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JP2003086525A - Jig for heat treatment of silicon wafer and method of manufacturing the same - Google Patents

Jig for heat treatment of silicon wafer and method of manufacturing the same

Info

Publication number
JP2003086525A
JP2003086525A JP2001275943A JP2001275943A JP2003086525A JP 2003086525 A JP2003086525 A JP 2003086525A JP 2001275943 A JP2001275943 A JP 2001275943A JP 2001275943 A JP2001275943 A JP 2001275943A JP 2003086525 A JP2003086525 A JP 2003086525A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heat treatment
jig
silicon
wafer
silicon wafer
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.)
Pending
Application number
JP2001275943A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Motohiro Sei
元浩 清
Masahiko Kurokawa
昌彦 黒川
Koji Araki
浩司 荒木
Toru Yamashita
徹 山下
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Coorstek KK
Original Assignee
Toshiba Ceramics Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Ceramics Co Ltd filed Critical Toshiba Ceramics Co Ltd
Priority to JP2001275943A priority Critical patent/JP2003086525A/en
Publication of JP2003086525A publication Critical patent/JP2003086525A/en
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 1000℃以上の高温熱処理工程において用
いられるウエハボート、サセプタ、チャック、ホルダ等
のシリコンウエハ熱処理用治具について、耐熱性、機械
的強度、靭性等に優れ、かつ、被処理ウエハへの不純物
金属汚染の転写を抑制することができるシリコンウエハ
熱処理用治具を提供する。 【解決手段】 チッ素濃度が1×1013〜5×1015
toms/cm3、かつ、酸素濃度が8×1017〜2×
1018atoms/cm3であり、チョクラルスキー法
により育成されたシリコン単結晶を前記熱処理用治具の
形状に加工した後、該熱処理用治具を600〜1000
℃で10分〜24時間熱処理したシリコンウエハ熱処理
用治具を用いる。
(57) [Problem] To provide a jig for heat treatment of a silicon wafer such as a wafer boat, a susceptor, a chuck, and a holder used in a high-temperature heat treatment step of 1000 ° C. or more, having excellent heat resistance, mechanical strength, toughness, and the like, and Another object of the present invention is to provide a jig for heat treatment of a silicon wafer capable of suppressing transfer of impurity metal contamination to a wafer to be processed. SOLUTION: The nitrogen concentration is 1 × 10 13 to 5 × 10 15 a.
toms / cm 3 and oxygen concentration of 8 × 10 17 to 2 ×
10 18 was atoms / cm 3, after processing the silicon single crystal grown by the Czochralski method to the shape of the heat treatment jig, jig for heat treatment of 600 to 1000
A silicon wafer heat treatment jig that has been heat-treated at 10 ° C. for 10 minutes to 24 hours is used.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、シリコンウエハ熱
処理用治具およびその製造方法に関し、より詳細には、
高温熱処理が施されるシリコンウエハを載置するために
使用されるウエハボート、サセプタ、チャック、ホルダ
等のシリコンウエハ熱処理用治具およびその製造方法に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a jig for heat treatment of a silicon wafer and a method for manufacturing the same, and more specifically,
The present invention relates to a silicon wafer heat treatment jig such as a wafer boat, a susceptor, a chuck, and a holder used for mounting a silicon wafer to be subjected to high temperature heat treatment, and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体製造プロセスにおいて、シリコン
ウエハには、拡散、酸化、CVD成膜等の種々の熱処理
が施される。これらの熱処理工程では、それぞれの処理
の態様、使用する加熱手段の種類等に応じて、各種の治
具が使用されている。例えば、縦型熱処理炉を用いる熱
処理工程においては、複数枚のシリコンウエハを、縦型
多段のウエハを保持治具、いわゆる縦型ウエハボートに
装填して処理する。
2. Description of the Related Art In a semiconductor manufacturing process, a silicon wafer is subjected to various heat treatments such as diffusion, oxidation and CVD film formation. In these heat treatment steps, various jigs are used depending on the mode of each treatment, the type of heating means used, and the like. For example, in a heat treatment process using a vertical heat treatment furnace, a plurality of silicon wafers are loaded into a holding jig, a so-called vertical wafer boat, to process the wafers in multiple vertical stages.

【0003】この縦型ウエハボートは、例えば、図2に
示すように、上板1と下板2との間に、複数(図2にお
いては4本)の支柱3が設けられており、前記支柱3に
は、被処理ウエハ5を支持するための多数の溝(スリッ
ト)4が設けられた構造からなる。そして、前記被処理
ウエハ5は、前記支柱3の溝4によって、ウエハ外周部
の複数箇所(図2においては4箇所)で支持され、縦型
ウエハボート内に水平に等間隔に載置され、熱処理が施
される。この縦型ウエハボートの構成材料としては、一
般に、単結晶シリコン、多結晶シリコン、石英ガラス、
炭化ケイ素質材料等が用いられている。
In this vertical wafer boat, a plurality of (four in FIG. 2) columns 3 are provided between an upper plate 1 and a lower plate 2, as shown in FIG. The pillar 3 has a structure in which a large number of grooves (slits) 4 for supporting the wafer 5 to be processed are provided. The wafer 5 to be processed is supported at a plurality of locations (4 locations in FIG. 2) on the outer peripheral portion of the wafer by the grooves 4 of the support column 3 and horizontally placed in the vertical wafer boat at equal intervals. Heat treatment is applied. As the constituent material of this vertical wafer boat, generally, single crystal silicon, polycrystalline silicon, quartz glass,
A silicon carbide material or the like is used.

【0004】また、エピタキシャル成長装置等によるウ
エハ表面への薄膜気相成長処理の場合には、例えば、石
英ガラス、単結晶シリコン、多結晶シリコン、炭化ケイ
素コーティングされた黒鉛基材等からなるバッチ式や枚
葉式のサセプタにシリコンウエハが載置され、熱処理が
行われる。
Further, in the case of thin film vapor phase growth processing on a wafer surface by an epitaxial growth apparatus or the like, for example, a batch type consisting of quartz glass, single crystal silicon, polycrystalline silicon, a graphite base material coated with silicon carbide or the like is used. A silicon wafer is placed on a single-wafer type susceptor, and heat treatment is performed.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記縦
型ウエハボートやサセプタ等のシリコンウエハ熱処理用
治具の構成材料が石英ガラスである場合は、高温で変形
しやすく、1000℃を超える高温熱処理には使用する
ことができない。また、水素ガス等の還元性ガスを含む
雰囲気下での熱処理においては、炭化ケイ素質材料は、
水素と反応してパーティクルの発生やウエハの不純物金
属の汚染転写の原因となるため、使用不可能となる。
However, when the constituent material of the jig for heat treatment of silicon wafers such as the vertical wafer boat and the susceptor is quartz glass, it is easily deformed at a high temperature and heat treatment at a high temperature exceeding 1000 ° C. is required. Can not be used. Further, in the heat treatment under an atmosphere containing a reducing gas such as hydrogen gas, the silicon carbide material is
It reacts with hydrogen and causes the generation of particles and contamination transfer of impurity metal on the wafer, which makes it unusable.

【0006】このため、1000℃以上の高温熱処理工
程において用いられるウエハボート等のシリコンウエハ
熱処理用治具の構成材料は、上記のような、耐熱性、パ
ーティクル等による汚染防止等の観点から、従来、被処
理シリコンウエハと同一素材であるチョクラルスキー
(CZ)法やフローティングゾーン(FZ)法によるシ
リコン単結晶または気相化学成長(CVD)法による多
結晶シリコン等が多く用いられてきた。
Therefore, the constituent material of the silicon wafer heat treatment jig, such as a wafer boat, used in the high temperature heat treatment step at 1000 ° C. or higher is conventionally known from the viewpoints of heat resistance and prevention of contamination by particles and the like. A silicon single crystal by the Czochralski (CZ) method or the floating zone (FZ) method or a polycrystalline silicon by the vapor phase chemical growth (CVD) method, which is the same material as the silicon wafer to be processed, has been widely used.

【0007】しかしながら、上記CZ法等によるシリコ
ン材料は、純度は高いものの、強度においては必ずしも
十分ではなく、しかも脆いため、より高強度であり、靭
性に優れたシリコン材料が求められている。この点につ
いては、例えば、特許第3117573号公報には、チ
ッ素原子を1016atoms/cm3以上の濃度で含有
するシリコン融液を固化して、繊維状チッ化ケイ素を析
出させたチッ化ケイ素繊維強化シリコン材を用いること
により、シリコン材の曲げ強度および破壊靭性を改善す
ることが提案されている。
However, although the silicon material obtained by the CZ method or the like has high purity, it is not always sufficient in strength and is brittle, so that a silicon material having higher strength and excellent toughness is required. Regarding this point, for example, in Japanese Patent No. 3117573, a silicon melt containing nitrogen atoms at a concentration of 10 16 atoms / cm 3 or more is solidified to form fibrous silicon nitride. It has been proposed to improve the bending strength and fracture toughness of silicon materials by using silicon fiber reinforced silicon materials.

【0008】一方、上記したようなシリコンウエハの熱
処理工程における被処理ウエハの不純物金属汚染は、L
SIの電気的特性を劣化させる主な要因の一つであり、
ウエハの酸化耐性の劣化や接合リーク不良の原因となる
ことから、この防止対策も重要な課題である。さらに、
近年、LSIの微細化・高集積化に伴い、ウエハの不純
物金属汚染に対する許容レベルについては、ますます、
その要求が厳しくなってきている。
On the other hand, the impurity metal contamination of the wafer to be processed in the heat treatment step of the silicon wafer as described above is L
It is one of the main factors that deteriorate the electrical characteristics of SI,
This preventive measure is also an important issue because it may cause deterioration of the oxidation resistance of the wafer and defective junction leakage. further,
In recent years, with the miniaturization and high integration of LSI, the permissible level for impurity metal contamination of wafers is becoming more and more
The demands are becoming stricter.

【0009】そのため、熱処理工程においてシリコンウ
エハと直接接触するウエハボートやサセプタ等の熱処理
用治具からの不純物金属汚染の転写を未然に防止するた
め、該熱処理用治具の表層部の不純物金属含有濃度を、
被処理シリコンウエハと同程度にまで低減することが強
く求められている。
Therefore, in order to prevent transfer of impurity metal contamination from a heat treatment jig such as a wafer boat or a susceptor that comes into direct contact with a silicon wafer in the heat treatment step, the surface of the heat treatment jig contains an impurity metal. Concentration
There is a strong demand for reduction to the same level as the silicon wafer to be processed.

【0010】しかしながら、従来の熱処理用治具にあっ
ては、その種類や材質等により若干の程度の差はあるも
のの、該熱処理用治具の表層部には、不純物金属が少な
からず残存している。上記の繊維状チッ化ケイ素を析出
させたシリコン材からなる熱処理用治具においても、該
シリコン材バルク中のゲッタリング能力が十分でなく、
該熱処理用治具からの不純物金属汚染の転写を十分に防
止することはできていない。
However, in the conventional heat treatment jig, although there are some differences depending on the type, material, etc., a considerable amount of impurity metal remains on the surface layer of the heat treatment jig. There is. Even in the heat treatment jig made of the silicon material in which the above-mentioned fibrous silicon nitride is deposited, the gettering ability in the bulk of the silicon material is not sufficient,
It has not been possible to sufficiently prevent transfer of impurity metal contamination from the heat treatment jig.

【0011】本発明は、上記技術的課題を解決するため
になされたものであり、1000℃以上の高温熱処理工
程において用いられるウエハボート、サセプタ、チャッ
ク、ホルダ等のシリコンウエハ熱処理用治具について、
耐熱性、機械的強度、靭性等に優れ、かつ、被処理ウエ
ハへの不純物金属汚染の転写を抑制することができるシ
リコンウエハ熱処理用治具およびその製造方法を提供す
ることを目的とするものである。
The present invention has been made to solve the above technical problems, and relates to a silicon wafer heat treatment jig such as a wafer boat, a susceptor, a chuck, and a holder used in a high temperature heat treatment process at 1000 ° C. or higher.
It is an object of the present invention to provide a jig for heat treatment of a silicon wafer, which is excellent in heat resistance, mechanical strength, toughness, etc., and can suppress transfer of impurity metal contamination to a wafer to be processed, and a manufacturing method thereof. is there.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明に係るシリコンウ
エハ熱処理用治具は、1000℃以上の高温熱処理工程
において用いられるシリコンウエハ熱処理用治具であっ
て、チッ素濃度が1×1013〜5×1015atoms/
cm3、かつ、酸素濃度が8×1017〜2×1018at
oms/cm3であり、チョクラルスキー法により育成
されたシリコン単結晶により構成されていることを特徴
とする。この熱処理用治具は、その表層部における不純
物金属濃度が低く、被処理ウエハへの不純物金属汚染の
転写を防止することができるとともに、耐熱性、機械的
強度、靭性等にも優れているものである。
A jig for heat treatment of a silicon wafer according to the present invention is a jig for heat treatment of a silicon wafer used in a high temperature heat treatment step of 1000 ° C. or higher, and has a nitrogen concentration of 1 × 10 13 to. 5 × 10 15 atoms /
cm 3 , and oxygen concentration is 8 × 10 17 to 2 × 10 18 at
oms / cm 3 and is characterized by being composed of a silicon single crystal grown by the Czochralski method. This heat treatment jig has a low impurity metal concentration in its surface layer, can prevent transfer of impurity metal contamination to the wafer to be processed, and is excellent in heat resistance, mechanical strength, toughness, etc. Is.

【0013】前記熱処理用治具は、ウエハボート、サセ
プタ、チャック、ホルダのいずれかであることが好まし
い。本発明に係る熱処理用治具は、上記のように、耐熱
性、機械的強度、靭性等にも優れているため、特に、ウ
エハボート、サセプタ、チャック、ホルダ等のシリコン
ウエハを載置する治具として好適に用いることができ
る。
The heat treatment jig is preferably a wafer boat, a susceptor, a chuck, or a holder. Since the heat treatment jig according to the present invention is excellent in heat resistance, mechanical strength, toughness, etc. as described above, in particular, a jig for mounting a silicon wafer such as a wafer boat, a susceptor, a chuck, a holder, etc. It can be suitably used as a tool.

【0014】また、本発明に係るシリコンウエハ熱処理
用治具の製造方法は、1000℃以上の高温熱処理工程
において用いられるシリコンウエハ熱処理用治具の製造
方法において、チッ素濃度が1×1013〜5×1015
toms/cm3、かつ、酸素濃度が8×1017〜2×
1018atoms/cm3であり、チョクラルスキー法
により育成されたシリコン単結晶を前記熱処理用治具の
形状に加工した後、該熱処理用治具を600〜1000
℃で10分〜24時間熱処理することを特徴とする。上
記チッ素濃度および酸素濃度の熱処理用治具に、前記熱
処理を施すことにより、シリコン単結晶中に酸素析出物
の核を高密度で形成させることができ、これにより、該
治具の表層部の不純物金属をトラップすることができる
ため、シリコンウエハへの不純物金属汚染の転写が抑制
される。
The method for manufacturing a jig for heat treatment of a silicon wafer according to the present invention is the method for manufacturing a jig for heat treatment of a silicon wafer used in a high temperature heat treatment step of 1000 ° C. or higher, wherein the nitrogen concentration is 1 × 10 13 to 5 x 10 15 a
toms / cm 3 , and oxygen concentration is 8 × 10 17 to 2 ×
10 18 atoms / cm 3 , and the silicon single crystal grown by the Czochralski method was processed into the shape of the heat treatment jig, and then the heat treatment jig was adjusted to 600 to 1000.
It is characterized in that it is heat-treated at a temperature of 10 minutes to 24 hours. By performing the heat treatment on the jig for heat treatment of nitrogen concentration and oxygen concentration, nuclei of oxygen precipitates can be formed at high density in the silicon single crystal, whereby the surface layer portion of the jig is formed. Since it is possible to trap the impurity metal, the transfer of the impurity metal contamination to the silicon wafer is suppressed.

【0015】前記600〜1000℃での熱処理は、酸
素、チッ素、水素、アルゴンより選ばれた少なくとも1
種のガス雰囲気下にて行われることが好ましい。これら
のガス雰囲気下で熱処理を行うことにより、前記熱処理
用治具の表層部をより平滑化させるとともに、表層部の
無欠陥化を図ることができる。
The heat treatment at 600 to 1000 ° C. is at least 1 selected from oxygen, nitrogen, hydrogen and argon.
It is preferable to be carried out under a seed gas atmosphere. By performing the heat treatment under these gas atmospheres, the surface layer portion of the heat treatment jig can be made smoother and the surface layer portion can be made defect-free.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下、本発明をより詳細に説明す
る。本発明に係るシリコンウエハ熱処理用治具は、その
構成材料として、チッ素濃度が1×1013〜5×1015
atoms/cm3、かつ、酸素濃度が8×1017〜2
×1018atoms/cm3であるチョクラルスキー
(CZ)法により育成されたシリコン単結晶が用いられ
る。このシリコン単結晶は、製造される熱処理用治具の
種類、形状等に応じて、適宜製造されるものであってよ
い。一般には、CZ法高純度シリコン単結晶は、シリコ
ンウエハ製造用の材料として、直径300mm、直胴部
長さ1.2m程度までの大きさのものがインゴットとし
て工業的に生産され、市販されており、これを用いるこ
とができる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be described in more detail below. The silicon wafer heat treatment jig according to the present invention has a nitrogen concentration of 1 × 10 13 to 5 × 10 15 as its constituent material.
atoms / cm 3 , and oxygen concentration is 8 × 10 17 to 2
A silicon single crystal grown by the Czochralski (CZ) method with a density of × 10 18 atoms / cm 3 is used. The silicon single crystal may be appropriately manufactured depending on the type, shape, etc. of the heat treatment jig to be manufactured. Generally, the CZ high-purity silicon single crystal is industrially produced as an ingot with a diameter of 300 mm and a straight body length of about 1.2 m as a material for manufacturing a silicon wafer, and is commercially available. , This can be used.

【0017】CZ法シリコン単結晶は、一般に、格子間
酸素濃度が過飽和状態であり、熱履歴を受けることによ
り、該格子間酸素はSiと反応してSiO2等の酸化物
を生成する。このとき、体積膨張等により過剰なSiが
格子間Siとして放出され、単結晶中に転位等の2次欠
陥が形成される。
In the CZ method silicon single crystal, the interstitial oxygen concentration is generally in a supersaturated state, and upon receiving a thermal history, the interstitial oxygen reacts with Si to form an oxide such as SiO 2 . At this time, excess Si is released as interstitial Si due to volume expansion and the like, and secondary defects such as dislocations are formed in the single crystal.

【0018】このような格子間酸素による析出物は、バ
ルク微小欠陥(BMD;Bulk MicroDefect)と呼ばれ、
不純物金属のゲッタリング源となる。このBMDの種類
や生成密度は、単結晶中の酸素濃度やドーパント(例え
ば、チッ素原子)濃度、単結晶育成時に導入された析出
核、BMDが形成される際の熱処理条件等に大きく影響
されることが知られている。また、BMDの状態は、単
結晶の強度特性にも影響し、シリコン単結晶中の酸素濃
度が適度である場合、機械的強度は上昇する。
Such precipitates due to interstitial oxygen are called bulk microdefects (BMD),
It becomes a gettering source of impurity metals. The type and production density of this BMD are greatly influenced by the oxygen concentration in the single crystal, the dopant (for example, nitrogen atom) concentration, the precipitation nuclei introduced during the growth of the single crystal, the heat treatment conditions when the BMD is formed, and the like. It is known that The BMD state also affects the strength characteristics of the single crystal, and the mechanical strength increases when the oxygen concentration in the silicon single crystal is appropriate.

【0019】また、本発明に係る熱処理用治具は、その
構成材料となるシリコン単結晶中のチッ素濃度が1×1
13〜5×1015atoms/cm3、かつ、酸素濃度
が8×1017〜2×1018atoms/cm3であるこ
とを特徴とする。上記範囲のチッ素濃度であるCZ法シ
リコン単結晶は、該単結晶中にチッ化ケイ素は析出せ
ず、高密度の酸素析出物(BMD)の生成を阻害すると
される酸化誘起積層欠陥(OSF;Oxidation induced
Stacking Fault)が発生しない領域(低濃度領域)にあ
る。したがって、酸素析出物の生成を阻害しない上記範
囲のチッ素濃度および酸素濃度であるCZ法シリコン単
結晶を加工して製造された治具は、高温熱処理工程にお
いて使用された場合であっても、そのバルク中に十分な
密度のゲッタリングサイトが生成される。しかも、結晶
の歪みの程度が適度であり、かつ、ドーパント(チッ
素)の作用により、その表層部では結晶歪みと不純物が
少ないため、シリコンウエハ熱処理用治具として好適に
用いることができる。
Further, in the heat treatment jig according to the present invention, the nitrogen concentration in the silicon single crystal which is the constituent material is 1 × 1.
It is characterized in that the oxygen concentration is 0 13 to 5 × 10 15 atoms / cm 3 and the oxygen concentration is 8 × 10 17 to 2 × 10 18 atoms / cm 3 . The CZ method silicon single crystal having a nitrogen concentration in the above range does not deposit silicon nitride in the single crystal and inhibits the formation of a high-density oxygen precipitate (BMD), which is an oxidation-induced stacking fault (OSF). ; Oxidation induced
Stacking Fault) is in the area where it does not occur (low density area). Therefore, a jig manufactured by processing a CZ method silicon single crystal having a nitrogen concentration and an oxygen concentration in the above-mentioned range that does not inhibit the generation of oxygen precipitates, even when used in a high temperature heat treatment step, Sufficient density of gettering sites are generated in the bulk. In addition, the degree of crystal distortion is appropriate, and since the crystal distortion and impurities are small in the surface layer portion due to the action of the dopant (nitrogen), it can be suitably used as a jig for heat treatment of a silicon wafer.

【0020】本発明に係る熱処理用治具の構成材料であ
るシリコン単結晶中のチッ素濃度が1×1013atom
s/cm3未満である場合は、酸素濃度が、上記範囲内
であっても、熱処理の際の酸素析出物の核形成を促進さ
せる効果が小さく、ゲッタリング効果の向上を図ること
ができない。一方、チッ素濃度が5×1015atoms
/cm3を超える場合は、シリコン単結晶中にチッ化ケ
イ素が析出し、OSFが生成する濃度領域となるため、
酸素析出物の生成密度が低下し、この場合も、ゲッタリ
ング効果が低下することとなる。
The nitrogen concentration in the silicon single crystal, which is the constituent material of the heat treatment jig according to the present invention, is 1 × 10 13 atom.
When it is less than s / cm 3 , even if the oxygen concentration is within the above range, the effect of promoting the nucleation of oxygen precipitates during heat treatment is small, and the gettering effect cannot be improved. On the other hand, the nitrogen concentration is 5 × 10 15 atoms
If it exceeds / cm 3 , silicon nitride will be precipitated in the silicon single crystal, and the concentration range will be where OSF is generated.
The production density of oxygen precipitates decreases, and in this case also, the gettering effect decreases.

【0021】また、前記シリコン単結晶中の酸素濃度が
8×1017未満である場合は、ゲッタリング効果が十分
でなく、また、十分な機械的強度を得ることができな
い。一方、酸素濃度が2×1018atoms/cm3
超える場合は、成長縞が出現したり、BMDの生成が不
均一となる。
If the oxygen concentration in the silicon single crystal is less than 8 × 10 17 , the gettering effect is insufficient and sufficient mechanical strength cannot be obtained. On the other hand, when the oxygen concentration exceeds 2 × 10 18 atoms / cm 3 , growth stripes appear and BMD generation is non-uniform.

【0022】前記シリコン単結晶中の酸素濃度は、CZ
法による単結晶引上げの際、以下のようにして制御する
ことができる。CZ法においては、石英ルツボを用いて
原料シリコンを溶融するため、石英(SiO2)が融液
中に溶け出し、これにより、酸素が不純物として融液中
に導入され、対流する。このように融液中に導入された
酸素のうち約90%以上は、SiOとして融液表面から
蒸発するが、一部の酸素は、固液界面直下まで誘導さ
れ、シリコン単結晶中に取り込まれる。上記のように、
シリコン単結晶中の酸素濃度は、石英ルツボの溶解とシ
リコン融液表面からの蒸発量に依存しているため、石英
ルツボとシリコン融液の接触面の面積、温度、融液中の
対流、融液の自由表面積(すなわち、石英ルツボの径と
シリコン単結晶の径の比)等に左右され、これらのパラ
メータを制御することにより濃度を制御することができ
る。
The oxygen concentration in the silicon single crystal is CZ.
When pulling a single crystal by the method, it can be controlled as follows. In the CZ method, since the raw material silicon is melted using a quartz crucible, quartz (SiO 2 ) is dissolved in the melt, whereby oxygen is introduced as an impurity into the melt and convection occurs. About 90% or more of the oxygen introduced into the melt as described above evaporates as SiO from the surface of the melt, but a part of the oxygen is guided to just below the solid-liquid interface and taken into the silicon single crystal. . as mentioned above,
The oxygen concentration in the silicon single crystal depends on the melting amount of the quartz crucible and the evaporation amount from the silicon melt surface. It depends on the free surface area of the liquid (that is, the ratio of the diameter of the quartz crucible and the diameter of the silicon single crystal) and the like, and the concentration can be controlled by controlling these parameters.

【0023】CZ法シリコン結晶では、不純物のうち、
通常、酸素が最も多く、その濃度は、通常、5×1017
〜10×1017atoms/cm3程度の濃度範囲で、
±1×1017以下の精度で制御されている。したがっ
て、本発明において規定した酸素濃度範囲は、容易に制
御することができる範囲である。
In the CZ method silicon crystal, among impurities,
Generally, oxygen is the most, and its concentration is usually 5 × 10 17
In the concentration range of about 10 × 10 17 atoms / cm 3 ,
It is controlled with an accuracy of ± 1 × 10 17 or less. Therefore, the oxygen concentration range specified in the present invention is a range that can be easily controlled.

【0024】次に、上記本発明で規定した濃度のチッ素
をシリコン単結晶中に導入する方法としては、例えば、
固体チッ素源の所定量を、高純度ポリシリコン等のシリ
コン融液原料とともに、予め溶融ルツボ内に装填して加
熱溶融する方法、シリコン融液原料に固体チッ素源の所
定量を後から添加して溶解させる方法、チッ素ガス、ア
ンモニアガス、酸化チッ素等のチッ素含有ガスをシリコ
ン融液に導入する方法等を挙げることができる。
Next, as a method of introducing nitrogen having a concentration defined in the present invention into a silicon single crystal, for example,
A method of loading a predetermined amount of solid nitrogen source together with a silicon melt raw material such as high-purity polysilicon into a melting crucible in advance and heating and melting, and adding a predetermined amount of solid nitrogen source to the silicon melt raw material afterwards. And the like, and a method of introducing a nitrogen-containing gas such as nitrogen gas, ammonia gas, or nitrogen oxide into the silicon melt.

【0025】また、本発明に係る治具は、例えば、イン
ゴット等のシリコン単結晶バルクを、切削、研磨等によ
り所定形状に加工し、必要に応じて治具に組立てる等に
より、ウエハボート、サセプタ、チャック、ホルダ等の
シリコンウエハ熱処理用治具とする。
Further, the jig according to the present invention is, for example, a wafer boat or a susceptor by processing a silicon single crystal bulk such as an ingot into a predetermined shape by cutting, polishing or the like, and assembling the jig into a jig if necessary. , A chuck, a holder, etc. for a silicon wafer heat treatment jig.

【0026】そして、本発明に係るシリコンウエハ熱処
理用治具の製造方法においては、上記のようにして加工
され、組立てられた治具を、さらに、600〜1000
℃、より好ましくは650〜800℃の温度範囲で熱処
理を行うことが好ましい。上記チッ素濃度および酸素濃
度の単結晶シリコンを加工して得られた治具を、600
〜1000℃で熱処理することにより、該治具を構成す
るシリコン単結晶バルク中に酸素析出物(BMD)の核
を高密度に多数形成させることができる。
Further, in the method for manufacturing a jig for heat treatment of a silicon wafer according to the present invention, the jig processed and assembled as described above is further subjected to 600 to 1000.
It is preferable to perform the heat treatment in the temperature range of ℃, more preferably 650 to 800 ℃. A jig obtained by processing single crystal silicon having the above nitrogen concentration and oxygen concentration is
By heat treatment at up to 1000 ° C., a large number of nuclei of oxygen precipitates (BMD) can be formed at high density in the silicon single crystal bulk forming the jig.

【0027】この酸素析出物の核は、該治具をシリコン
ウエハの高温熱処理工程において使用することにより、
成長し、酸素析出物のサイズが大きくなる。そのサイズ
は大きく、高密度であるほど、バルク中の不純物金属を
捕獲する能力、すなわち、ゲッタリング効果が大きくな
る。したがって、600〜1000℃での熱処理によ
り、酸素析出物の核を高密度で形成させることにより、
治具を構成するシリコン単結晶バルクの表層部の不純物
金属をトラップすることができる。そして、シリコンウ
エハの熱処理工程において、使用される治具からウエハ
への不純物金属汚染の転写を抑制することができる。
The nuclei of the oxygen precipitates can be obtained by using the jig in the high temperature heat treatment process of silicon wafers.
It grows and the size of oxygen precipitates increases. The larger the size and the higher the density, the greater the ability to capture the impurity metal in the bulk, that is, the gettering effect. Therefore, by heat treatment at 600 to 1000 ° C. to form nuclei of oxygen precipitates at a high density,
Impurity metals in the surface layer portion of the silicon single crystal bulk forming the jig can be trapped. Then, in the heat treatment process of the silicon wafer, it is possible to suppress the transfer of the impurity metal contamination from the jig used to the wafer.

【0028】上記熱処理の時間は、治具の大きさ、形
状、構造等に応じて、適宜設定されるが、該治具がウエ
ハボート、サセプタ、チャック、ホルダ等のシリコンウ
エハを載置する治具である場合、該治具を構成するシリ
コン単結晶バルク中に酸素析出物の核を均質に形成させ
るために、通常、10分〜24時間の範囲に設定され
る。
The time for the heat treatment is appropriately set according to the size, shape, structure, etc. of the jig, but the jig is a jig for mounting a silicon wafer such as a wafer boat, a susceptor, a chuck, and a holder. In the case of a tool, it is usually set in the range of 10 minutes to 24 hours in order to uniformly form nuclei of oxygen precipitates in the silicon single crystal bulk constituting the jig.

【0029】本発明において、上記治具の熱処理は、酸
素、チッ素、水素、アルゴンのうちから選ばれた少なく
とも1種のガス雰囲気下にて行われることが好ましい。
したがって、用いられるガスは、これらのガスのうちい
ずれか1種、または、それらの混合ガスでもよい。前記
ガス雰囲気下で熱処理することにより、該治具の表層部
を一層平滑にするとともに、無欠陥化を図ることができ
る。
In the present invention, the heat treatment of the jig is preferably performed in an atmosphere of at least one gas selected from oxygen, nitrogen, hydrogen and argon.
Therefore, the gas used may be any one of these gases or a mixed gas thereof. By performing the heat treatment in the gas atmosphere, the surface layer portion of the jig can be made smoother and defect-free can be achieved.

【0030】本発明に係る熱処理用治具は、上記のよう
なシリコン単結晶からなるものであるため、耐熱性、機
械的強度、靭性等にも優れており、シリコンウエハの1
000℃以上での高温熱処理工程において用いられるウ
エハボート、サセプタ、チャック、ホルダ等のウエハを
載置する治具に好適である。特に、比較的構造が複雑で
あり、他の製造方法では表層部の不純物がトラップされ
にくいウエハボートに有用である。
Since the heat treatment jig according to the present invention is made of the above-mentioned silicon single crystal, it is excellent in heat resistance, mechanical strength, toughness, etc.
It is suitable for a jig for mounting a wafer such as a wafer boat, a susceptor, a chuck and a holder used in a high temperature heat treatment step at 000 ° C or higher. In particular, it is useful for a wafer boat that has a relatively complicated structure and is unlikely to trap impurities in the surface layer by other manufacturing methods.

【0031】[0031]

【実施例】以下、本発明を実施例に基づきさらに具体的
に説明するが、本発明は下記の実施例により制限される
ものではない。 [実施例1]表1に示すようなチッ素濃度および酸素濃
度のCZ法シリコン単結晶を、図1に示したような縦型
ウエハボートに加工した後、650℃で12時間熱処理
を行った。この縦型ウエハボートにシリコンウエハを装
填し、水素ガス雰囲気下、1200℃でウエハの熱処理
を行った。熱処理後のシリコンウエハについて、ウエハ
ボートとの接触部分でのFe濃度を表面光起電力法(S
PV法)により測定した。この結果を、表1に示す。
EXAMPLES The present invention will be described in more detail based on the following examples, but the invention is not intended to be limited by the following examples. Example 1 A CZ method silicon single crystal having a nitrogen concentration and an oxygen concentration as shown in Table 1 was processed into a vertical wafer boat as shown in FIG. 1 and then heat-treated at 650 ° C. for 12 hours. . A silicon wafer was loaded into this vertical wafer boat, and the wafer was heat-treated at 1200 ° C. in a hydrogen gas atmosphere. Regarding the silicon wafer after the heat treatment, the Fe concentration at the contact portion with the wafer boat was measured by the surface photovoltaic method (S
PV method). The results are shown in Table 1.

【0032】[実施例2]表1に示すようなチッ素濃度
および酸素濃度のCZ法シリコン単結晶を、図1に示し
たような縦型ウエハボートに加工した後、680℃で1
0時間熱処理を行った。この縦型ウエハボートにシリコ
ンウエハを装填し、水素ガス雰囲気下、1200℃でウ
エハの熱処理を行った後、このシリコンウエハについ
て、実施例1と同様にして、Fe濃度を測定した。この
結果を、表1に示す。
Example 2 A CZ method silicon single crystal having a nitrogen concentration and an oxygen concentration as shown in Table 1 was processed into a vertical wafer boat as shown in FIG.
Heat treatment was performed for 0 hours. A silicon wafer was loaded into this vertical wafer boat, and the wafer was heat-treated at 1200 ° C. in a hydrogen gas atmosphere. Then, the Fe concentration of this silicon wafer was measured in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.

【0033】[比較例1、2]表1に示すようなチッ素
濃度および酸素濃度の各CZ法シリコン単結晶を、図1
に示したような縦型ウエハボートに加工した。これらの
縦型ウエハボートにシリコンウエハを装填し、水素ガス
雰囲気下、1200℃でウエハの熱処理を行った後、各
シリコンウエハについて、実施例1と同様にして、Fe
濃度を測定した。この結果を、表1に示す。
[Comparative Examples 1 and 2] CZ method silicon single crystals having nitrogen concentration and oxygen concentration as shown in Table 1 are shown in FIG.
Processed into a vertical wafer boat as shown in FIG. Silicon wafers were loaded into these vertical wafer boats, and the wafers were heat-treated at 1200 ° C. in a hydrogen gas atmosphere.
The concentration was measured. The results are shown in Table 1.

【0034】[0034]

【表1】 [Table 1]

【0035】表1に示したように、チッ素濃度が1×1
13〜5×1015atoms/cm 3、かつ、酸素濃度
が8×1017〜2×1018atoms/cm3であるC
Z法シリコン単結晶からなる縦型ウエハボートであっ
て、600〜1000℃で10分〜24時間熱処理を施
したもの(実施例1、2)は、これを用いて熱処理工程
を経たシリコンウエハへの不純物金属(Fe)の汚染転
写が抑制されていることが認められた。
As shown in Table 1, the nitrogen concentration is 1 × 1.
013~ 5 x 1015atoms / cm 3And the oxygen concentration
Is 8 × 1017~ 2 x 1018atoms / cm3Is C
It is a vertical wafer boat made of Z method silicon single crystal.
Heat treatment at 600 to 1000 ° C for 10 minutes to 24 hours.
(Examples 1 and 2) used in the heat treatment process
Contamination transfer of impurity metal (Fe) to silicon wafers
It was confirmed that copying was suppressed.

【0036】[0036]

【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば、高温で
の耐熱性、機械的強度、靭性等に優れ、かつ、被処理ウ
エハへの不純物金属汚染の転写を抑制することができる
シリコンウエハ熱処理用治具を提供することができる。
本発明により得られるシリコンウエハ熱処理用治具は、
特に、ウエハボート、サセプタ、チャック、ホルダ等の
シリコンウエハを載置する治具に好適に用いることがで
きる。
As described above, according to the present invention, a silicon wafer having excellent heat resistance at high temperature, mechanical strength, toughness, etc., and capable of suppressing transfer of impurity metal contamination to a wafer to be processed. A heat treatment jig can be provided.
The jig for heat treatment of a silicon wafer obtained by the present invention is
In particular, it can be suitably used for a jig for mounting a silicon wafer, such as a wafer boat, a susceptor, a chuck, and a holder.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】一般的な縦型ウエハボートを示す斜視図であ
る。
FIG. 1 is a perspective view showing a general vertical wafer boat.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 上板 2 下板 3 支柱 4 溝(スリット) 5 ウエハ 1 Upper plate 2 Lower plate 3 props 4 grooves (slits) 5 wafers

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 21/31 H01L 21/31 E (72)発明者 荒木 浩司 新潟県北蒲原郡聖籠町東港6−861−5 新潟東芝セラミックス株式会社内 (72)発明者 山下 徹 新潟県北蒲原郡聖籠町東港6−861−5 新潟東芝セラミックス株式会社内 Fターム(参考) 4K030 CA04 CA12 GA02 KA46 LA15 5F045 AA03 AA20 BB14 BB15 BB20 DP19 DQ05 EM09 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) H01L 21/31 H01L 21/31 E (72) Inventor Koji Araki 6-861 East Port, Seiro Town, Kitakanbara-gun, Niigata Prefecture 5 Niigata Toshiba Ceramics Co., Ltd. (72) Inventor Toru Yamashita 6-861-5 East Port, Seiro-cho, Kitakanbara-gun, Niigata Prefecture F-term (reference) 4K030 CA04 CA12 GA02 KA46 LA15 5F045 AA03 AA20 BB14 BB15 BB20 DP19 DQ05 EM09

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 1000℃以上の高温熱処理工程におい
て用いられるシリコンウエハ熱処理用治具であって、 チッ素濃度が1×1013〜5×1015atoms/cm
3、かつ、酸素濃度が8×1017〜2×1018atom
s/cm3であり、チョクラルスキー法により育成され
たシリコン単結晶により構成されていることを特徴とす
るシリコンウエハ熱処理用治具。
1. A jig for heat treatment of a silicon wafer used in a high temperature heat treatment process at 1000 ° C. or higher, wherein the nitrogen concentration is 1 × 10 13 to 5 × 10 15 atoms / cm 3.
3 and oxygen concentration is 8 × 10 17 to 2 × 10 18 atom
A jig for heat treatment of a silicon wafer, wherein the jig is s / cm 3 and is composed of a silicon single crystal grown by the Czochralski method.
【請求項2】 前記熱処理用治具が、ウエハボート、サ
セプタ、チャック、ホルダのいずれかであることを特徴
とする請求項1記載のシリコンウエハ熱処理用治具。
2. The silicon wafer heat treatment jig according to claim 1, wherein the heat treatment jig is any one of a wafer boat, a susceptor, a chuck, and a holder.
【請求項3】 1000℃以上の高温熱処理工程におい
て用いられるシリコンウエハ熱処理用治具の製造方法に
おいて、 チッ素濃度が1×1013〜5×1015atoms/cm
3、かつ、酸素濃度が8×1017〜2×1018atom
s/cm3であり、チョクラルスキー法により育成され
たシリコン単結晶を前記熱処理用治具の形状に加工した
後、該熱処理用治具を600〜1000℃で10分〜2
4時間熱処理することを特徴とするシリコンウエハ熱処
理用治具の製造方法。
3. A method of manufacturing a jig for heat treatment of a silicon wafer used in a high temperature heat treatment step at 1000 ° C. or higher, wherein the nitrogen concentration is 1 × 10 13 to 5 × 10 15 atoms / cm 3.
3 and oxygen concentration is 8 × 10 17 to 2 × 10 18 atom
s / cm 3 , after processing a silicon single crystal grown by the Czochralski method into the shape of the heat treatment jig, the heat treatment jig is heated at 600 to 1000 ° C. for 10 minutes to 2
A method of manufacturing a jig for heat treatment of a silicon wafer, which comprises performing heat treatment for 4 hours.
【請求項4】 前記600〜1000℃での熱処理は、
酸素、チッ素、水素、アルゴンより選ばれた少なくとも
1種のガス雰囲気下にて行われることを特徴とする請求
項3記載のシリコンウエハ熱処理用治具の製造方法。
4. The heat treatment at 600 to 1000 ° C.
4. The method for manufacturing a silicon wafer heat treatment jig according to claim 3, wherein the method is performed in an atmosphere of at least one gas selected from oxygen, nitrogen, hydrogen, and argon.
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