筐体、4…ヒータ、5…ガス導入口、6…ガス排出口、7…保持点、8、9…膜状体。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Semiconductor board, 2 ... Boat, 3 ... Case, 4 ... Heater, 5 ... Gas inlet, 6 ... Gas outlet, 7 ... Holding point, 8, 9 ... Film-like body.
Claims (17)
この膜状体が形成されている前記半導体基板の表面を重力に対して上方に向けて前記半導体基板が平面となるように前記半導体基板を保持して熱処理を行い、前記膜状体に発生する圧縮応力によって前記半導体基板の自重により発生する応力を相殺する工程と
を具備することを特徴とする熱処理方法。 Forming, on one surface of the semiconductor substrate, a film-like body that generates a compressive stress between the semiconductor substrate and the semiconductor substrate using any of SiO 2 , polycrystalline Si, and SiC;
The heat treatment is performed by holding the semiconductor substrate so that the surface of the semiconductor substrate on which the film is formed is directed upward with respect to gravity, so that the semiconductor substrate is flat, and the heat is generated on the film. Offsetting the stress generated by the weight of the semiconductor substrate by compressive stress.
この膜状体が形成されている前記半導体基板の表面を重力に対して上方に向けて前記半導体基板が平面となるように前記半導体基板を保持して熱処理を行い、前記膜状体に発生する圧縮応力によって前記半導体基板の自重により発生する応力を相殺する工程と
を具備することを特徴とする熱処理方法。 On one surface of the semiconductor substrate, a film-like body that generates a compressive stress between the semiconductor substrate and the film-like body at a peripheral portion of the semiconductor substrate is formed at a central portion of the semiconductor substrate. Forming a film to be thicker than the film thickness of
The heat treatment is performed by holding the semiconductor substrate so that the surface of the semiconductor substrate on which the film is formed is directed upward with respect to gravity, so that the semiconductor substrate is flat, and the heat is generated on the film. Offsetting the stress generated by the weight of the semiconductor substrate by compressive stress.
この膜状体が形成されている前記半導体基板の表面を重力に対して上方に向けて前記半導体基板が平面となるように前記半導体基板を保持して熱処理を行い、前記膜状体に発生する圧縮応力によって前記半導体基板の自重により発生する応力を相殺する工程と
を具備することを特徴とする熱処理方法。 On one surface of the semiconductor substrate, a film-like body that generates a compressive stress between the semiconductor substrate and the film-like body at a peripheral portion of the semiconductor substrate is formed at a central portion of the semiconductor substrate. Forming a film to be 30% thicker than the film thickness of
The heat treatment is performed by holding the semiconductor substrate so that the surface of the semiconductor substrate on which the film is formed is directed upward with respect to gravity, so that the semiconductor substrate is flat, and the heat is generated on the film. Offsetting the stress generated by the weight of the semiconductor substrate by compressive stress.
この膜状体が形成されている前記半導体基板の表面を重力に対して上方に向けて前記半導体基板が平面となるように前記半導体基板の中心部分を含む複数箇所において前記半導体基板を保持して熱処理を行い、前記膜状体に発生する圧縮応力によって前記半導体基板の自重により発生する応力を相殺する工程と
を具備することを特徴とする熱処理方法。 Forming a film on one surface of the semiconductor substrate to generate a compressive stress between the semiconductor substrate and
By holding the semiconductor substrate at a plurality of locations including the center portion of the semiconductor substrate so that the surface of the semiconductor substrate on which the film is formed is directed upward with respect to gravity so that the semiconductor substrate is flat. Performing a heat treatment to offset a stress generated by the weight of the semiconductor substrate by a compressive stress generated in the film-shaped body.
この膜状体が形成されている前記半導体基板の表面を重力に対して上方に向けて前記半導体基板が平面となるように前記半導体基板を保持して熱処理を行い、前記膜状体に発生する圧縮応力によって前記半導体基板の自重により発生する応力を相殺する工程と
を具備することを特徴とする熱処理方法。 Forming a film on one surface of the semiconductor substrate to generate a compressive stress between the semiconductor substrate and a void portion,
The heat treatment is performed by holding the semiconductor substrate so that the surface of the semiconductor substrate on which the film is formed is directed upward with respect to gravity, so that the semiconductor substrate is flat, and the heat is generated on the film. Offsetting the stress generated by the weight of the semiconductor substrate by compressive stress.
この第1の膜状体が形成されている前記半導体基板の表面を重力に対して上方に向けて前記半導体基板が平面となるように前記半導体基板を保持して熱処理を行い、前記第1の膜状体に発生する圧縮応力によって前記半導体基板の自重により発生する応力を相殺する工程と
を具備することを特徴とする熱処理方法。 A first film-like body that generates a compressive stress between the semiconductor film and one surface of the semiconductor substrate is formed on one surface of the semiconductor film, and the outer periphery of the first film-like body expands more thermally than the first film-like body. Forming a second film made of a material having a high rate;
The heat treatment is performed by holding the semiconductor substrate such that the surface of the semiconductor substrate on which the first film-shaped body is formed is directed upward with respect to gravity so that the semiconductor substrate is flat, and the first heat treatment is performed. Canceling the stress generated by the weight of the semiconductor substrate by the compressive stress generated in the film-like body.
前記膜状体の外周部分を構成する第1の膜状体部分と、
この第1の膜状体部分の内側に設けられ前記第1の膜状体部分に比べて熱膨脹率の大きい材料により構成される第2の膜状体部分と
で構成されることを特徴とする請求項13に記載の熱処理方法。 The film-like body,
A first film-shaped part constituting an outer peripheral part of the film-shaped body;
And a second film-shaped portion provided inside the first film-shaped portion and made of a material having a higher thermal expansion coefficient than that of the first film-shaped portion. The heat treatment method according to claim 13.
前記膜状体の下面部分を構成する第1の膜状体部分と、
前記膜状体の上面部分を構成し、前記第1の膜状体部分に比べて熱膨脹率の大きい材料により構成される第2の膜状体部分と
を有することを特徴とする請求項7に記載の熱処理方法。 The film-like body,
A first film-shaped part constituting a lower surface part of the film-shaped body;
And a second film-shaped part comprising a material having a higher thermal expansion coefficient than the first film-shaped part constituting the upper surface part of the film-shaped body. The heat treatment method described.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004006801A JP4105640B2 (en) | 2004-01-14 | 2004-01-14 | Heat treatment method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004006801A JP4105640B2 (en) | 2004-01-14 | 2004-01-14 | Heat treatment method |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7218496A Division JP3586031B2 (en) | 1996-03-27 | 1996-03-27 | Susceptor, heat treatment apparatus and heat treatment method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004193625A true JP2004193625A (en) | 2004-07-08 |
JP4105640B2 JP4105640B2 (en) | 2008-06-25 |
Family
ID=32768101
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004006801A Expired - Fee Related JP4105640B2 (en) | 2004-01-14 | 2004-01-14 | Heat treatment method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4105640B2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2172252A2 (en) | 2008-10-03 | 2010-04-07 | Nintendo Co., Limited | Hand-held information processing apparatus |
-
2004
- 2004-01-14 JP JP2004006801A patent/JP4105640B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2172252A2 (en) | 2008-10-03 | 2010-04-07 | Nintendo Co., Limited | Hand-held information processing apparatus |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP4105640B2 (en) | 2008-06-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3586031B2 (en) | Susceptor, heat treatment apparatus and heat treatment method | |
JP4759073B2 (en) | Substrate support, substrate processing apparatus, substrate processing method, and semiconductor device manufacturing method | |
JP4386837B2 (en) | Heat treatment apparatus, semiconductor device manufacturing method, and substrate manufacturing method | |
JP4317871B2 (en) | Heat treatment equipment | |
JP3197220B2 (en) | Semiconductor wafer support device, semiconductor wafer support method, and method of manufacturing elastic wafer support used therein | |
TWI671802B (en) | Vertical wafer boat | |
KR101072356B1 (en) | Substrate processing apparatus, method of manufacturing semiconductor device, and ceiling insulating part | |
KR100791010B1 (en) | Apparatus for fabricating semiconductor products and method of processing semiconductor substrates using the same | |
JP2002033284A (en) | Wafer holder for vertical cvd | |
JP4105640B2 (en) | Heat treatment method | |
JP4611229B2 (en) | Substrate support, substrate processing apparatus, substrate processing method, substrate manufacturing method, and semiconductor device manufacturing method | |
JP2005101161A (en) | Supporting tool for heat treatment, heat treatment apparatus, heat treatment method, method of manufacturing substrate, and method of manufacturing semiconductor device | |
JP2004104014A (en) | Manufacturing method of semiconductor device | |
WO2005124848A1 (en) | Heat treatment jig and semiconductor wafer heat treatment method | |
JP4404666B2 (en) | Substrate support, substrate processing apparatus, and semiconductor device manufacturing method | |
JPH06275481A (en) | Silicon wafer | |
JP5593474B2 (en) | Substrate processing apparatus, semiconductor device manufacturing method, ceiling insulator, and heating apparatus | |
JP2003100645A (en) | Method for fabricating semiconductor device | |
JP2006100303A (en) | Substrate manufacturing method and heat treatment apparatus | |
WO2004001835A1 (en) | Heat treating equipment, and methods of manufacturing substrate and semiconductor device | |
JP2004079845A (en) | Substrate processing device | |
JP2004111715A (en) | Substrate treating device and method of manufacturing semiconductor device | |
JP2007051335A (en) | Cvd system | |
JP2009147383A (en) | Heat treatment method | |
JP2007311726A (en) | Apparatus and method for vapor deposition |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Effective date: 20071001 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20071016 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
|
A521 | Written amendment |
Effective date: 20071214 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20080219 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
|
A521 | Written amendment |
Effective date: 20080303 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Effective date: 20080325 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Effective date: 20080327 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110404 Year of fee payment: 3 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |