專利名稱：石英制品的烘焙方法、計(jì)算機(jī)程序和存儲(chǔ)介質(zhì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過對(duì)作為對(duì)半導(dǎo)體基板進(jìn)行熱處理的熱處理裝置的構(gòu)成部件的石英制品進(jìn)行烘焙，將石英制品中包含的金屬除去的技術(shù)。
背景技術(shù)：
作為在半導(dǎo)體制造工藝中使用的熱處理裝置之一，有作為間歇式熱處理裝置的縱型熱處理裝置。該縱型熱處理裝置包括加熱爐，該加熱爐具有下方開口的縱型的反應(yīng)管和以包圍該反應(yīng)管的外側(cè)的方式設(shè)置的加熱器。將多塊半導(dǎo)體晶片(以下稱為晶片)呈架狀保持在被稱為晶舟(wafer boat)的晶片保持件中，從反應(yīng)管的下方側(cè)搬入，在反應(yīng)管內(nèi)進(jìn)行氧化處理、擴(kuò)散處理或基于CVD的成膜處理等。
作為該熱處理裝置的構(gòu)成部件的上述反應(yīng)管、晶舟和絕熱單元(保溫單元)等，通常由石英構(gòu)成。這樣的石英制品從石英鑄塊經(jīng)過多種工序進(jìn)行加工，但由于與加工工具接觸或由于作業(yè)氣氛的影響等，會(huì)引起銅等金屬污染。特別地，在晶舟中，晶片的支撐部分由槽、爪等構(gòu)成，需要精細(xì)的加工作業(yè)，因此，銅的污染程度容易變大。石英制品由石英制品制造商利用氫氟酸洗凈，以除去表面部的銅，但溶解在氫氟酸中的銅離子會(huì)與硅的懸掛鍵(dangling bond)再結(jié)合，結(jié)果，有時(shí)在石英制品的表面部會(huì)殘留有微量的銅。
石英制品由半導(dǎo)體制造裝置的制造商搬入并裝配，作為縱型熱處理裝置而出貨給使用者，當(dāng)石英制品的表面部被微量的銅污染時(shí)，在使用者開始裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)行晶片的熱處理時(shí)，銅被加熱，分子運(yùn)動(dòng)活躍，其一部分在熱處理氣氛內(nèi)飛散，附著在晶片上，將晶片污染。特別地，對(duì)于晶舟，因?yàn)榫恢苯虞d置在其上而與其接觸，所以晶舟的表面部所包含的金屬容易向晶片轉(zhuǎn)移。近年來，半導(dǎo)體器件的薄膜化、微細(xì)化進(jìn)展，因此，當(dāng)晶片被銅污染時(shí)，即使銅的量為微量，也會(huì)對(duì)半導(dǎo)體器件的電特性帶來不良影響，使成品率降低。
另一方面，在專利文獻(xiàn)1中記載有在將石英制品裝配為熱處理裝置后，在進(jìn)行氧化處理的運(yùn)用前，利用氯化氫氣體和氧氣，在1000℃下，對(duì)石英制品進(jìn)行2小時(shí)烘焙。另外，在專利文獻(xiàn)1中還記載有在將石英制品裝配為熱處理裝置前進(jìn)行該烘焙，另外，還記載有通過進(jìn)行這樣的烘焙處理，石英制品表面的銅的原子數(shù)能夠減少。
但是，本發(fā)明人通過各種實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，把握了實(shí)際上，銅不僅附著在石英制品的表面上，而且滲透至內(nèi)部，在深度方向的銅濃度的分布圖(profile)中，也存在內(nèi)部的銅濃度比表面高的情況。因此，只利用石英制品表面的銅原子數(shù)來評(píng)價(jià)石英制品的銅污染，對(duì)防止晶片的污染不能說是有效的。
專利文獻(xiàn)1特開2002-313787號(hào)(權(quán)利要求1、段落0017和0027)發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明在這樣的情況之下做出，其目的是提供在作為半導(dǎo)體制造裝置的熱處理裝置的部件、即石英制品中，能夠抑制對(duì)半導(dǎo)體基板的銅污染的石英制品烘焙方法。
本發(fā)明提供一種石英制品的烘焙方法，該石英制品被配置在收納半導(dǎo)體基板并進(jìn)行熱處理的熱處理裝置的反應(yīng)容器內(nèi)，至少一部分被置于反應(yīng)容器內(nèi)的熱處理氣氛中，其特征在于，包括將處理前的石英制品配置在反應(yīng)容器內(nèi)的工序；和對(duì)反應(yīng)容器進(jìn)行加熱，并且向反應(yīng)容器內(nèi)供給烘焙用氣體的工序，該烘焙用氣體包含氯化氫氣體和用于提高該氯化氫氣體的反應(yīng)性的氣體，通過將在石英制品的制造過程中被污染的銅除去，從表面直至30μm深度的銅濃度成為20ppb以下。
本發(fā)明的石英制品的烘焙方法的特征在于，從表面直至30μm深度的銅濃度為3ppb以下。
本發(fā)明的石英制品的烘焙方法的特征在于，石英制品具有與半導(dǎo)體基板直接接觸的部位，在與半導(dǎo)體直接接觸的部位，從表面直至1μm深度的銅濃度為10ppb以下。
本發(fā)明提供一種石英制品的烘焙方法，該石英制品被配置在收納半導(dǎo)體基板并進(jìn)行熱處理的熱處理裝置的反應(yīng)容器內(nèi)，至少一部分被置于反應(yīng)容器內(nèi)的熱處理氣氛中，其特征在于，包括將處理前的石英制品配置在反應(yīng)容器內(nèi)的工序；和對(duì)反應(yīng)容器進(jìn)行加熱，并且向反應(yīng)容器內(nèi)供給烘焙用氣體的工序，該烘焙用氣體包含氯化氫氣體和用于提高該氯化氫氣體的反應(yīng)性的氣體，通過將在石英制品的制造過程中被污染的銅除去，從表面直至10μm深度的銅濃度成為10ppb以下。
本發(fā)明的石英制品的烘焙方法的特征在于，從表面直至10μm深度的銅濃度為3ppb以下。
本發(fā)明的石英制品的烘焙方法的特征在于，通過將石英制品配置在反應(yīng)容器內(nèi)，將石英制品作為熱處理裝置的一部分裝入。
本發(fā)明的石英制品的烘焙方法的特征在于，在800～1000℃的溫度下加熱反應(yīng)容器。
本發(fā)明提供一種計(jì)算機(jī)程序，其用于使計(jì)算機(jī)執(zhí)行對(duì)被配置在收納半導(dǎo)體并進(jìn)行熱處理的熱處理裝置的反應(yīng)容器內(nèi)、至少一部分被置于反應(yīng)容器內(nèi)的熱處理氣氛中的石英制品進(jìn)行烘焙的方法，其特征在于，石英制品的烘焙方法包括將處理前的石英制品配置在反應(yīng)容器內(nèi)的工序；和對(duì)反應(yīng)容器進(jìn)行加熱，并且向反應(yīng)容器內(nèi)供給烘焙用氣體的工序，該烘焙用氣體包含氯化氫氣體和用于提高該氯化氫氣體的反應(yīng)性的氣體，通過將在石英制品的制造過程中被污染的銅除去，從表面直至30μm深度的銅濃度成為20ppb以下。
本發(fā)明提供一種計(jì)算機(jī)程序，其用于使計(jì)算機(jī)執(zhí)行對(duì)被配置在收納半導(dǎo)體并進(jìn)行熱處理的熱處理裝置的反應(yīng)容器內(nèi)、至少一部分被置于反應(yīng)容器內(nèi)的熱處理氣氛中的石英制品進(jìn)行烘焙的方法，其特征在于，石英制品的烘焙方法包括將處理前的石英制品配置在反應(yīng)容器內(nèi)的工序；和對(duì)反應(yīng)容器進(jìn)行加熱，并且向反應(yīng)容器內(nèi)供給烘焙用氣體的工序，該烘焙用氣體包含氯化氫氣體和用于提高該氯化氫氣體的反應(yīng)性的氣體，通過將在石英制品的制造過程中被污染的銅除去，從表面直至10μm深度的銅濃度成為10ppb以下。
本發(fā)明提供一種存儲(chǔ)介質(zhì)，其存儲(chǔ)有一種計(jì)算機(jī)程序，該計(jì)算機(jī)程序用于使計(jì)算機(jī)執(zhí)行對(duì)被配置在收納半導(dǎo)體并進(jìn)行熱處理的熱處理裝置的反應(yīng)容器內(nèi)、至少一部分被置于反應(yīng)容器內(nèi)的熱處理氣氛中的石英制品進(jìn)行烘焙的方法，其特征在于，石英制品的烘焙方法包括將處理前的石英制品配置在反應(yīng)容器內(nèi)的工序；和對(duì)反應(yīng)容器進(jìn)行加熱，并且向反應(yīng)容器內(nèi)供給烘焙用氣體的工序，該烘焙用氣體包含氯化氫氣體和用于提高該氯化氫氣體的反應(yīng)性的氣體，通過將在石英制品的制造過程中被污染的銅除去，從表面直至30μm深度的銅濃度成為20ppb以下。
本發(fā)明提供一種存儲(chǔ)介質(zhì)，其存儲(chǔ)有一種計(jì)算機(jī)程序，該計(jì)算機(jī)程序用于使計(jì)算機(jī)執(zhí)行對(duì)被配置在收納半導(dǎo)體并進(jìn)行熱處理的熱處理裝置的反應(yīng)容器內(nèi)、至少一部分被置于反應(yīng)容器內(nèi)的熱處理氣氛中的石英制品進(jìn)行烘焙的方法，其特征在于，石英制品的烘焙方法包括將處理前的石英制品配置在反應(yīng)容器內(nèi)的工序；和對(duì)反應(yīng)容器進(jìn)行加熱，并且向反應(yīng)容器內(nèi)供給烘焙用氣體的工序，該烘焙用氣體包含氯化氫氣體和用于提高該氯化氫氣體的反應(yīng)性的氣體，通過將在石英制品的制造過程中被污染的銅除去，從表面直至10μm深度的銅濃度成為10ppb以下。
根據(jù)本發(fā)明，對(duì)于作為熱處理裝置的部件的石英制品，發(fā)現(xiàn)在制造階段引起的銅污染不僅在石英的表面上，而且滲透至內(nèi)部，通過對(duì)石英制品進(jìn)行烘焙，能夠改善銅濃度的深度方向的分布圖(profile)。另外，通過改善該銅濃度分布圖，能夠提供銅污染的程度極低的石英制品，因此，能夠減少利用使用該石英制品構(gòu)成的熱處理裝置進(jìn)行熱處理的半導(dǎo)體基板的由銅引起的污染，從而能夠抑制成品率的降低。


圖1為表示用于得到本發(fā)明的石英制品的烘焙裝置的截面圖。
圖2為表示構(gòu)成縱型熱處理裝置的部件的石英制品、即晶舟的立體圖。
圖3為表示在將石英制品裝入縱型熱處理裝置的狀態(tài)下，進(jìn)行用于得到本發(fā)明的石英制品的烘焙方法的情形的縱截側(cè)面圖。
圖4為表示由石英構(gòu)成的檢體的深度方向的銅濃度分布圖的圖形。
圖5為表示由石英構(gòu)成的檢體的深度方向的銅濃度分布圖的圖形。
圖6為表示石英中的銅的擴(kuò)散距離與在氣氛中放置的時(shí)間的關(guān)系的圖形。
具體實(shí)施例方式
作為實(shí)施本發(fā)明的烘焙方法的方法，可舉出在將石英制品裝配為熱處理裝置前進(jìn)行烘焙處理的方法；或者在將石英制品裝配為熱處理裝置后，利用該熱處理裝置的功能(氣體供給、加熱等功能)進(jìn)行烘焙處理的方法。首先對(duì)前者進(jìn)行說明。
圖1表示用于得到本發(fā)明的石英制品的烘焙裝置。圖中2為形成下端側(cè)開口并且在上端側(cè)設(shè)置有排氣口21的筒狀體的由非金屬、例如石英構(gòu)成的反應(yīng)容器，在該反應(yīng)容器2的周圍設(shè)置有筒狀的罐體22，此外，在罐體22的內(nèi)側(cè)，以在縱方向延伸的方式設(shè)置有作為加熱單元的加熱器23，例如通過使用多個(gè)高純度的碳纖維的束編入而形成的碳線加熱器(carbon wire heater)。
在反應(yīng)容器2的下側(cè)設(shè)置有作為開閉部的蓋體25，該蓋體25利用構(gòu)成升降機(jī)構(gòu)的一部分的晶舟升降機(jī)(boat elevator)26升降，由此對(duì)反應(yīng)容器2的開口部進(jìn)行開閉。蓋體25具有位于上面?zhèn)鹊氖?5a，在該石英板25a上搭載有保持作為烘焙處理的對(duì)象物的石英制品的夾具24。該夾具24包括在中央部具有后述的烘焙用氣體通過用的開口部24a的例如環(huán)體24b、和從下方側(cè)支撐該環(huán)體24b的例如4個(gè)腳部24c。在該夾具25上載置有要烘焙的石英制品、即作為晶片保持件的晶舟10。
該晶舟10為對(duì)半導(dǎo)體基板進(jìn)行熱處理的縱型熱處理裝置的一個(gè)部件，包括相互相對(duì)的頂板11和底板12；以及設(shè)置在頂板11和底板12之間，連接頂板11和底板12，并且沿著圓周方向的5根支撐桿13。在5根支撐桿13中的3根的各個(gè)上，上下排列有支撐晶片的周邊部的水平爪部14。另外，在底板12的下面中央，旋轉(zhuǎn)軸15向下方延伸，該旋轉(zhuǎn)軸15以插入上述夾具24的開口部24a內(nèi)的姿勢(shì)，由該夾具24支撐。對(duì)石英材料依次進(jìn)行研磨、洗凈、精加工、熱處理和洗凈，當(dāng)以這些工序組為1個(gè)循環(huán)時(shí)，通過反復(fù)多次進(jìn)行該循環(huán)，制造出晶舟10。
在反應(yīng)容器2的例如底部側(cè)側(cè)面，以在反應(yīng)容器2內(nèi)例如向橫方向突出的方式，設(shè)置有作為用于供給烘焙用氣體的氣體供給單元的氣體供給管3，該烘焙用氣體包括氯化氫氣體；和用于提高該氣體的反應(yīng)性的氣體、例如氧氣。此外，氣體供給管3不限于設(shè)置在一個(gè)地方的結(jié)構(gòu)，也可以例如沿著反應(yīng)容器2的圓周方向并列設(shè)置多個(gè)。
氣體供給管3的另一端側(cè)通過閥34分支成三股，分別與氯化氫供給源31、氧供給源32、氮供給源33連接，在其中途分別設(shè)置有用于調(diào)節(jié)流量的質(zhì)量流量控制器31a(32a、33a)和閥31b(32b、33b)。34為用于進(jìn)行烘焙氣體向反應(yīng)容器2的供給動(dòng)作的閥。
在反應(yīng)容器2內(nèi)，由蓋體25支撐的溫度檢測(cè)部、例如熱電偶4向上方立起而設(shè)置，利用存儲(chǔ)有烘焙程序的控制部41調(diào)整加熱器23的加熱動(dòng)作，使得該熱電偶4的溫度檢測(cè)值成為規(guī)定的溫度。
接下來，說明使用上述的烘焙裝置，在大氣壓下，對(duì)晶舟10進(jìn)行烘焙的工序。首先，在將蓋體25設(shè)定在下降位置的狀態(tài)下，將晶舟10載置在夾具24上，使蓋體25上升，將晶舟10搬入反應(yīng)容器2內(nèi)，將反應(yīng)容器2的下方側(cè)開口關(guān)閉，使反應(yīng)容器2氣密。接著，打開閥33b，以規(guī)定的流量向反應(yīng)容器2內(nèi)供給氮，由此進(jìn)行反應(yīng)容器2內(nèi)的氮吹掃。
接著，一邊進(jìn)行氮吹掃，一邊控制加熱器23的輸出，使反應(yīng)容器2內(nèi)升溫，在達(dá)到烘焙處理溫度后，打開閥31b、32b，將烘焙用氣體供給反應(yīng)容器2內(nèi)，在該例子中，烘焙用氣體為氯化氫氣體和氧氣。結(jié)果，附著在晶舟10表面上的銅和從表面稍微滲透至內(nèi)部的銅與氯化氫反應(yīng)，成為氯化物，從石英表面脫落，與烘焙用氣體一起，從排氣口21，通過未圖示的排氣路，向外部排出。此外，作為用于提高氣體的反應(yīng)性的氣體，在該例子中使用氧氣，但不限于此，也可以使用臭氧氣體、氫氣或水蒸氣等。
在此，本發(fā)明需要預(yù)先決定烘焙條件進(jìn)行烘焙，使得通過烘焙處理，從石英制品的表面至30μm的深度的銅濃度為20ppb以下，優(yōu)選為3ppb以下，因此，從后述的實(shí)施例也可看出，例如，將處理溫度設(shè)定為950℃、將氯化氫氣體的流量設(shè)定為1slm(每1分鐘1升)、將氧氣的流量設(shè)定為10slm、將烘焙時(shí)間設(shè)定為3小時(shí)。此外，在該例子中，反應(yīng)容器2的容積與對(duì)最大75塊12英寸晶片進(jìn)行處理的石英管(作為半導(dǎo)體制造裝置的縱型熱處理裝置的反應(yīng)容器)為大致相同的大小。
經(jīng)過上述的規(guī)定時(shí)間后，將閥31b關(guān)閉，停止氯化氫氣體的供給，并且，向反應(yīng)容器2內(nèi)供給氧氣，進(jìn)行例如30分鐘的氧吹掃。該氧吹掃可以根據(jù)需要進(jìn)行，但這樣在供給氯化氫氣體后進(jìn)行氧吹掃。由此，氯化氫氧化，生成氯酸，石英表面的懸掛鍵與氯酸結(jié)合，能夠抑制成為雜質(zhì)。
此后，停止氧氣的供給，向反應(yīng)容器2內(nèi)供給氮?dú)膺M(jìn)行氮吹掃，同時(shí)進(jìn)行自然冷卻，直至成為規(guī)定溫度、例如常溫～100℃，然后，使蓋體25下降，將晶舟10從反應(yīng)容器2中搬出，從夾具24上取出晶舟10，烘焙處理結(jié)束。在該情況下，將該晶舟10裝入對(duì)作為半導(dǎo)體基板的半導(dǎo)體晶片進(jìn)行熱處理的縱型熱處理裝置中。以上的烘焙裝置的動(dòng)作由存儲(chǔ)在未圖示的作為控制部的計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)部中的計(jì)算機(jī)程序執(zhí)行，將該程序的步驟組組合，使得能夠執(zhí)行上述動(dòng)作。該程序通過存儲(chǔ)介質(zhì)安裝在計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器中，作為存儲(chǔ)介質(zhì)能夠舉出CDROM、軟盤、MD、硬盤、閃速存儲(chǔ)器(flash memory)、存儲(chǔ)卡和光磁盤等。
從后述的實(shí)施例可看出，通過利用例如上述的條件對(duì)石英制品進(jìn)行烘焙，從石英制品的表面直至10μm深度的銅濃度為3ppb以下，另外，直至30μm深度的銅濃度也為3ppb以下，達(dá)到與石英制品的石英材料同樣或其以下的純度。
另外，當(dāng)將晶舟10搬出時(shí)，接著將另一石英制品、即安裝在晶片的縱型熱處理裝置中的至少其一部分被置于熱處理氣氛中的石英制品放置在夾具24上，進(jìn)行上述那樣的工序，從而進(jìn)行該石英制品的烘焙。所謂另一個(gè)石英制品，有構(gòu)成在下一個(gè)實(shí)施方式中說明的絕熱單元的絕熱構(gòu)件、作為反應(yīng)容器的石英管或在細(xì)的石英管內(nèi)安裝有熱電偶的棒狀的溫度傳感器、構(gòu)成蓋體的上面部的石英板等。此外，不限于對(duì)每個(gè)石英制品進(jìn)行烘焙的結(jié)構(gòu)，也可以將各石英制品集中載置在夾具上，同時(shí)對(duì)它們進(jìn)行烘焙。在該情況下，使用能夠載置多個(gè)石英制品的夾具。
根據(jù)上述的實(shí)施方式，通過對(duì)作為縱型熱處理裝置的構(gòu)成部件的石英制品進(jìn)行上述那樣的烘焙，從石英制品的表面直至30μm深度的銅濃度成為20ppb以下，通過選定烘焙條件，可達(dá)到3ppb以下。即，在從石英制品的表面直至30μm深度的任何部位，銅濃度均成為20ppb以下(或3ppb以下)。因此，在利用使用該石英制品構(gòu)成的縱型熱處理裝置對(duì)晶片進(jìn)行熱處理的情況下，能夠減少銅對(duì)晶片造成的污染、從而能夠抑制成品率的降低。特別地，通過使從表面直至30μm深度的銅濃度為3ppb以下，在石英制品的制造階段混入的銅幾乎都被除去，成為與石英制品的石英材料同樣或其以下的純度，因此，不用擔(dān)心因半導(dǎo)體制造裝置(例如縱型熱處理裝置)側(cè)的原因而引起晶片的銅污染。
另外，通過選定烘焙條件，能夠使從石英制品的表面直至10μm深度的銅濃度為10ppb以下，進(jìn)一步能夠使其為3ppb以下，在這樣的情況下，同樣能夠減少銅對(duì)晶片的污染，從而能夠抑制成品率的降低。
在縱型熱處理裝置中使用非還原性氣體對(duì)晶片進(jìn)行處理的情況下，銅的脫離量比使用還原性氣體對(duì)晶片進(jìn)行處理的情況少。因此，通過使直至10μm深度的銅濃度減少至3ppb以下，能夠防止晶片的銅污染。作為這樣的處理，能夠舉出氧化、或例如850℃以下的退火處理等。
另一方面，在縱型熱處理裝置中，在使用還原性氣體對(duì)晶片進(jìn)行處理的情況下，因?yàn)殂~的脫離量多，所以優(yōu)選將銅濃度減少至30μm的深度。作為這樣的處理，能夠舉出高溫退火處理、例如900℃以上的退火處理等。因此，通過使直至30μm深度的銅濃度為3ppb以下，石英制品在被裝入縱型熱處理裝置中后，對(duì)晶片進(jìn)行熱處理的處理氣體為還原性氣體、非還原性氣體都沒有區(qū)別，能夠可靠地防止銅污染，成為優(yōu)異的石英制品。
另外，在由石英制品裝配的熱處理裝置用于進(jìn)行CVD處理的情況下，需要使從表面直至10μm深度的銅濃度為10ppb以下。因?yàn)镃VD處理的處理時(shí)間最長(zhǎng)為5小時(shí)左右，另外，處理溫度高達(dá)700℃，所以，當(dāng)外推而求出銅原子在1000℃下在5小時(shí)內(nèi)擴(kuò)散的距離(擴(kuò)散長(zhǎng)度)時(shí)，為低于10μm(參照后述的圖6)，因此，如果使從表面直至10μm深度的銅濃度為10ppb以下，則從石英制品飛散至處理氣氛中的銅的量極少，因此可以說是用于抑制晶片的銅污染的有效條件。
這樣，根據(jù)本發(fā)明，發(fā)現(xiàn)石英制品的制造階段的銅污染并不是停止在表面上，而是滲透至內(nèi)部深處，于是，對(duì)于石英制品，通過掌握在專利文獻(xiàn)1中沒有關(guān)注的深度方向的銅濃度分布圖與烘焙條件的關(guān)系，能夠得到直至深度方向的銅濃度得到管理的石英制品。
另外，不論對(duì)晶片的熱處理時(shí)間的長(zhǎng)度如何，從石英制品的表面直至深度1μm存在的銅(表層0～直至1μm的銅)被直接轉(zhuǎn)移至晶片上，因此，對(duì)于例如作為與晶片直接接觸的石英制品的晶舟10，希望將從表面直至深度1μm的銅濃度抑制為10ppb以下。這樣，可將與晶舟接觸的晶片的部位的每1平方厘米的銅的原子數(shù)抑制為2×1010以下，對(duì)成品率沒有影響。
此外，作為裝配石英制品而構(gòu)成的熱處理裝置，能夠舉出對(duì)硅膜進(jìn)行氧化的氧化爐、用于向半導(dǎo)體層中擴(kuò)散雜質(zhì)的擴(kuò)散爐、或CVD爐等。
接著，參照?qǐng)D3說明在將石英制品裝配為熱處理裝置后進(jìn)行烘焙處理的方法。圖3所示的縱型熱處理裝置5為眾所周知的結(jié)構(gòu)，其基本結(jié)構(gòu)與圖1所示的烘焙爐相同。51為構(gòu)成反應(yīng)容器的石英管，52為上面由石英板覆蓋的蓋體，53為絕熱單元，54為圖1所示的晶舟，55為上下自由分割的旋轉(zhuǎn)軸，56為作為氣體供給管的噴射器(injector)，57為排氣口，這些部件與作為縱型熱處理裝置5的構(gòu)成部件的石英制品相當(dāng)。另外，61為罐體，62為加熱器，63為使晶舟54旋轉(zhuǎn)的電動(dòng)機(jī)。氯化氫氣體源71、氧氣源72、氮?dú)庠?3和用于對(duì)晶片進(jìn)行熱處理的處理氣體源(通常由多個(gè)氣體源構(gòu)成，為了方便將其集中)74，與噴射器56的基端側(cè)連接。
在裝入為縱型熱處理裝置5后，在對(duì)晶片的最初的熱處理運(yùn)轉(zhuǎn)前，如上所述對(duì)石英制品進(jìn)行烘焙。即，不在晶舟54上搭載晶片而搬入石英管51內(nèi)，利用該裝置5具有的加熱、排氣、氣體供給的功能，進(jìn)行烘焙，同樣進(jìn)行操作，得到銅被除去的石英制品。該方法可認(rèn)為大多由縱型處理裝置5的使用者實(shí)施，當(dāng)然可得到與先前的實(shí)施方式同樣的效果。
實(shí)施例對(duì)進(jìn)行用于得到本發(fā)明的石英制品的具體的烘焙方法后的結(jié)果進(jìn)行說明。
A.檢體的制作和試驗(yàn)方法利用金剛石刀具(diamond cutter)將由石英制品制造商交貨的圖2所示的晶舟的爪部分切斷作為檢體，利用氫氟酸將該檢體的表面腐蝕至10μm的深度后，將上述檢體放在載置于石英制的夾具上的硅裸晶片上，將該夾具搬入圖1所示的烘焙爐內(nèi)。烘焙爐內(nèi)預(yù)先利用本發(fā)明方法進(jìn)行烘焙處理，另外，對(duì)于夾具，也在該烘焙爐內(nèi)利用本發(fā)明方法進(jìn)行烘焙處理，檢體完全不會(huì)由于烘焙爐或夾具而被銅污染。另外，作為烘焙爐的石英管的反應(yīng)容器2，做得比最大能夠處理75塊12英寸晶片的縱型熱處理裝置的石英管大。為了提高數(shù)據(jù)的可靠性，1個(gè)條件的檢體使用3個(gè)。即，將3個(gè)檢體放置在夾具上，搬入烘焙爐內(nèi)，在各烘焙條件下進(jìn)行烘焙。
B.烘焙條件對(duì)各檢體(3個(gè)1組的每組的檢體)進(jìn)行的烘焙條件(烘焙溫度、烘焙用氣體的流量、烘焙時(shí)間)如表1所示。烘焙條件1表示不進(jìn)行烘焙的檢體、即參照用檢體。烘焙條件4、7、10～12、14～18缺號(hào)。此外，作為烘焙用的氣體，使用氧氣和氯化氫氣體，烘焙時(shí)的氣氛的壓力，在條件8中為86.45×103Pa(650Torr)，其它為大氣壓。
表1

C.檢體中的銅的定量分析方法準(zhǔn)備14個(gè)裝入有10重量％的氫氟酸的容器，在對(duì)構(gòu)成1組的3個(gè)檢體進(jìn)行烘焙后，將其浸漬在其中的第1個(gè)容器內(nèi)，當(dāng)被腐蝕1μm時(shí)，將該檢體轉(zhuǎn)移至第2個(gè)容器內(nèi)，當(dāng)再被腐蝕1μm時(shí)，將該檢體轉(zhuǎn)移至第3個(gè)容器內(nèi)。這樣依次轉(zhuǎn)移至第11個(gè)容器。在將檢體轉(zhuǎn)移至第11個(gè)容器后，當(dāng)檢體再被腐蝕9μm時(shí)，將該檢體轉(zhuǎn)移至第12個(gè)容器，當(dāng)檢體在其中被腐蝕1μm時(shí)，將該檢體轉(zhuǎn)移至第13個(gè)容器。在將檢體轉(zhuǎn)移至第13個(gè)容器后，當(dāng)檢體再被腐蝕9μm時(shí)，將該檢體轉(zhuǎn)移至第14個(gè)容器。當(dāng)檢體在該容器中被腐蝕1μm時(shí)，將檢體從該容器中取出。通過預(yù)先把握腐蝕量與腐蝕時(shí)間的關(guān)系，進(jìn)行腐蝕量的管理。
因此，在第1個(gè)至第10個(gè)容器內(nèi)的氫氟酸中，分別溶解有距離檢體表面的深度相當(dāng)于0～1μm、1～2μm、2～3μm、3～4μm、4～5μm、5～6μm、6～7μm、7～8μm、8～9μm、9～10μm的部分中包含的銅。另外，在第12個(gè)和第14個(gè)容器內(nèi)的氫氟酸中，分別溶解有距離檢體表面的深度相當(dāng)于19～20μm、29～30μm的部分中包含的銅。將這樣得到的第1～10個(gè)、第12個(gè)和第14個(gè)容器內(nèi)的氫氟酸濃縮、加熱蒸發(fā)干固后，利用酸回收，通過用ICP-MS進(jìn)行分析，求出銅的量。然后，根據(jù)由腐蝕除去的檢體的量(3個(gè)檢體的腐蝕量的合計(jì))與銅的量，算出距離表面的各深度部位的銅濃度。該情況下的銅濃度的檢測(cè)極限為3ppb。對(duì)各組(在各條件下進(jìn)行烘焙的檢體的組)的每組進(jìn)行這樣的實(shí)驗(yàn)，在各組的每組中，得到表示距離表面的深度與銅濃度的關(guān)系的分布圖。
D.分析結(jié)果(深度方向的銅濃度分布圖)當(dāng)為了方便而將在各條件下進(jìn)行烘焙的檢體的組稱為各條件時(shí)，將各條件的深度方向的銅濃度分布圖示于圖4和圖5。對(duì)于縱軸的銅濃度的1個(gè)刻度，在圖4中為10ppb，在圖5中為5ppb。在圖4和圖5中，在深度1～10μm的10個(gè)點(diǎn)、以及20μm和30μm的合計(jì)12個(gè)點(diǎn)，將各條件的銅濃度繪圖(plot)。在深度1μm的條件2和條件3的繪圖的位置，沒有其它條件的繪圖的重合(參照?qǐng)D4)?？煽吹礁鳁l件的繪圖重合的為5ppb以下的銅濃度的點(diǎn)。即使在圖4中從3μm至5μm看到繪圖重合，在圖5中也不重合地表示。另外，在圖5中，在1μm深度位置的條件6、深度位置30μm的條件6、21中，沒有其它條件的繪圖的重合。在銅濃度為檢測(cè)極限以下的點(diǎn)，各條件的繪圖重合。因此，在30μm深度位置，在條件6和條件21以外的條件下，銅濃度全部為檢測(cè)極限以下。此外，在圖5中沒有表示條件1。
E.考察檢體在進(jìn)行烘焙前，利用氫氟酸腐蝕至10μm的深度，但從作為參照條件的條件1可知，實(shí)質(zhì)上在表面(0～1μm區(qū)域)中，銅濃度為62ppb。這證明了在石英制品的制造階段，表面部被銅污染，即使利用氫氟酸進(jìn)行濕腐蝕，也不能降低表面的銅濃度，另外，不能將滲透至30μm左右的銅除去。其原因可認(rèn)為由于如上所述銅再附著在石英表面。因此，從該實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，通過對(duì)石英制品進(jìn)行烘焙，能夠?qū)⒕嚯x檢體表面直至30μm深度的銅除去。即使進(jìn)行烘焙，因其條件不同，深度方向的銅濃度分布圖也有差異。
當(dāng)看直至30μm的深度時(shí)，在條件2、3下，表面的銅濃度超過20ppb，在其它條件下，為20ppb以下。另外，在條件5、19和20下，銅濃度被抑制為3ppb以下，但在其它條件下，由于深度位置不同，超過3ppb。在圖4和圖5中，在比3ppb的線稍低的位置所記載的繪圖意味著檢測(cè)極限以下。從以上的結(jié)果可知，在石英制品的制造階段，銅滲透至石英制品的內(nèi)部，其深度方向的銅濃度分布圖因烘焙條件而改變，通過進(jìn)行烘焙，能夠?qū)⒅敝?0μm深度區(qū)域的各部位的銅濃度降低至20ppb以下，通過進(jìn)一步調(diào)整烘焙條件，可得到銅濃度3ppb以下的極低的、實(shí)質(zhì)上沒有銅污染的清潔的石英制品。
通過這樣將直至30μm深度區(qū)域的各部位的銅濃度降低至20ppb以下，在使用該石英制品裝配的縱型熱處理裝置中，能夠抑制半導(dǎo)體基板的銅污染。另外，通過將直至30μm深度區(qū)域的各部位的銅濃度降低至3ppb以下，能夠與石英制品加工前的石英材料中的銅濃度相同或?yàn)槠湟韵拢虼?，能夠得到完全沒有銅污染的石英制品。因此，能夠使熱處理裝置成為原因的半導(dǎo)體基板的銅污染完全沒有，有助于提高成品率。特別地，在利用縱型熱處理裝置、使用還原性氣體的處理中，例如使用氨氣、氫氣等的處理中，當(dāng)石英制品被銅污染時(shí)，銅的脫離量多，因此可以說是極有效的石英制品。
當(dāng)看直至10μm深度時(shí)，在條件5、19、20和21下，銅濃度被抑制為3ppb以下，但在其它條件下，超過3ppb。從以上結(jié)果可知，通過調(diào)整烘焙條件，能夠?qū)⒅敝?0μm的深度區(qū)域的各部位的銅濃度降低至3ppb以下，在使用該石英制品裝配的縱型熱處理裝置中，能夠抑制半導(dǎo)體基板的銅污染，有助于提高成品率。在利用縱型熱處理裝置，使用例如氧、氮等非還原性氣體的處理中，與還原性氣體的情況相比，銅的脫離量少，因此，通過將直至10μm的深度區(qū)域的銅濃度抑制為3ppb以下，能夠充分地抑制半導(dǎo)體基板的銅污染。
F.其他圖6為表示在1000℃、常壓的氮?dú)鈿夥罩?，石英中的銅的擴(kuò)散量的圖形，橫軸為時(shí)間，縱軸為擴(kuò)散距離。1000℃下石英中的銅的擴(kuò)散系數(shù)D為10-11cm2/秒，因此當(dāng)取時(shí)間為t時(shí)，擴(kuò)散長(zhǎng)度＝2×(D·t)1/2，該圖形根據(jù)該公式而做成。從圖6可看出，5小時(shí)的擴(kuò)散距離比10μm稍小。使用石英制品構(gòu)成的熱處理裝置中的熱處理的最大時(shí)間通常為5小時(shí)以內(nèi)，另外，如果為CVD裝置，則處理溫度高達(dá)700度左右，因此，在熱處理裝置為CVD裝置的情況下，如果對(duì)從石英制品的表面直至10μm深度的銅濃度進(jìn)行管理，則能夠防止由于來自石英制品的銅的飛散造成的晶片的銅污染。
即，當(dāng)對(duì)晶片進(jìn)行CVD時(shí)，在石英管、晶舟的表面上也堆積薄膜，但銅容易擴(kuò)散，因此，在裝配CVD裝置后進(jìn)行的最初的運(yùn)轉(zhuǎn)中，在石英制品上堆積的薄膜還薄，因此，當(dāng)從石英制品的表面滲透至內(nèi)部的銅在表面上擴(kuò)散時(shí)，穿過薄膜而飛散至處理氣氛中的可能性大。因此，需要對(duì)石英制品進(jìn)行上述的銅的濃度的管理。此外，在利用熱處理裝置進(jìn)行的處理為氧化、擴(kuò)散的情況下，在石英制品上不堆積膜，因此，根據(jù)石英表面與處理晶片直接接觸的理由，需要對(duì)從石英制品的表面直至30μm深度的銅濃度進(jìn)行管理。
權(quán)利要求
1.一種石英制品的烘焙方法，該石英制品被配置在收納半導(dǎo)體基板并進(jìn)行熱處理的熱處理裝置的反應(yīng)容器內(nèi)，至少一部分被置于反應(yīng)容器內(nèi)的熱處理氣氛中，其特征在于，包括將處理前的石英制品配置在反應(yīng)容器內(nèi)的工序；和對(duì)反應(yīng)容器進(jìn)行加熱，并且向反應(yīng)容器內(nèi)供給烘焙用氣體的工序，該烘焙用氣體包含氯化氫氣體和用于提高該氯化氫氣體的反應(yīng)性的氣體，通過將在石英制品的制造過程中被污染的銅除去，從表面直至30μm深度的銅濃度成為20ppb以下。
2.如權(quán)利要求1所述的石英制品的烘焙方法，其特征在于從表面直至30μm深度的銅濃度為3ppb以下。
3.如權(quán)利要求1所述的石英制品的烘焙方法，其特征在于石英制品具有與半導(dǎo)體基板直接接觸的部位，在與半導(dǎo)體直接接觸的部位，從表面直至1μm深度的銅濃度為10ppb以下。
4.一種石英制品的烘焙方法，該石英制品被配置在收納半導(dǎo)體基板并進(jìn)行熱處理的熱處理裝置的反應(yīng)容器內(nèi)，至少一部分被置于反應(yīng)容器內(nèi)的熱處理氣氛中，其特征在于，包括將處理前的石英制品配置在反應(yīng)容器內(nèi)的工序；和對(duì)反應(yīng)容器進(jìn)行加熱，并且向反應(yīng)容器內(nèi)供給烘焙用氣體的工序，該烘焙用氣體包含氯化氫氣體和用于提高該氯化氫氣體的反應(yīng)性的氣體，通過將在石英制品的制造過程中被污染的銅除去，從表面直至10μm深度的銅濃度成為10ppb以下。
5.如權(quán)利要求4所述的石英制品的烘焙方法，其特征在于從表面直至10μm深度的銅濃度為3ppb以下。
6.如權(quán)利要求1或4所述的石英制品的烘焙方法，其特征在于通過將石英制品配置在反應(yīng)容器內(nèi)，將石英制品作為熱處理裝置的一部分裝入。
7.如權(quán)利要求1或4所述的石英制品的烘焙方法，其特征在于在800～1000℃的溫度下加熱反應(yīng)容器。
8.一種計(jì)算機(jī)程序，用于使計(jì)算機(jī)執(zhí)行對(duì)被配置在收納半導(dǎo)體并進(jìn)行熱處理的熱處理裝置的反應(yīng)容器內(nèi)、至少一部分被置于反應(yīng)容器內(nèi)的熱處理氣氛中的石英制品進(jìn)行烘焙的方法，其特征在于石英制品的烘焙方法包括將處理前的石英制品配置在反應(yīng)容器內(nèi)的工序；和對(duì)反應(yīng)容器進(jìn)行加熱，并且向反應(yīng)容器內(nèi)供給烘焙用氣體的工序，該烘焙用氣體包含氯化氫氣體和用于提高該氯化氫氣體的反應(yīng)性的氣體，通過將在石英制品的制造過程中被污染的銅除去，從表面直至30μm深度的銅濃度成為20ppb以下。
9.一種計(jì)算機(jī)程序，用于使計(jì)算機(jī)執(zhí)行對(duì)被配置在收納半導(dǎo)體并進(jìn)行熱處理的熱處理裝置的反應(yīng)容器內(nèi)、至少一部分被置于反應(yīng)容器內(nèi)的熱處理氣氛中的石英制品進(jìn)行烘焙的方法，其特征在于石英制品的烘焙方法包括將處理前的石英制品配置在反應(yīng)容器內(nèi)的工序；和對(duì)反應(yīng)容器進(jìn)行加熱，并且向反應(yīng)容器內(nèi)供給烘焙用氣體的工序，該烘焙用氣體包含氯化氫氣體和用于提高該氯化氫氣體的反應(yīng)性的氣體，通過將在石英制品的制造過程中被污染的銅除去，從表面直至10μm深度的銅濃度成為10ppb以下。
10.一種存儲(chǔ)介質(zhì)，存儲(chǔ)有一種計(jì)算機(jī)程序，該計(jì)算機(jī)程序用于使計(jì)算機(jī)執(zhí)行對(duì)被配置在收納半導(dǎo)體并進(jìn)行熱處理的熱處理裝置的反應(yīng)容器內(nèi)、至少一部分被置于反應(yīng)容器內(nèi)的熱處理氣氛中的石英制品進(jìn)行烘焙的方法，其特征在于石英制品的烘焙方法包括將處理前的石英制品配置在反應(yīng)容器內(nèi)的工序；和對(duì)反應(yīng)容器進(jìn)行加熱，并且向反應(yīng)容器內(nèi)供給烘焙用氣體的工序，該烘焙用氣體包含氯化氫氣體和用于提高該氯化氫氣體的反應(yīng)性的氣體，通過將在石英制品的制造過程中被污染的銅除去，從表面直至30μm深度的銅濃度成為20ppb以下。
11.一種存儲(chǔ)介質(zhì)，存儲(chǔ)有一種計(jì)算機(jī)程序，該計(jì)算機(jī)程序用于使計(jì)算機(jī)執(zhí)行對(duì)被配置在收納半導(dǎo)體并進(jìn)行熱處理的熱處理裝置的反應(yīng)容器內(nèi)、至少一部分被置于反應(yīng)容器內(nèi)的熱處理氣氛中的石英制品進(jìn)行烘焙的方法，其特征在于石英制品的烘焙方法包括將處理前的石英制品配置在反應(yīng)容器內(nèi)的工序；和對(duì)反應(yīng)容器進(jìn)行加熱，并且向反應(yīng)容器內(nèi)供給烘焙用氣體的工序，該烘焙用氣體包含氯化氫氣體和用于提高該氯化氫氣體的反應(yīng)性的氣體，通過將在石英制品的制造過程中被污染的銅除去，從表面直至10μm深度的銅濃度成為10ppb以下。
全文摘要
本發(fā)明提供一種石英制品的烘焙方法。作為半導(dǎo)體制造裝置的熱處理裝置的部件、即石英制品在加工時(shí)被銅污染，當(dāng)運(yùn)轉(zhuǎn)熱處理裝置時(shí)，抑制對(duì)半導(dǎo)體基板產(chǎn)生的銅污染。在半導(dǎo)體基板的熱處理中尚未使用石英制品的階段，將石英制品置于加熱氣氛中，并且向該石英制品供給烘焙用氣體，該烘焙用氣體包含氯化氫氣體和用于提高該氣體的反應(yīng)性的氣體、例如氧氣。由此，從石英制品的表面直至30μm深度的銅濃度成為20ppb以下，優(yōu)選成為3ppb以下。烘焙處理在將石英制品裝配為熱處理裝置前或裝配后進(jìn)行。
文檔編號(hào)H01L21/22GK101092277SQ20071011261
公開日2007年12月26日 申請(qǐng)日期2007年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月23日
發(fā)明者安倍勝彥, 及川雅之, 柴田哲彌, 谷裕一 申請(qǐng)人:東京毅力科創(chuàng)株式會(huì)社