[發明專利]利用臥式熱處理爐的硅晶圓的熱處理方法

在審

• 申請號: 202111170674.2
• 申請日: 2021-10-08
• 公開（公告）號: CN114300379A
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發明（設計）人: 桑野嘉宏;野口廣;森下隆博
• 申請（專利權）人: 勝高股份有限公司
• 主分類號: H01L21/67
• 分類號: H01L21/67;H01L21/324;H01L21/22
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 張澤洲;司昆明

本發明提供一種利用臥式熱處理爐的硅晶圓的熱處理方法，其能夠抑制配置于為了晶圓設置區域的溫度均勻化設置的保溫塊的附近的硅晶圓的金屬污染。本發明的利用臥式熱處理爐（100）的硅晶圓的熱處理方法在圓筒形狀的爐芯管（12）內配置晶舟（16），此時，(A)在晶舟（16）上配置晶圓組（WF），(B)在晶舟（16）上的爐芯管的中心軸（X）方向上的晶圓組（WF）的兩側，與晶圓組（WF）離開地配置保溫塊（第1保溫塊（18A）及第2保溫塊（18B）），(C)在晶舟（16）上的爐芯管的中心軸（X）方向上的第1保溫塊（18A）及第2保溫塊（18B）的兩側配置高清潔度的偽晶圓（20A、20B、20C、20D）。

技術領域

本發明涉及利用臥式熱處理爐的硅晶圓的熱處理方法。

背景技術

使磷、硼等摻雜劑向硅晶圓中熱擴散的工序包括使摻雜劑附著于硅晶圓的表層的工序(沉淀)、使附著于表層的摻雜劑向硅晶圓的內部擴散的工序(驅入)。該驅入工序中一般利用臥式熱處理爐(熱擴散爐)。臥式熱處理爐中，在具有橫向的中心軸的圓筒形狀的爐芯管內，以主面與爐芯管的中心軸正交的方式放入將多張硅晶圓排列地配置的晶舟，在爐芯管內對硅晶圓實施熱處理。此時，在爐芯管的中心軸方向上的多張硅晶圓的兩側，配置由硅構成的保溫塊(偽塊)來實現爐芯管內的晶圓設置區域的溫度均勻化的技術被已知。

專利文獻1中記載了如下內容：“一種晶圓的熱處理方法，其特征在于，在熱擴散爐的管內，以主面與管的長邊方向正交的方式將晶圓并列設置，在該狀態下對晶圓實施熱處理時，在未將晶圓裝入管內的狀態下的均熱區域的兩側，在氛圍氣體流入側，從該區域離開至少10mm以上，此外，在氛圍氣體流出側，密接或離開地分別配置比管徑稍小的保溫塊(權利要求1)”。此外，專利文獻1中記載了“保溫塊的材質為高純度硅(權利要求3)”。

專利文獻1：日本特開平3-85725號公報。

然而，本發明人們研究發現，多批次的熱處理中重復使用同一保溫塊的情況下，各批次的多張硅晶圓中的位于兩端部分的硅晶圓、即配置于保溫塊的附近的硅晶圓的金屬污染量隨著經歷批次而顯著增加。被金屬污染的硅晶圓壽命值下降所以無法成為產品，結果，產品成品率變得不足。因此，希望抑制硅晶圓的金屬污染。

發明內容

鑒于上述問題，本發明的目的在于提供一種利用臥式熱處理爐的硅晶圓的熱處理方法，前述利用臥式熱處理爐的硅晶圓的熱處理方法能夠抑制，配置于為了晶圓設置區域的溫度均勻化而設置的保溫塊的附近的硅晶圓的金屬污染。

為了解決上述問題，本發明人們進行認真研究，得到以下的發現。首先，本發明人們認為配置于保溫塊的附近的硅晶圓的金屬污染量的增加的原因或許是保溫塊的金屬污染。即認為，在多批次的熱處理中重復使用同一保溫塊的情況下，保溫塊處來自爐芯管等的金屬污染(Fe、Ni、Cu等)逐漸蓄積。熱處理時保溫塊被加熱的過程中，從保溫塊產生包括污染金屬的氣體。包括該污染金屬的氣體擴散，被向配置于保溫塊的附近的硅晶圓供給。結果，認為配置于保溫塊的附近的硅晶圓也被金屬污染。

然而，多批次的熱處理中每次更換保溫塊是不經濟的。此外，考慮各批次的熱處理后對保溫塊實施高清潔度化處理(基于氫氟酸和硝酸的混酸液等的蝕刻處理)，從保溫塊除去污染金屬，但由于以下的理由而在操作上不現實。即，可以列舉下述理由：保溫塊是比較厚的塊，所以以能夠將其容納的方式制作較大的蝕刻槽花費費用，若將厚度較大而表面積較大的保溫塊蝕刻處理則有蝕刻中液溫過度上升。

因此，本發明人們想到，在爐芯管的中心軸方向上的保溫塊的兩側設置高清潔度的偽晶圓，由此，抑制包括從保溫塊產生的污染金屬的氣體向配置于保溫塊的附近的硅晶圓擴散。并且，各種實驗的結果確認，通過這樣地在保溫塊的兩側設置偽晶圓，能夠抑制配置于保溫塊的附近的硅晶圓的金屬污染量的增加。

基于上述發現完成的本發明的主要方案如下所述。