縱型熱處理用晶舟及使用此晶舟的矽晶片的熱處理方法

2023-08-11 00:02:56 1

專利名稱：縱型熱處理用晶舟及使用此晶舟的矽晶片的熱處理方法
技術領域：
本發明是關於一種主要是在熱處理矽晶片等的時候所使用的縱型熱處理用晶舟 及使用此晶舟的矽晶片的熱處理方法。
背景技術：
使用半導體晶片，例如使用矽晶片來製造組件(device)時，從晶片的加工工序至 組件的形成工序為止，經過許多工序，其中的一個工序是熱處理工序。熱處理工序，是以在 晶片的表層形成無缺陷層、吸雜(gettering)、結晶化、氧化膜形成及不純物擴散等作為目 的，而進行的重要的工序。如此的熱處理工序，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)，隨著晶片的大口徑化，主要是使用縱型熱處理爐，用以將多張晶片隔開規定的間 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片時，為了安 置多張晶片，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」)。圖4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(杆)102的兩端部，連結有一對板狀構件(也稱為連結構件、或頂板及底 板)103。在各支柱102形成有多個槽(slit) 105，在各槽105間的凸部，是具有作為晶片的 支撐部106的作用。當熱處理晶片時，如圖5的㈧的俯視圖、圖5的⑶的主視圖所示， 利用將晶片W的外周部載置在形成於各支柱102的相同高度處的支撐部106上，於是晶片 W便可被支撐成水平狀。圖6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，水平地支撐著多張晶片W。在熱處理時，晶片W 是通過設置在反應室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、02、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中的晶片支撐部106，可採用各種形狀，圖7的(A)及(B) 分別表示一個例子。圖7的(A)是利用在圓柱狀的支柱102』設置凹狀的槽105』(溝槽)， 來形成半圓形的支撐部106』。另一方面，圖7的(B)是在寬度大的方柱形狀的支柱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，用以支撐更接近晶片 W中心的位置。此外，也有使槽形狀成為圓弧狀的物體、或成為鉤狀的物體等。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，因晶片本身的重量而引起內部應力、或是因晶片內溫度分布的不均勻性 而發生熱變形應力等，這些應力若超過一定的臨界值時，會在晶片發生結晶缺陷也就是位 錯(滑移位錯)。已知高溫時該位錯發生的臨界值會急劇地降低，所以越高溫越容易發生滑 移位錯(slip dislocation)。若在發生滑移位錯的位置形成組件時，會有成為接合漏洩等 的原因，而造成組件製造的生產率顯著地降低的情形。
例如，當使用形成有圖7的(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，容易發生滑移位錯。這是因為在如此的前端部上會有點 接觸的情形。另外，例如僅是對支撐部施加化學氣相沉積(CVD)-碳化矽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，所以在將晶片載 置在支撐部上的時候，晶片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，一般認為晶片的本身重量所引起的內部應力會局部地變大，而容易發生滑移位錯。為了防止發生此種滑移位錯，有採取對支撐部的前端進行倒角加工 (chamfering)、或是通過研磨晶片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，使用機械等進行倒角加工或研磨加 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。另外，為了確立支撐部的表面粗造度或前端部的倒角等的最佳形狀，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倒角形狀的各種熱處理用晶 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，揭示一種在晶片支撐部 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 載置晶片的面，不但能夠價廉且容易地施行倒角加工、或研磨加工而成為所希望的物體，且 一般認為先將施加過該研磨加工等的支撐輔助構件安裝於支撐部，然後載置晶片而進行熱 處理時，能夠有效地抑制滑移位錯的發生。另外，關於晶舟的材質，例如矽晶片用的晶舟，通常可使用石英(SiO2)、碳化矽 (SiC)及矽(Si)等材料，用以防止晶片的汙染。例如在高於1000°C的高溫熱處理工序中，能 夠使用耐熱性比石英(SiO2)制的晶舟高的碳化矽或矽制的晶舟。特別是碳化矽制的晶舟， 因為通過施加CVD-碳化矽被覆(coat)，能夠更降低在熱處理中發生的金屬汙染，而廣泛地 被使用。但是，針對CVD-碳化矽被覆，會有由於對該表面例如施行鏡面研磨，而在碳化矽 膜的表層部中的鐵金屬汙染濃度高的情況，當載置晶片來進行熱處理的時候，則有發生Fe 的金屬汙染轉印的情況。此金屬汙染轉印，能夠通過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，所述支撐輔助構件，也是使用一種在其表面形成有氧化膜而成的碳 化矽制的支撐輔助構件。然而，若將晶片載置在已形成有氧化膜的碳化矽制的支撐輔助構件上，然後在氬氣 氛中進行熱處理，則雖然Fe的金屬汙染會降低，但是由於氧化膜而使矽晶片的背面粗糙。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 的側面發生的鐵，汙染下一層的晶片表面這樣的問題。

發明內容
本發明是鑑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的半導體晶片的熱處理方法，當將矽晶片這類的被處理基板，載置在配備 有支撐輔助構件的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 汙染被轉印至矽晶片上、以及矽晶片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，至少具備二根以上的 支柱；一對板狀構件，用以連結各支柱的兩端部；晶舟主體，其具有多個支撐部，該支撐部 用以將被處理基板水平地支撐於所述各支柱上；以及支撐輔助構件，其分別可裝卸地裝設 在所述多個支撐部上，所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 於所述支撐輔助構件，具有導引構件，其要被裝設在所述支撐部上；以及基板支撐 構件，其通過該導引構件而被安置，所述被處理基板則要被載置於基板支撐構件上；所述導引構件，在其頂面形成孔；所述基板支撐構件，要被插嵌於所述導引構件的孔中而被安置；當所述支撐輔助 構件被裝設在晶舟主體的支撐部上的時候，所述被處理基板要被載置的面的高度位置，比 所述導引構件的頂面的高度位置更高；所述基板支撐構件，由碳化矽、矽、施行碳化矽的化學氣相沉積(CVD)被覆後的碳 化矽、施行碳化矽的化學氣相沉積被覆後的矽、或施行碳化矽的化學氣相沉積被覆後的碳 的任一種所構成；所述導引構件，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的任一種所構成。如前所述，公知的縱型熱處理用晶舟，例如若是配備已形成有氧化膜的碳化矽制 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，晶片表面會由於從支撐輔助構件的側面來的鐵 而受到汙染。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，比導引構件的頂面的高度位置更高；並且，基板支 撐構件，由碳化矽、矽、施行碳化矽的化學氣相沉積被覆後的碳化矽、施行碳化矽的化學氣 相沉積被覆後的矽、或施行碳化矽化學氣相沉積被覆後的碳的任一種所構成，所以在與矽 晶片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。由此，可抑制被處理基板的背面發生粗糙化。另外，支撐輔助構件之中，導引構件由於由石英、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的任一種所構成，所以扣除此 部分的汙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汙染轉 印量。如此，根據本發明，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 於被處理基板的鐵汙染轉印、以及被處理基板背面的粗糙化此兩種情況。此時，所述晶舟主體，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的任一種所構成。如此，晶舟主體，由於由石英、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的任一種所構成，所以也能降低從晶舟主體來的 鐵的金屬汙染轉印量，所以能更進一步地減少被處理基板表面的鐵汙染。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，與所述導引構件的 頂面的高度位置之差，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，與所述導引構件的 頂面的高度位置之差，是0. 05mm以上，也即，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。另外，為了抑制 從位於比導引構件的頂面更高位置的基板支撐構件的側面來的鐵汙染，所以上述高度位置 之差的上限，較佳是設為1.0mm。另外，本發明提供一種矽晶片的處理方法，其特徵在於是使用所述的縱型熱處理用晶舟，來對矽晶片進行熱處理的方法，其中將所述支 撐輔助構件裝設在所述各個支撐部上，並將矽晶片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，由於不會如公知般地使矽晶片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片的 背面的粗糙化。此時，所述矽晶片的熱處理，是以1100 1350°C的溫度來進行。如此高溫的熱處理的情況，鐵等所造成的金屬汙染雖然會成為問題，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汙染，所以對於解決該問題是極為有 效的。如以上所述，若根據本發明的縱型熱處理用晶舟及使用此晶舟的矽晶片的熱處理 方法，能夠製造出一種熱處理晶片，可一併抑制鐵汙染被轉印至矽晶片上、以及矽晶片背面 的粗糙化此兩種情況。


圖1是表示本發明的縱型熱處理用晶舟的一個例子的概略圖。圖2是表示本發明的支撐輔助構件的一個例子的說明圖；(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。圖3是表示公知的支撐輔助構件的一個例子的說明圖；(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。圖4是表示公知的縱型熱處理用晶舟的一個例子的概略圖。圖5是表示安置於公知的縱型熱處理用晶舟上的晶片的狀態的說明圖。圖6是表示縱型熱處理爐的一個例子的概略圖。
圖7是表示在公知的縱型熱處理用晶舟中的晶片支撐部的概略圖。
具體實施例方式以下，說明有關本發明的實施方式，但本發明並未限定於此實施方式。對大口徑的半導體晶片等的被處理基板，施加熱處理的情況，主要是使用縱型的 熱處理爐，用以將多張晶片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，為了安置多張晶片，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 理後的晶片中，會發生滑移位錯。這是因為在先前的熱處理用晶舟中，僅是例如對支撐部施行化學氣相沉積 (CVD)-碳化矽被覆，其表面非常粗糙，所以當將晶片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-碳化矽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位錯這樣的問題，例如在日本特開 2004-241545號公報所記載，使用一種晶舟，在其晶片的支撐部，裝設有可裝卸的支撐輔助 構件，由此來謀求防止發生滑移位錯。例如，在1100°C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 熱性的高碳化矽制的支撐輔助構件。進而，為了防止滑移位錯，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汙染，而該鐵 會從支撐輔助構件轉印至晶片表面，於是會發生晶片被鐵汙染這樣的問題。此鐵汙染，可利 用氧化膜來包覆支撐輔助構件，由此來減少此汙染。然而，針對被熱處理後的晶片，發生了 以下的新的問題也即，所述表面，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，也即將基板支撐構件，設為由碳化矽、矽、施行碳化矽的化 學氣相沉積被覆後的碳化矽、施行碳化矽的化學氣相沉積被覆後的矽、或施行碳化矽的化 學氣相沉積被覆後的碳的任一種所構成；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的任一種所構成； 由此，在熱處理時，能減少從支撐輔助構件來的對於晶片的鐵汙染，同時能降低因與氧化膜 接觸而造成的晶片背面的粗糙化。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 舟的矽晶片的熱處理方法，但是本發明並未限定於此。圖1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的兩端部的一對板狀構件3 (將這些構成設為晶舟主體 4)。在各支柱2上，於各自相同高度的位置，以等間隔形成多個槽(溝槽)5;槽5間的凸部， 其作用是作為被處理基板(此處，舉出矽晶片來作為例子，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。當對晶片進行熱處理的時候，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，各自載置一片晶片。此處，敘述有關此支撐輔助構件7。圖2是表示本發明中的支撐輔助構件的一個 例子。如圖2所示，此支撐輔助構件7，具備導引構件8，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，矽晶片實際地被載置於此處。圖2的(A)是表示支 撐輔助構件7裝設在支撐部6上的狀態，圖2的(B)是表示導引構件的背面側。另外，圖2 的(C)是表示導引構件8與基板支撐構件9分離的狀態。圖2的(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，在圖2的(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，如圖2的(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)，形成有溝槽10。此用於裝設的溝槽10，是形成可嵌合晶舟1的支撐部6的形 狀，通過使支撐部6嵌入此溝槽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，並基於該測定數據來形成導引構件8的溝槽10即可。如圖2的(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會被矽晶片完全地覆蓋的範圍；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。另外，孔14的深度也沒有特別地限定，能夠作成沒有貫通的溝槽狀，也能如圖2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的要載置矽晶片的面(載置面15)的高度位置之差，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。另外，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的矽晶片的載置面15的高度位置， 比導引構件8的頂面13的高度位置更高(參照圖2的(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，成為0. 05 1. Omm0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片直接接觸導引構件8。另外，從機械加工精度的角度來考慮， 有此程度之差是較佳的。另一方面，若基板支撐構件9過厚，則從該基板支撐構件9的側面來的鐵汙染，容 易成為問題，所以較佳是儘可能地變薄。例如，通過將上述差作成1.0mm程度以下，則可更 有效果地防止從基板支撐構件9的側面來的鐵汙染。另外，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 晶片的載置面15，從防止滑移位錯的觀點，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。另外，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片的基 板支撐構件9，則能夠降低晶片背面的粗糙度。另外，當晶片被載置時，若基板支撐構件9沒有完全地被矽晶片覆蓋而露出，則由 於鐵汙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，較佳是當晶片被 載置時，會完全地被矽晶片覆蓋。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，由此，能夠抑制從 導引構件8的表面往矽晶片表面的由鐵所造成的汙染。因此，整體而言，能夠降低晶片的鐵 汙染。如以上所述，本發明的縱型熱處理用晶舟1，如圖2所示，在支撐輔助構件7中，只 有矽晶片直接接觸的部分(基板支撐構件9)，為了防止晶片背面粗糙化，而沒有形成氧化 膜，並且，其它以外的部分(導引構件8)，則為了抑制鐵對於矽晶片的汙染，由石英或形成 有氧化膜後的材料所構成。因此，相較於公知的縱型熱處理用晶舟，能夠顯著地防止對於矽 晶片的金屬汙染，並且，也可抑制熱處理後的晶片背面的粗糙化。另一方面，公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，矽晶片會被汙染。又，若是支撐輔助構 件的整個面都形成有氧化膜，則與其接觸的晶片背面會產生粗糙化。另外，由4根支柱2、及連結各支柱2的兩端部的一對板狀構件3所構成的晶舟主 體4，其材料若也設成與導引構件8同樣的材料，則能夠更降低晶片表面的鐵汙染，所以是 理想的。這些構件的形狀等，例如能夠作成與公知的相同。只要配合目的，來準備一種可有 效率地對矽晶片施行熱處理的晶舟主體便可以。接著，敘述有關本發明的矽晶片的熱處理方法。本發明的熱處理方法，是使用如圖1、圖2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裝設在晶舟主體4的支撐部6上，並將矽晶片載置在支撐輔助 構件7的基板支撐構件9的載置面15上，然後進行熱處理。根據本發明的熱處理方法，能 夠進行一種熱處理，不會使矽晶片的背面粗糙化，也能抑制鐵汙染。另外，除了上述以外，並沒有特別地限定，例如能以與公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°C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，相較於公知，可有效地抑制鐵等的金屬汙染。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)通過機械加工，製造出一種縱型熱處理用的晶舟主體，其具有圖1所示的4根方柱 狀的支柱、連結各支柱的兩端部的一對板狀構件、及位於各支柱上的100個晶片支撐部。另外，此熱處理用的晶舟主體的材質是碳化矽(SiC)，對其表面施行碳化矽的化學 氣相沉積被覆而使表面粗度Ra= Iym左右。每一片晶片，是由4處的支撐部來支撐，其中 外側2處的支撐部(圖1的跟前側)，比內側2處的支撐部(圖1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，如圖2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. Omm)，是作為用以支撐晶片的基板支撐構件；該導引構件(寬度10. 0mm、溝槽部的寬度 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主體的支撐部上的溝槽。另 外，基板支撐構件，是使用對碳化矽基板施行碳化矽的化學氣相沉積被覆，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，對所述縱型熱處理用晶舟進行氫氟酸洗淨，之後，將由所述基板支撐構件與 所述導引構件所構成的支撐輔助構件，裝設在所述縱型熱處理用晶舟的晶片支撐部上。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725 μ m的鏡面研磨後的矽晶片)，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°C進行1小時的熱處理。對所述熱處理後的晶片，根據表面光壓法(SPV法Surface Photo Voltage)所 測得的鐵濃度，其最大值是6X lOnatoms/cm3、平均值則為4X liTatoms/cm3，位於容許範圍 內，而是良好的晶片。另外，測定所述熱處理後的矽晶片背面的霧度(haze)。當使用KLATENC0R公司制 造的SP-1，並以DWN模式的High-Throughput條件來測定時，與所述晶片支撐輔助構件接觸 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)先準備一種晶舟主體，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，然後通過熱氧化來形成大約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的支撐輔助構件，裝設在晶舟主體的支撐部上。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. 2mmο載置鏡面研磨後的矽晶片，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°C進行1小時的熱處理。對所述熱處理後的晶片，根據表面光壓法所測得的鐵濃度，其最大值是 3 X lOnatoms/cm3、平均值則為2 X 1010atoms/cm3,是非常低的值，而能夠得到一種可極度地 抑制鐵汙染的高質量的退火晶片。另外，在所述熱處理後的矽晶片背面中，與所述晶片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 準備一種如圖3所示的一體型的支撐輔助構件。圖3的(A)是表示支撐輔助構件被裝設在 支撐部上的狀態。圖3的(B)是支撐輔助構件被裝設在支撐部上時的剖面圖。另外，如圖 3的(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_化學氣相沉積被覆，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主體，將上 述支撐輔助構件裝設在該支撐部上，之後，載置矽晶片，一邊供給氬氣體、一邊以1200°C進 行1小時的熱處理。與各實施例同樣地測定霧度值、鐵汙染。熱處理後的矽晶片的背面，其與晶片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4X1012atOmS/Cm3、平均值則 為6 X lOnatoms/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主體，在該 支撐部沒有裝設支撐輔助構件，便將矽晶片載置在支撐部上，然後一邊供給氬氣體、一邊以 1200°C進行1小時的熱處理。與各實施例同樣地測定霧度值、鐵汙染。根據表面光壓法來測定熱處理後的矽晶片而得到的鐵濃度，其最大值是 ZXlOnatoms/cm3、平均值則為 2 X liTatoms/cm3，是較低的值。然而，矽晶片的背面，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所示的公知的熱處理方法不同，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，則可以得到一種高質量的退火晶片，在晶 片背面不會發生嚴重的粗糙化，且可抑制鐵等的金屬汙染。另外，本發明並未被限定於上述實施方式。上述實施方式是例示性，凡是具有與本 發明的申請專利範圍所記載的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。
權利要求
一種縱型熱處理用晶舟，至少具備二根以上的支柱；一對板狀構件，用以連結各支柱的兩端部；晶舟主體，其具有多個支撐部，該支撐部用以將被處理基板水平地支撐於所述各支柱上；以及支撐輔助構件，其分別可裝卸地裝設在所述多個支撐部上，所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所述支撐輔助構件，具有導引構件，其要被裝設在所述支撐部上；以及基板支撐構件，其通過該導引構件而被安置，所述被處理基板則要被載置於該基板支撐構件上；所述導引構件，在其頂面形成孔；所述基板支撐構件，要被插嵌於所述導引構件的孔中而被安置；當所述支撐輔助構件被裝設在晶舟主體的支撐部上的時候，所述被處理基板要被載置的面的高度位置，比所述導引構件的頂面的高度位置更高；所述基板支撐構件，由碳化矽、矽、施行碳化矽的化學氣相沉積被覆後的碳化矽、施行碳化矽的化學氣相沉積被覆後的矽、或施行碳化矽的化學氣相沉積被覆後的碳的任一種所構成；所述導引構件，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的任一種所構成。
2.如權利要求1所述的縱型熱處理用晶舟，其中，所述晶舟主體，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的任一種 所構成。
3.如權利要求1或2所述的縱型熱處理用晶舟，其中，所述基板支撐構件的被處理基板 要被載置的面的高度位置，與所述導引構件的頂面的高度位置之差，是0. 05 1. 0mm。
4.一種矽晶片的熱處理方法，其特徵在於是使用權利要求1 3中任一項所述的縱型熱處理用晶舟，來對矽晶片進行熱處理的 方法，其中將所述支撐輔助構件分別裝設在所述多個支撐部上，並將矽晶片載置在該支撐 輔助構件的基板支撐構件上，來進行熱處理。
5.如權利要求4所述的矽晶片的熱處理方法，其中，所述矽晶片的熱處理，以1100 1350°C的溫度來進行。
全文摘要
本發明是縱型熱處理用晶舟，具備載置被處理基板的支撐輔助構件，該支撐輔助構件分別可裝卸地裝設在晶舟主體的支撐部上，支撐輔助構件具有導引構件，被裝設在支撐部上；板狀基板支撐構件，被處理基板被載置於基板支撐構件上；導引構件，在頂面形成孔；基板支撐構件，被插嵌於導引構件的孔中被安置；被處理基板的載置面的高度位置比導引構件的頂面的高度位置高；基板支撐構件由碳化矽等構成；導引構件由石英等構成。提供縱型熱處理用晶舟及使用此晶舟的矽晶片的熱處理方法，當將矽晶片等被處理基板載置在配備有支撐輔助構件的縱型熱處理用晶舟上，並使用氬氣等進行熱處理時，能一併抑制鐵汙染被轉印至矽晶片上及矽晶片背面的粗糙化此兩種情況。
文檔編號H01L21/22GK101990699SQ20098011234
公開日2011年3月23日 申請日期2009年4月9日 優先權日2008年4月17日
發明者小林武史 申請人:信越半導體股份有限公司