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TWI416657B - Vertical heat treatment with a crystal boat and the use of this crystal boat silicon wafer heat treatment method - Google Patents

Vertical heat treatment with a crystal boat and the use of this crystal boat silicon wafer heat treatment method Download PDF

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TWI416657B
TWI416657B TW098112308A TW98112308A TWI416657B TW I416657 B TWI416657 B TW I416657B TW 098112308 A TW098112308 A TW 098112308A TW 98112308 A TW98112308 A TW 98112308A TW I416657 B TWI416657 B TW I416657B
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Description

縱型熱處理用晶舟及使用此晶舟之矽晶圓的熱處理方法
本發明是關於一種主要是在熱處理矽晶圓等的時候所使用的縱型熱處理用晶舟及使用此晶舟之矽晶圓的熱處理方法。
使用半導體晶圓，例如使用矽晶圓來製造元件(device)時，從晶圓的加工製程至元件的形成製程為止，經過許多製程，其中的一個製程是熱處理製程。熱處理製程，是以在晶圓的表層形成無缺陷層、吸氣(吸雜(gettering))、結晶化、氧化膜形成及不純物擴散等作為目的，而進行的重要的製程。
如此的熱處理製程，例如作為在氧化或不純物擴散中所使用的擴散爐(氧化、擴散裝置)，隨著晶圓的大口徑化，主要是使用縱型熱處理爐，用以將多數片晶圓隔開規定的間隔且在水平支撐的狀態下進行熱處理。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(以下有時稱為「熱處理用晶舟」或簡稱「晶舟」)。
第4圖是表示先前通常的縱型熱處理用晶舟的概略。在此縱型熱處理用晶舟101中，在4根支柱(桿)102的兩端部，連結有一對板狀構件(亦稱為連結構件、或頂板及底板)103。在各支柱102形成有多數個槽(slit)105，在各槽105間的凸部，是具有作為晶圓的支撐部106之作用。當熱處理晶圓時，如第5圖(A)的平面圖、第5圖(B)的正面圖所示，利用將晶圓W的外周部載置在形成於各支柱102的相同高度處之支撐部106上，於是晶圓W便可被支撐成水平狀。
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內部的縱型熱處理用晶舟101上，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222周圍的加熱器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被排出外部。所使用的氣體，是按照熱處理的目的而相異，主要是使用H2 、N2 、O2 、Ar等。不純物擴散時，這些氣體是使用作為不純物化合物氣體的載氣。
在縱型熱處理用晶舟101中的晶圓支撐部106，可採用各種形狀，第7圖(A)及(B)分別表示一個例子。第7圖(A)是利用在圓柱狀的支柱102’設置凹狀的槽105’(溝)，來形成半圓形的支撐部106’。另一方面，第7圖(B)是在寬度大的角柱形狀的支柱102”設置凹狀的槽105”，來形成長方形的支撐部106”，相較於(A)的支撐部，用以支撐更接近晶圓W中心的位置。此外，亦有使槽形狀成為圓弧狀之物、或成為鉤狀之物等。
可是，若使用縱型熱處理用晶舟，特別是為了氧化或不純物擴散等目的而進行高溫熱處理的情況，因晶圓本身的重量而引起內部應力、或是因晶圓內溫度分布的不均勻性而發生熱變形應力等，此等應力若超過一定的臨界值時，會在晶圓發生結晶缺陷也就是差排(滑移差排)。已知高溫時該差排發生的臨界值會急遽地降低，所以越高溫越容易發生滑移差排(slip dislocation)。若在發生滑移差排的位置形成元件時，會有成為接合漏洩等的原因，而造成元件製造的產率顯著地降低之情形。
例如，當使用形成有第7圖(A)、(B)所示的支撐部106’、106”而成的先前的晶舟時，在與支撐部的前端接觸的位置，容易發生滑移差排。這是因為在如此的前端部上會有點接觸的情形。
又，例如僅是對支撐部施加CVD(化學氣相沉積)-SiC被覆而成的熱處理用晶舟，因為其表面的Ra(中心線平均粗糙度)為1微米左右，是非常粗糙，所以在將晶圓載置在支撐部上的時候，晶圓是在微小的隆起狀部(局部突起)，以點接觸的方式被支撐。因此，一般認為晶圓的本身重量所引起的內部應力會局部地變大，而容易發生滑移差排。
為了防止發生此種滑移差排，有採取對支撐部的前端進行去角加工(chamfering)、或是藉由研磨晶圓支撐部的表面來除去隆起狀部等的對策。
但是，因為熱處理用晶舟的支撐部是薄且脆，使用機械等進行去角加工或研磨加工時，會有容易發生破損這樣的問題。即便支撐部只有破損一個時，晶舟整體都會變成不良品。因此，必須利用手操作等來研磨成完全的鏡面，但是因為各支撐部的面粗糙度容易發生偏差，且鏡面研磨全部的支撐部必須花費許多勞力，會使晶舟變為非常昂貴。
又，為了確立支撐部的表面粗造度或前端部的去角等的最佳形狀，必須進行許多的事先實驗，來製造出已設定為各式各樣的表面粗造度或去角形狀之各種熱處理用晶舟。但是，因為熱處理用晶舟是昂貴的，欲備齊多種的熱處理用晶舟來進行實驗必須花費非常高的成本。
為了解決這些問題，在日本特開2004-241545號公報中，揭示一種在晶圓支撐部安裝能夠裝卸的支撐輔助構件而成的晶舟。若是此種晶舟，因為支撐輔助構件能夠裝卸，在載置晶圓的面，不但能夠價廉且容易地施行去角加工、或研磨加工而成為所希望之物，且一般認為先將施加過該研磨加工等之支撐輔助構件安裝於支撐部，然後載置晶圓而進行熱處理時，能夠有效地抑制滑移差排的發生。
又，關於晶舟的材質，例如矽晶圓用的晶舟，通常可使用石英(SiO2 )、碳化矽(SiC)及矽(Si)等材料，用以防止晶圓的污染。例如在高於1000℃之高溫熱處理製程中，能夠使用耐熱性比石英(SiO2 )製的晶舟高的SiC或Si製的晶舟。特別是SiC製的晶舟，因為藉由施加CVD-SiC被覆(coat)，能夠更降低在熱處理中發生的金屬污染，而廣泛地被使用。
但是，針對CVD-SiC被覆，會有由於對該表面例如施行鏡面研磨，而在SiC膜的表層部中的Fe金屬污染濃度高的情況，當載置晶圓來進行熱處理的時候，則有發生Fe的金屬污染轉印的情況。此金屬污染轉印，能夠藉由在熱處理用晶舟表面形成氧化膜來加以防止。基於此種理由，前述支撐輔助構件，也是使用一種在其表面形成有氧化膜而成的SiC製的支撐輔助構件。
然而，若將晶圓載置在已形成有氧化膜的SiC製的支撐輔助構件上，然後在氬氣氛中進行熱處理，則雖然Fe的金屬污染會降低，但是由於氧化膜而使矽晶圓的背面粗糙。
另一方面，當在支撐輔助構件上沒有形成氧化膜的情況，則會有從支撐輔助構件的側面發生的Fe，污染下一層的晶圓表面這樣的問題。
本發明是鑒於上述問題點而開發出來，本發明的目的是提供一種縱型熱處理用晶舟及使用此晶舟之半導體晶圓的熱處理方法，當將矽晶圓這類的被處理基板，載置在配備有支撐輔助構件之縱型熱處理用晶舟上，並使用氬氣等來進行熱處理時，能夠一併抑制鐵污染被轉印至矽晶圓上、以及矽晶圓背面的粗糙化此兩種情況。
為了達成上述目的，本發明提供一種縱型熱處理用晶舟，至少具備：複數根支柱；一對板狀構件，用以連結各支柱的兩端部；晶舟本體，其具有複數個支撐部，該支撐部是用以將被處理基板水平地支撐於前述各支柱上；以及支撐輔助構件，其分別可裝卸地裝設在前述複數個支撐部上，前述被處理基板則要被載置於其上；該縱型熱處理用晶舟的特徵在於：前述支撐輔助構件，具有：導引構件，其要被裝設在前述支撐部上；以及基板支撐構件，其藉由該導引構件而被安置，前述被處理基板則要被載置於其上；前述導引構件，在其頂面形成孔；前述基板支撐構件，要被插嵌於前述導引構件的孔中而被安置；當前述支撐輔助構件被裝設在晶舟本體的支撐部上的時候，前述被處理基板要被載置的面的高度位置，是比前述導引構件的頂面的高度位置更高；前述基板支撐構件，是由碳化矽、矽、施行碳化矽的CVD被覆後的碳化矽、施行碳化矽的CVD被覆後的矽、或施行碳化矽的CVD被覆後的碳之任一種所構成；前述導引構件，是由石英、施行氧化矽膜處理後的碳化矽、施行氮化矽膜處理後的碳化矽、施行氮氧化矽膜處理後的碳化矽、施行氧化矽膜處理後的矽、施行氮化矽膜處理後的矽、或施行氮氧化矽膜處理後的矽之任一種所構成。
如前所述，習知的縱型熱處理用晶舟，例如若是配備已形成有氧化膜之碳化矽(SiC)製的支撐輔助構件時，由於該氧化膜，與其接觸的被處理基板的背面會粗糙化。另一方面，當在支撐輔助構件上沒有形成氧化膜的情況，晶圓表面會由於從支撐輔助構件的側面來的鐵而受到污染。
然而，本發明的縱型熱處理用晶舟，針對支撐輔助構件，其基板支撐構件被插嵌於已形成在導引構件(要被安裝於支撐部上)的頂面上的孔中而被安置；而且，基板支撐構件的被處理基板要被載置的面的高度位置，是比導引構件的頂面的高度位置更高；並且，基板支撐構件，是由碳化矽、矽、施行碳化矽的CVD被覆後的碳化矽、施行碳化矽的CVD被覆後的矽、或施行碳化矽的CVD被覆後的碳之任一種所構成，所以在與矽晶圓等的被處理基板接觸的部分，沒有形成氧化膜，當載置被處理基板來進行熱處理時，被處理基板的背面也不會與氧化膜接觸。藉此，可抑制被處理基板的背面發生粗糙化。
又，支撐輔助構件之中，導引構件由於是由石英、施行氧化矽膜處理後的碳化矽、施行氮化矽膜處理後的碳化矽、施行氮氧化矽膜處理後的碳化矽、施行氧化矽膜處理後的矽、施行氮化矽膜處理後的矽、或施行氮氧化矽膜處理後的矽之任一種所構成，所以扣除此部分的污染而大幅地降低從支撐輔助構件全體對於被處理基板表面的鐵等的金屬污染轉印量。
如此，藉由本發明，可提供一種熱處理基板，能同時一併抑制以往會成為問題的對於被處理基板的鐵污染轉印、以及被處理基板背面的粗糙化此兩種情況。
此時，前述晶舟本體，能設為由石英、施行氧化矽膜處理後的碳化矽、施行氮化矽膜處理後的碳化矽、施行氮氧化矽膜處理後的碳化矽、施行氧化矽膜處理後的矽、施行氮化矽膜處理後的矽、或施行氮氧化矽膜處理後的矽之任一種所構成。
如此，晶舟本體，由於是由石英、施行氧化矽膜處理後的碳化矽、施行氮化矽膜處理後的碳化矽、施行氮氧化矽膜處理後的碳化矽、施行氧化矽膜處理後的矽、施行氮化矽膜處理後的矽、或施行氮氧化矽膜處理後的矽之任一種所構成，所以也能降低從晶舟本體來的鐵的金屬污染轉印量，所以能更進一步地減少被處理基板表面的鐵污染。
而且，基板支撐構件的被處理基板要被載置的面的高度位置，與前述導引構件的頂面的高度位置之差異，較佳是0.05~1.0mm。
如此，基板支撐構件的被處理基板要被載置的面的高度位置，與前述導引構件的頂面的高度位置之差異，是0.05mm以上，亦即，基板支撐構件的被處理基板要被載置的面(基板載置面)的高度位置，若是比導引構件的頂面的高度位置高0.05mm以上，則當被處理基板載置在基板支撐構件上的時候，能夠避免被處理基板直接接觸導引構件。又，為了抑制從位於比導引構件的頂面更高位置之基板支撐構件的側面來的鐵污染，所以上述高度位置的差異的上限，較佳是設為1.0mm。
又，本發明提供一種矽晶圓的處理方法，其特徵在於：
是使用前述的縱型熱處理用晶舟，來對矽晶圓進行熱處理的方法，其中將前述支撐輔助構件分別裝設在前述複數個支撐部上，並將矽晶圓載置在該支撐輔助構件的基板支撐構件上，來進行熱處理。
若是此種熱處理方法，由於不會如習知般地使矽晶圓的背面接觸已形成於支撐輔助構件表面上的氧化膜，來進行熱處理，所以可防止因為與氧化膜接觸而發生的矽晶圓的背面的粗糙化。
此時，前述矽晶圓的熱處理，是以1100~1350℃的溫度來進行。
如此高溫的熱處理的情況，鐵等所造成的金屬污染雖然會成為問題，但是若根據本發明的熱處理方法，則由於能夠有效地抑制該金屬污染，所以對於解決該問題是極為有效的。
如以上所述，若藉由本發明的縱型熱處理用晶舟及使用此晶舟之矽晶圓的熱處理方法，能夠製造出一種熱處理晶圓，可一併抑制鐵污染被轉印至矽晶圓上、以及矽晶圓背面的粗糙化此兩種情況。
以下，說明有關本發明的實施形態，但本發明並未限定於此實施形態。
對大口徑的半導體晶圓等的被處理基板，施加熱處理的情況，主要是使用縱型的熱處理爐，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，此熱處理時，為了安置多數片晶圓，是使用縱型熱處理用晶舟，但是使用先前的晶舟的情況，在熱處理後的晶圓中，部施施行CVD-SiC被覆，其表面非常粗糙，所以當將晶圓載置在支撐部上的時候，是以點接觸而支撐著的緣故。然而，即便想要對已施行該CVD-SiC被覆後的粗糙表面進行研磨，此研磨不但困難且成本高。
因此，對於此種因局部突起而發生的滑移差排這樣的問題，例如在日本特開2004-241545號公報所記載，使用一種晶舟，在其晶圓的支撐部，裝設有可裝卸的支撐輔助構件，藉此來謀求防止發生滑移差排。
例如，在1100℃以上的高溫熱處理的情況，通常此支撐輔助構件，是使用整體為耐熱性的高碳化矽製的支撐輔助構件。進而，為了防止滑移差排，對此支撐輔助構件的表面，施行鏡面加工，而成為平滑面的狀態。
但是，特別是在此鏡面加工等的時候，支撐輔助構件會被高濃度的鐵(Fe)污染，而該鐵會從支撐輔助構件轉印至晶圓表面，於是會發生晶圓被鐵污染這樣的問題。此鐵污染，可利用氧化膜來包覆支撐輔助構件，藉此來減少此污染。然而，針對被熱處理後的晶圓，發生了以下的新的問題：亦即，前述表面，其與已被氧化膜包覆的支撐輔助構件接觸的部分，會變粗糙。
因此，本發明人，將縱型熱處理用晶舟的支撐輔助構件，分成：基板支撐構件，用以支持被處理基板；以及導引構件，其裝設於晶舟的支撐部，並用以安置基板支撐構件。進而，發現以下的事實而完成本發明，亦即：將基板支撐構件，設為由碳化矽、矽、施行碳化矽的CVD被覆後的碳化矽、施行碳化矽的CVD被覆後的矽、或施行碳化矽的CVD被覆後的碳之任一種所構成；又，將導引構件，設為由石英、施行氧化矽膜處理後的碳化矽、施行氮化矽膜處理後的碳化矽、施行氮氧化矽膜處理後的碳化矽、施行氧化矽膜處理後的矽、施行氮化矽膜處理後的矽、或施行氮氧化矽膜處理後的矽之任一種所構成；藉此，在熱處理時，能減少從支撐輔助構件來的對於晶圓的鐵污染，同時能降低因與氧化膜接觸而造成的晶圓背面的粗糙化。
以下，一邊參照圖式一邊詳細地說明使用本發明的縱型熱處理用晶舟及使用此晶舟之矽晶圓的熱處理方法，但是本發明並未限定於此。
第1圖是表示本發明的縱型熱處理用晶舟中的一個例子。此縱型熱處理用晶舟1，具有：4根支柱2、及連結於各支柱2的兩端部之一對板狀構件3(將這些構成設為晶舟本體4)。在各支柱2上，於各自相同高度的位置，以等間隔形成複數個槽(溝)5；槽5間的凸部，其作用是作為被處理基板(此處，舉出矽晶圓來作為例子，但是本發明並未限定於此例子)的支撐部6。
而且，在該本發明的縱型熱處理用晶舟1中，於各支柱2的支撐部6，安裝有可裝卸的支撐輔助構件7。當對晶圓進行熱處理的時候，在各支柱2的相同高度的支撐部6所安裝的支撐輔助構件7上，是各自載置一片晶圓。
此處，敘述有關此支撐輔助構件7。第2圖是表示本發明中的支撐輔助構件的一個例子。如第2圖所示，此支撐輔助構件7，具備：導引構件8，而可裝卸地裝設在晶舟1的支撐部6上；以及基板支撐構件9，在熱處理時，矽晶圓實際地被載置於此處。第2圖(A)是表示支撐輔助構件7裝設在支撐部6上的狀態、第2圖(B)是表示導引構件的背面側。又，第2圖(C)是表示導引構件8與基板支撐構件9分離的狀態。第2圖(D)是支撐輔助構件7被裝設在支撐部6上時的剖面圖。另外，在第2圖(D)中，舉出一個例子：該支撐部6是用碳化矽製成，並在其表面包覆有氧化矽膜；該基板支撐構件9是用碳化矽製成(表面無氧化膜)，而該導引構件8則是用石英製成。
首先，針對導引構件8，作為導引手段，只要可裝卸地裝設在支撐部6上便可以，並沒有特別地限定。
例如，如第2圖(B)所示，能夠作成在導引構件8的底面(要裝設在支撐部6上的一側的面)，形成有溝10。此用於裝設的溝10，是形成可嵌合晶舟1的支撐部6的形狀，藉由使支撐部6嵌入此溝10中，而可將導引構件8裝設在支撐部6上。只要預先測定支撐部6的形狀，並基於該測定資料來形成導引構件8的溝10即可。
如第2圖(C)所示，在導引構件8的頂面13，形成孔14。此孔14的形狀，只要以基板支撐構件9能夠插嵌於此處的方式來形成即可，並沒有特別地限定。較佳是：形成比導引構件8的外形小，且涵蓋在熱處理時，基板支撐構件9會被矽晶圓完全地覆蓋的範圍；例如，能作成比導引構件的外形小一號的相似形狀或長方形狀等。
又，孔14的深度也沒有特別地限定，能夠作成沒有貫通的溝狀，也能如第2圖所示地作成貫通底面側的孔。如後所述，可考慮基板支撐構件9的厚度、導引構件8的頂面13的高度位置與基板支撐構件9的要載置矽晶圓的面(載置面15)的高度位置之差異，來形成適當的深度。
另一方面，板狀的基板支撐構件9，如前所述，成為可插嵌於導引構件8的頂面13的孔14中的形狀。只要能插嵌於孔14中即可，其形狀並沒有特別地限定。
又，關於導引構件8及基板支撐構件9的厚度，當基板支撐構件9已插嵌在導引構件8的孔14中的情況，是被設定成：基板支撐構件9的矽晶圓的載置面15的高度位置，比導引構件8的頂面13的高度位置更高(參照第2圖(D))。例如，導引構件8及基板支撐構件9的厚度，能夠設成：使這些構件的頂面13與載置面15的高度位置之差異，成為0.05~1.0mm。
若使基板支撐構件9的載置面15，比導引構件8的頂面13至少更高0.05mm，則能更有效地避免被載置後的晶圓直接接觸導引構件8。又，從機械加工精度的角度來考量，有此程度的差異是較佳的。
另一方面，若基板支撐構件9過厚，則從該基板支撐構件9的側面來的鐵污染，容易成為問題，所以較佳是儘可能地變薄。例如，藉由將上述差異作成1.0mm程度以下，則可更有效果地防止從基板支撐構件9的側面來的鐵污染。
又，有關上述各構件的各自的材料，關於基板支撐構件9，是由以下任一種所構成：碳化矽、矽、施行碳化矽的CVD被覆後的碳化矽、施行碳化矽的CVD被覆後的矽、或施行碳化矽的CVD被覆後的碳。
若是由這些材料所構成的基板支撐構件9，則其耐熱性高且容易加工。直接接觸矽晶圓之載置面15，從防止滑移差排的觀點，較佳是對其施行鏡面研磨，對於此點，上述加工的容易性是有效的。
又，利用石英以外且沒有氧化膜等的材料，來構成此種要直接接觸矽晶圓之基板支撐構件9，則能夠降低晶圓背面的粗糙度。
又，當晶圓被載置時，若基板支撐構件9沒有完全地被矽晶圓覆蓋而露出，則由於鐵污染物會從露出來的部分放出，所以基板支撐構件9的形狀、尺寸，較佳是：當晶圓被載置時，會完全地被矽晶圓覆蓋。
相對於此，導引構件8，是由以下任一種材料所構成：石英、施行氧化矽膜處理後的碳化矽、施行氮化矽膜處理後的碳化矽、施行氮氧化矽膜處理後的碳化矽、施行氧化矽膜處理後的矽、施行氮化矽膜處理後的矽、或施行氮氧化矽膜處理後的矽。
如此，將導引構件設為由石英或形成有氧化膜後的材料所構成，藉此，能夠抑制從導引構件8的表面往矽晶圓表面之由鐵所造成的污染。因此，整體而言，能夠降低晶圓的鐵污染。
如以上所述，本發明的縱型熱處理用晶舟1，如第2圖所示，在支撐輔助構件7中，只有矽晶圓直接接觸的部分(基板支撐構件9)，為了防止晶圓背面粗糙化，而沒有形成氧化膜，並且，其他以外的部分(導引構件8)，則為了抑制鐵對於矽晶圓的污染，由石英或形成有氧化膜後的材料所構成。因此，相較於習知的縱型熱處理用晶舟，能夠顯著地防止對於矽晶圓的金屬污染，並且，也可抑制熱處理後的晶圓背面的粗糙化。
另一方面，習知的縱型熱處理用晶舟，其支撐輔助構件的全體，若是由沒有形成氧化膜等的碳化矽所構成，則由於從其表面來的鐵等，矽晶圓會被污染。又，若是支撐輔助構件的整個面都形成有氧化膜，則與其接觸的晶圓背面會產生粗糙化。
另外，由4根支柱2、及連結各支柱2的兩端部之一對板狀構件3所構成的晶舟本體4，其材料若也設成與導引構件8同樣的材料，則能夠更降低晶圓表面的鐵污染，所以是理想的。這些構件的形狀等，例如能夠作成與習知相同。只要配合目的，來準備一種可有效率地對矽晶圓施行熱處理的晶舟本體便可以。
接著，敘述有關本發明的矽晶圓的熱處理方法。
本發明的熱處理方法，是使用如第1圖、第2圖所示的本發明的縱型熱處理用晶舟1來進行。
將支撐輔助構件7裝設在晶舟本體4的支撐部6上，並將矽晶圓載置在支撐輔助構件7的基板支撐構件9的載置面15上，然後進行熱處理。藉由本發明的熱處理方法，能夠進行一種熱處理，不會使矽晶圓的背面粗糙化，也能抑制鐵污染。
另外，除了上述以外，並沒有特別地限定，例如能以與習知的熱處理方法相同的順序來進行。
熱處理的溫度也沒有特別地限定，例如能以1100~1300℃的溫度來實行熱處理，即便是此種高溫的熱處理，在本發明中，相較於習知，可有效地抑制鐵等的金屬污染。
以下，根據實施例，更詳細地說明本發明，但是本發明並未被限定於這些實施例。
(實施例1)
藉由機械加工，製造出一種縱型熱處理用的晶舟本體，其具有第1圖所示的4根角柱狀的支柱、連結各支柱的兩端部之一對板狀構件、及位於各支柱上的100個晶圓支撐部。
另外，此熱處理用的晶舟本體的材質是碳化矽(SiC)，對其表面施行碳化矽的CVD被覆而使表面粗度Ra=1μm左右。每一片晶圓，是由4處的支撐部來支撐，其中外側2處的支撐部(第1圖的跟前側)，比內側2處的支撐部(第1圖的後面側)長20mm左右。
作為要裝設在支撐部上的支撐輔助構件，如第2圖所示，製造出一種支撐輔助構件，是由板狀部件及導引構件所構成；該板狀部件(寬度5mm、長度40mm(短)和60mm(長)、厚度1.0mm)，是作為用以支撐晶圓的基板支撐構件；該導引構件(寬度10.0mm、溝部的寬度8.0mm、長度50mm(短)和70mm(長)、厚度0.8mm、高度2.8mm)，為了防止該基板支撐構件從縱型熱處理用晶舟的支撐部落下，在背面側形成有嵌合於晶舟本體的支撐部上的溝。另外，基板支撐構件，是使用對碳化矽(SiC)基板施行碳化矽的CVD被覆，並經鏡面研磨後而成的基板支撐構件，導引構件則是使用石英。
首先，對前述縱型熱處理用晶舟進行氫氟酸洗淨，之後，將由前述基板支撐構件與前述導引構件所構成之支撐輔助構件，裝設在前述縱型熱處理用晶舟的晶圓支撐部上。
另外，裝設支撐輔助構件的時候，基板支撐構件的頂面比導引構件的頂面高0.2mm。
然後，載置被處理基板(利用切克勞斯基法(Czochralski method)培育、面方位(100)、直徑200mm、厚度為725μm的鏡面研磨後的矽晶圓)，並將晶舟導入縱型熱處理爐內，且一邊對爐內供給氬氣體、一邊以1200℃進行1小時的熱處理。
對前述熱處理後的晶圓，根據表面光壓法(SPV法：Surface Photo Voltage)所測得的鐵濃度，其最大值是6×1011 atoms/cm3 、平均值則為4×1010 atoms/cm3 ，位於容許範圍內，而是良好的晶圓。
又，測定前述熱處理後的矽晶圓背面的霧度(haze)。當使用KLA TENCOR公司製造的SP-1，並以DWN模式的High-Throughput條件來測定時，與前述晶圓支撐輔助構件接觸部分的周邊的霧度值是0.06ppm，並沒有發生表面粗糙化。
(實施例2)
先準備一種晶舟本體，其材質與實施例1同樣是碳化矽(SiC)，並對其進行氫氟酸洗淨，然後藉由熱氧化來形成大約500nm厚度的氧化矽膜。之後，將由與實施例相同的基板支撐構件與導引構件所構成之支撐輔助構件，裝設在晶舟本體的支撐部上。
另外，裝設支撐輔助構件的時候，基板支撐構件的頂面比導引構件的頂面高0.2mm。
載置鏡面研磨後的矽晶圓，然後將晶舟導入縱型熱處理爐內，與實施例1同樣地，例如一邊對爐內供給氬氣體、一邊以1200℃進行1小時的熱處理。
對前述熱處理後的晶圓，根據表面光壓法所測得的鐵濃度，其最大值是3×1011 atoms/cm3 、平均值則為2×1010 atoms/cm3 ，是非常低的值，而能夠得到一種可極度地抑制鐵汙染之高品質的退火晶圓。
又，在前述熱處理後的矽晶圓背面中，與前述晶圓支撐輔助構件接觸部分的周邊的霧度值是0.06ppm以下，並沒有發生表面粗糙化。
(比較例1)
作為支撐輔助構件，並不是如本發明般地使基板支撐構件與導引構件分離，而是準備一種如第3圖所示的一體型的支撐輔助構件。第3圖(A)是表示支撐輔助構件被裝設在支撐部上的狀態。第3圖(B)是支撐輔助構件被裝設在支撐部上時的剖面圖。另外，如第3圖(B)所示，支撐部是由碳化矽製成，並在其表面形成有氧化矽膜；支撐輔助構件則是對碳化矽施行碳化矽(SiC)-CVD被覆，並經鏡面研磨而成。
與實施例2同樣地，對於已形成有厚度大約500nm的氧化矽膜後的晶舟本體，將上述支撐輔助構件裝設在該支撐部上，之後，載置矽晶圓，一邊供給氬氣體、一邊以1200℃進行1小時的熱處理。
與各實施例同樣地測定霧度值、鐵污染。
熱處理後的矽晶圓的背面，其與晶圓支撐輔助構件接觸部分的周邊的霧度值是0.06ppm以下，並沒有發生表面粗糙化。
然而，根據表面光壓法所測得的鐵濃度，其最大值是4×1012 atoms/cm3 、平均值則為6×1011 atoms/cm3 ，成為非常高的值。
(比較例2)
與實施例2同樣地，對於已形成有厚度大約500nm的氧化矽膜後的晶舟本體，在該支撐部沒有裝設支撐輔助構件，便將矽晶圓載置在支撐部上，然後一邊供給氬氣體、一邊以1200℃進行1小時的熱處理。
與各實施例同樣地測定霧度值、鐵污染。
根據表面光壓法來測定熱處理後的矽晶圓而得到的鐵濃度，其最大值是2×1011 atoms/cm3 、平均值則為2×1010 atoms/cm3 ，是較低的值。
然而，矽晶圓的背面，其與支撐部接觸部分的周邊的霧度值是0.5ppm以上，發生了嚴重的表面粗糙化。
如以上所述，與比較例1、2所示的習知的熱處理方法相異，如實施例1、2所示，若使用本發明的縱型熱處理用晶舟來進行熱處理，則可以得到一種高品質的退火晶圓，在晶圓背面不會發生嚴重的粗糙化，且可抑制鐵等的金屬污染。
另外，本發明並未被限定於上述實施形態。上述實施形態是例示性，凡是具有與本發明之申請專利範圍所記載之技術思想實質上相同構成，且可達成相同作用效果者，無論如何都包含在本發明的技術範圍內。
1．．．縱型熱處理用晶舟
2．．．支柱
3．．．板狀構件
4．．．晶舟本體
5．．．槽(溝)
6．．．支撐部
7．．．支撐輔助構件
8．．．導引構件
9．．．基板支撐構件
10．．．溝
13．．．頂面
14．．．孔
15．．．載置面
101．．．縱型熱處理用晶舟
102、102’、102”．．．支柱(桿)
103．．．板狀構件(連結構件)
105、105’、105”．．．槽(溝)
106、106’、106”．．．支撐部
220．．．縱型熱處理爐
222．．．反應室
224．．．加熱器
226．．．氣體導入管
228．．．氣體排氣管
W．．．晶圓
第1圖是表示本發明的縱型熱處理用晶舟的一個例子之概略圖。
第2圖是表示本發明的支撐輔助構件的一個例子之說明圖；(A)是表示支撐輔助構件裝設在支撐部上的狀態、(B)是表示導引構件的背面側、(C)是表示導引構件與基板支撐構件分離的狀態、(D)是表示支撐輔助構件被裝設在支撐部上時的剖面圖。
第3圖是表示習知的支撐輔助構件的一個例子之說明圖；(A)是表示支撐輔助構件被裝設在支撐部上的狀態、(B)是表示支撐輔助構件被裝設在支撐部上時的剖面圖。
第4圖是表示習知的縱型熱處理用晶舟的一個例子之概略圖。
第5圖是表示安置於習知的縱型熱處理用晶舟上的晶圓的狀態之說明圖。
第6圖是表示縱型熱處理爐的一個例子之概略圖。
第7圖是表示在習知的縱型熱處理用晶舟中的晶圓支撐部之概略圖。
6．．．支撐部
7．．．支撐輔助構件
8．．．導引構件
9．．．基板支撐構件
10．．．溝
13．．．頂面
14．．．孔
15．．．載置面

Claims (6)

  1. 一種縱型熱處理用晶舟，至少具備：複數根支柱；一對板狀構件，用以連結各支柱的兩端部；晶舟本體，其具有複數個支撐部，該支撐部是用以將被處理基板水平地支撐於前述各支柱上；以及支撐輔助構件，其分別可裝卸地裝設在前述複數個支撐部上，前述被處理基板則要被載置於其上；該縱型熱處理用晶舟的特徵在於：前述支撐輔助構件，具有：導引構件，其要被裝設在前述支撐部上；以及基板支撐構件，其藉由該導引構件而被安置，前述被處理基板則要被載置於其上；前述導引構件，在其頂面形成孔；前述基板支撐構件，要被插嵌於前述導引構件的孔中而被安置；當前述支撐輔助構件被裝設在晶舟本體的支撐部上的時候，前述被處理基板要被載置的面的高度位置，是比前述導引構件的頂面的高度位置更高；前述基板支撐構件，是由碳化矽、矽、施行碳化矽的CVD被覆後的碳化矽、施行碳化矽的CVD被覆後的矽、或施行碳化矽的CVD被覆後的碳之任一種所構成；前述導引構件，是由石英、施行氧化矽膜處理後的碳化矽、施行氮化矽膜處理後的碳化矽、施行氮氧化矽膜處理後的碳化矽、施行氧化矽膜處理後的矽、施行氮化矽膜處理後的矽、或施行氮氧化矽膜處理後的矽之任一種所構成。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的縱型熱處理用晶舟，其中前述晶舟本體，是由石英、施行氧化矽膜處理後的碳化矽、施行氮化矽膜處理後的碳化矽、施行氮氧化矽膜處理後的碳化矽、施行氧化矽膜處理後的矽、施行氮化矽膜處理後的矽、或施行氮氧化矽膜處理後的矽之任一種所構成。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的縱型熱處理用晶舟，其中前述基板支撐構件的被處理基板要被載置的面的高度位置，與前述導引構件的頂面的高度位置之差異，是0.05~1.0mm。
  4. 如申請專利範圍第2項所述的縱型熱處理用晶舟，其中前述基板支撐構件的被處理基板要被載置的面的高度位置，與前述導引構件的頂面的高度位置之差異，是0.05~1.0mm。
  5. 一種矽晶圓的熱處理方法，其特徵在於：是使用申請專利範圍第1項~第4項中任一項所述的縱型熱處理用晶舟，來對矽晶圓進行熱處理的方法，其中將前述支撐輔助構件分別裝設在前述複數個支撐部上，並將矽晶圓載置在該支撐輔助構件的基板支撐構件上，來進行熱處理。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的矽晶圓的熱處理方法，其中前述矽晶圓的熱處理，是以1100~1350℃的溫度來進行。
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