(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウェーハ載置用の溝部が形成され少なくとも一端部に係止部が設けられた炭化珪素質のウェーハ保持部材と、このウェーハ保持部材固定用の取付孔が設けられた炭化珪素質の支持基板と、前記取付孔を貫通した前記係止部と係合する炭化珪素質の係合体を有し、前記係止部はウェーハ保持部材に直交して設けられ直方体形状であり、前記係合体は扁平な有底円筒形状をなし、かつ前記係止体が貫通され、その係合面の直径上に設けられた長方形状の係合用孔とこの係合用孔により２分割されて前記係合面に形成された分割係合面とを有し、この２個の分割係合面は水平面に対して反対方向のテーパを有することを特徴とする半導体製造用炭化珪素質組立ウェーハボート。
【請求項２】
上記係合体の係合面は３〜５°のテーパを有していることを特徴とする請求項１に記載の半導体製造用炭化珪素質組立ウェーハボート。
【請求項３】
上記係合体と係止部の係合面の表面粗さがいずれも算術平均粗さＲａ１．０〜３．０μｍであることを特徴とする請求項２に記載の半導体製造用炭化珪素質組立ウェーハボート。
【請求項４】
上記係合体と係止部の係合面の表面粗さがいずれも最大高さＲｙ２０μｍ以下であることを特徴とする請求項３に記載の半導体製造用炭化珪素質組立ウェーハボート。
【請求項５】
上記ウェーハ保持部材と、支持基板と、係止体のいずれにも、表面に３０〜１００μｍのＣＶＤ−ＳｉＣ被膜が形成されている請求項１ないし４のいずれか１項に記載の半導体製造用炭化珪素質組立ウェーハボート。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体製造用炭化珪素質組立ウェーハボートに係わり、特に長期間使用が可能で、半導体製造装置や半導体ウェーハをパーティクル汚染しない半導体製造用炭化珪素質組立ウェーハボートに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、珪素（Ｓｉ）と炭化珪素（ＳｉＣ）からなるＳｉ−ＳｉＣ系材質は緻密性、高純度および強度に優れているため、半導体熱処理用ウェーハボート（以下、ウェーハボートと記す。）に用いられている。
【０００３】
しかし、Ｓｉ−ＳｉＣ系材質は緻密性と高硬度であるため、ウェーハボートの構成部品間の接合は接着剤を用いて行い、この接着剤の凝固はウェーハボート製造プロセスの溶融シリコン含浸工程において行っていた。この溶融シリコン含浸工程においてウェーハボート基材の焼成体に体積変化が起こり、この体積変化率が半導体ウェーハのウェーハ保持部材と支持基板間で微妙に異なり、特に複数個のウェーハ保持部材間の伸びの違いによりウェーハボートに応力が発生し、接合部割れにつながることがしばしばあった。
【０００４】
また、接着剤で一体化された炭化珪素質組立ウェーハボートは、ウェーハボートを用いた熱処理工程中に、半導体ウェーハの荷重による応力と加熱による熱応力を受け、ウェーハボート、特に接合部にはシリコン含浸、凝固工程で残留応力が存在しており、ウェーハボートを長時間使用すると、使用中にウェーハボートが損傷することがあった。
【０００５】
さらに、このようなウェーハボートの熱処理使用中の損傷、あるいはウェーハボートの搬送中に局部的な損傷が生じても、損傷が生じた構成部品を交換することができず、ウェーハボート全体を廃棄するなどの手段が取られて、不経済であった。
【０００６】
そこで、特開平１０−２７３３９９号公報に記載されているように、半導体ウェーハ支持溝が設けられたウェーハ保持部材の両端部にネジ部を形成し、２枚の基板に穿設された取付孔を貫通したネジ部にナットを螺合させて一体に組立てた組立式ウェーハボートが記載されている。この記載のウェーハボートは、ネジ部とナットの螺合によってウェーハボートの組立てを行っているため、Ｓｉ含浸炭化珪素材料のような炭化珪素質材料を用いて、ネジ部、ナットを形成するための切削加工を行うと、ネジ部にバリが生じる。
【０００７】
上記切削は微細加工であるためネジ部のバリを十分に除去することは困難であり、実質的にバリが残存する。このバリが残存したウェーハボートを用いて、半導体ウェーハの熱処理を行うと、熱処理炉などの半導体製造装置を汚染したり、半導体ウェーハを汚染する場合があった。
【０００８】
また、炭化珪素質材料のウェーハボートは、このウェーハボートに用いられる基材中からの不純物汚染を防止するために、通常基材の表面にＣＶＤ−ＳｉＣ膜を形成する。しかしながら、上記のように微細加工されたネジ部に所定の厚さのＣＶＤ−ＳｉＣ被膜を均一に形成することは困難であり、特にネジ部の凹部に十分な被膜が形成されず、その結果、わずか１回のナット締めによって、被膜が破損して、この螺合部分から上記のような不純物を熱処理装置内に放出したり、この破損に起因するパーティクル汚染が発生する危険性があった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、構成部品の交換が容易で、熱処理中の熱応力による損傷がなく、長期間使用が可能であり、半導体製造装置や半導体ウェーハに対するパーティクルおよび不純物汚染のない半導体製造用炭化珪素質組立ウェーハボートが要望されていた。
【００１０】
本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、構成部品の交換が容易で、熱処理中の熱応力により損傷することがなく、長期間使用が可能であり、半導体製造装置や半導体ウェーハに対するパーティクルおよび不純物汚染のない半導体製造用炭化珪素質組立ウェーハボートを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するためになされた本願請求項１の発明は、半導体ウェーハ載置用の溝部が形成され少なくとも一端部に係止部が設けられた炭化珪素質のウェーハ保持部材と、このウェーハ保持部材固定用の取付孔が設けられた炭化珪素質の支持基板と、前記取付孔を貫通した前記係止部と係合する炭化珪素質の係合体を有し、前記係止部はウェーハ保持部材に直交して設けられ直方体形状であり、前記係合体は扁平な有底円筒形状をなし、かつ前記係止体が貫通され、その係合面の直径上に設けられた長方形状の係合用孔とこの係合用孔により２分割されて前記係合面に形成された分割係合面とを有し、この２個の分割係合面は水平面に対して反対方向のテーパを有することを特徴とする半導体製造用炭化珪素質組立ウェーハボートであることを要旨としている。
【００１２】
本願請求項２の発明では、上記係合体の係合面は３〜５°のテーパを有していることを特徴とする請求項１に記載の半導体製造用炭化珪素質組立ウェーハボートであることを要旨としている。
【００１４】
本願請求項３の発明では、上記係合体と係止部の係合面の表面粗さがいずれも算術平均粗さＲａ１．０〜３．０μｍであることを特徴とする請求項２に記載の半導体製造用炭化珪素質組立ウェーハボートであることを要旨としている。
【００１５】
本願請求項４の発明では、上記係合体と係止部の係合面の表面粗さがいずれも最大高さＲｙ２０μｍ以下であることを特徴とする請求項３に記載の半導体製造用炭化珪素質組立ウェーハボート。
【００１６】
本願請求項５の発明では、上記ウェーハ保持部材と、支持基板と、係止体のいずれにも、表面に３０〜１００μｍのＣＶＤ−ＳｉＣ被膜が形成されている請求項１ないし４のいずれか１項に記載の半導体製造用炭化珪素質組立ウェーハボートであることを要旨としている。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明に係わる半導体製造用炭化珪素質組立ウェーハボートを図面を参照して説明する。
【００１８】
図１に示すように、半導体製造用炭化珪素質組立ウェーハボート、例えば縦型ウェーハボート１は、半導体ウェーハ載置用の溝部２が形成され、少なくとも一端部例えば両端部３ａ、３ｂに各々同一形状をなす係止部４が設けられた例えば４本の炭化珪素質のウェーハ保持部材５と、このウェーハ保持部材５取付用の取付孔６が各々設けられた炭化珪素質の２枚の支持基板７、８と、取付孔６を貫通した係止部４と係合する炭化珪素質の係合体９とを有し、取付部１ａで着脱自在に取付けられて一体に組立られている。
【００１９】
上記ウェーハ保持部材５、支持基板７、８および係合体９を形成するウェーハボート基材には、ウェーハボート１組立前にいずれも、その表面にＣＶＤ−ＳｉＣ被膜が形成されている。
【００２０】
上記支持基板７は円板形状をなし、半導体ウェーハの出入れを考慮して偏倚した位置に４個のほぼ長方形状の取付孔６が穿設されている。支持基板８は支持基板７と同様の形状を有するとともに、中空円筒形状の脚部８ａを有し、この脚部８ａに係合体９が収納される。
【００２１】
図２〜図４に示すように、溝部２が形成されたウェーハ保持部材５は、両端部３に係止部４を有し、この係止部４は端部３から延伸し取付孔６を貫通する細い円柱形状の取付挿入部１０の長手方向と直交するように設けられ、平滑な平面形状の係合面４ａを有している。
【００２２】
取付挿入部１０および係止部４が貫通する取付孔６は、支持基板、例えば上部支持基板７、８に各４個穿設され、係止部４が容易に貫通できるような長方形状をなしている。
【００２３】
図５に示すように、取付部１ａの構造は、支持基板７、８の取付孔６を貫通した取付挿入部１０と係止部４のうち、係止部４に係合体９を係合させて、ウェーハ保持部材５を支持基板７、８に取付けてなっている。
【００２４】
取付部１ａにおいて、取付孔６を貫通した取付挿入部１０および係止部４は、支持基板７、８の表面部７ａ、８ａから突出しており、取付挿入部１０は上記係合体９の係合面１１の平均（中央部位）肉厚ｔ１とほぼ同じ長さｔ２だけ突出している。
【００２５】
図６〜図８に示すように、取付部１ａでウェーハ保持部材５の係止部４と係合する係合体９は、扁平な有底円筒形状をなし、底部には係合面１１が形成され、この係合面１１には係合面１１の対角線上にほぼ長方形状の係合用孔１２が形成されており、この係合用孔１２により係合面１１は２個の分割係合面１１ａ、１１ｂに分割されている。この２個の分割係合面１１ａ、１１ｂは、図８に示すように、紙面側から見た場合、水平面に対して角度θが３〜５°、例えば４°のテーパを有する傾斜面をなしており、分割係合面１１ａ、１１ｂのテーパは逆方向になっている。
【００２６】
このテーパはいずれも取付挿入部１０および係止部４が係合体９の係合用孔１２を貫通する状態で、係合体９を取付挿入部１０中心に回転させる場合、係止部４と分割係合面１１ａ、１１ｂの摩擦抵抗が増大する方向に傾斜している。
【００２７】
係合面１１のテーパθを水平面に対して３〜５°にするのは、係合面（接触面）の摩擦抵抗を増大させて、係合体９による取付部１ａの締付けが強固に行われ、係合が緩むことがないようにするためである。
【００２８】
係合面１１のテーパθが３°より小さいと係合体９が締まらず、安定的にウェーハ保持部材５を支持基板７、８に固定できない。
【００２９】
係合面１１のテーパθが５°を超えると係合体９を十分に回転できず、係合体９が緩み易く、ウェーハ保持部材５と支持基板７、８の固定の信頼性に欠ける。
【００３０】
上記係止部４と係合体９の係合面４ａ、１０の表面粗さは、いずれも算術平均粗さＲａは１．０〜３．０μｍであり、さらに、いずれも最大高さＲｙは２０μｍ以下になっている（Ｒａ、Ｒｙはいずれも  ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１−１９９４  表面粗さ−定義及び表示による）。
【００３１】
表面粗さを算術平均粗さＲａ１．０〜３．０μｍにするのは、係止部４と係合体９の係合面（接触面）４ａ、１０の表面粗さが締付けに適して、係合面４ａ、１０での滑りがなく、係合体９により係止部４の締付けが十分に行われて、強固な組立が行えるからである。さらに、ウェーハボート基材からのパーティクル発生がなく、また、組立作業性もよい。
【００３２】
表面粗さの算術平均粗さＲａが１．０μｍより小さいと、上記係止部４と係合体９の係合面（接触面）４ａ、１０は滑り易くなり、係合体９による締付けを十分に行うことができず、安定したボート組立をすることができない。
【００３３】
表面粗さの算術平均粗さＲａが３．０μｍを超えると、ウェーハボート基材からのパーティクル発生が生じ易くなる。また、組立作業性が低下する。
【００３４】
表面粗さの最大高さＲｙを２０μｍ以下にするのは、上記パーティクル発生の抑制効果をより確実にするためであり、また、組立作業性を低下させることがないからである。
【００３５】
上記ウェーハ保持部材５、支持基板７、８および係合体９の基材の表面に形成されるＣＶＤ−ＳｉＣ被膜の厚さは３０〜１００μｍであり、ＣＶＤ−ＳｉＣ被膜形成をした場合の係合面４ａ、１１の表面粗さおよび最大高さは、被膜表面のものである。
【００３６】
被膜の厚さを３０〜１００μｍとするのは、Ｓｉ−ＳｉＣ等のウェーハボート基材ウェーハ保持部材５、支持基板７、８および係合体９から不純物が被膜表面に拡散するのを抑制できる十分な厚さであるからである。また、係合面４ａ、１１の強度としても十分耐えられるからである。
【００３７】
被膜の厚さが３０μｍより小さいと、Ｓｉ−ＳｉＣ等のウェーハボート基材から不純物が被膜表面に拡散して、被膜が不純物の拡散を防止するというＣＶＤ−ＳｉＣ被膜の目的を達成することができない。また、係合面４ａ、１１の強度としては不十分であり、破損する虞がある。
【００３８】
被膜の厚さが１００μｍを超えると、ウェーハボート基材のエッジ部にＣＶＤが集中して堆積する肉盛り状態になり、この状態でウェーハボート１を使用すると、従来技術のバリに相当するものとなり、パーティクル汚染の要因となる。パーティクル汚染を防止しようとすると、ＣＶＤ被覆後に再度研磨工程が必要となり、製造コストが増加する。
【００３９】
なお、上述した実施形態では、ウェーハ保持部材を２個の支持基板に係合体を用いて組立てる完全組立方式の縦型ウェーハボートの例で説明したが、ウェーハ保持部材の一端部が接着剤で接合され、他端部のみ上述のような係合方式により組立てた半組立式のウェーハボートでもよく、また、上述した縦型ウェーハボート１にあっては、支持基板８は脚部８ａを有する底板となるが、横型ウェーハボートでは、２枚の支持基板を同一形状のものにすればよい。
【００４０】
また、上述したウェーハ保持部材５の係止部４は、上述のような長方形状に限らずいずれの形状でもよく、例えば十字形状であってもよい。この係合体４が十字形状の場合には、係合体９の係合用孔もその形状に合わせて十字形状である。
【００４１】
次に、ウェーハボート１の組立方法について説明する。
【００４２】
図２に示すように、ウェーハ保持部材５の取付挿入部１０と係止部４をウェーハ保持部材５の取付孔６に貫通させて、取付挿入部１０の一部（長さｔ２）と係止部４を支持基板７、８の表面部７ａ、８ａから突出させる。この突出した係止部４と係合体９の係合用孔１２を一致させた後、係合体９を押込み、係合用孔１２に取付挿入部１０と係止部４を貫通させる。
【００４３】
しかる後、取付挿入部１０を中心軸として係合体９を一方向例えば時計回り方向に、所定角度例えば９０°回動させて、分割係合面１１ａ、１１ｂと係止部４の係合面４ａを係合させる。同様に支持基板８の取付けも行い、ウェーハボート１の組立てが完了する。
【００４４】
この係合によるウェーハボート１の組立時、ウェーハ保持部材５と支持基板７、８の組立てが、ネジとナットの螺合によって行うのと異なり、係合体９をわずか９０°回動させるだけでウェーハボート１の組立てが行えるので、ウェーハボート基材に形成されたＣＶＤ−ＳｉＣ被膜を破損することがなく、不純物を半導体製造装置に放出したり、パーティクルを発生させたりすることがない。
【００４５】
また、この係合時、取付挿入部１０の長さｔ２が係合面１１の平均（中央部位）肉厚ｔ１とほぼ同じ長さを有し、分割係合面１１ａ、１１ｂが４°を有しているので、係合面４ａと分割係合面１１ａ、１１ｂの摩擦抵抗が増大して、係合体９により係合部４の締付けが行われ、係合が緩むことなく、安定したボート組立てができる。
【００４６】
さらに、係合面の表面粗さが算術平均粗さＲａ１．０〜３．０μｍであり、表面粗さの最大高さＲｙを２０μｍ以下であるので、係合体９により係止部４の締付けが十分に行われて、強固組立てが行え、さらに、取付部１ａからのパーティクル発生がなく、組立作業性もよい。
【００４７】
また、接着剤だけでウェーハ保持部材５の支持基板７、８への取付けるのと異なり、少なくとも一端部を係合による組立方式にしたので、複数個のウェーハ保持部材間の伸びの違いによりウェーハボートに応力が発生し、接合部割れにつながることがない。
【００４８】
さらに、係止部４は扁平な有底円筒形状の係合体９内に収納されているので、ウェーハボート１の使用時、取扱い不注意により、係止部４を破損することがない。
【００４９】
【実施例】
表１に示すように、係合面の表面粗さとテーパ角度を変えたウェーハボートを製造し、組立時および使用時の状況を調べた。調査結果は表１の通りである。
【００５０】
【表１】
0003544481.tif 000002
【００５１】
【発明の効果】
本発明に係わる半導体製造用炭化珪素質組立ウェーハボートによれば、構成部品の交換が容易で、熱応力による損傷がなく、長期間使用が可能であり、パーティクル汚染の発生のない半導体製造用炭化珪素質組立ウェーハボートを提供できる。
【００５２】
また、支持基台へのウェーハ保持部材の取付けが、螺合のようなネジ溝を有する複雑な構造を有さず、簡単な構造で係合体と係止部との係合によって行っているので、ＣＶＤ−ＳｉＣ被膜を係合体と係止部を強固かつ均一に行うことができる。
【００５３】
さらに、係合体の係合面に３〜５°のテーパを持たせれば、係合面の摩擦抵抗が増大して、係合体による取付部の締付け強固に行われ、係合が緩むことがなく、安定したボート組立てができる。
【００５４】
係止部を扁平な有底円筒形状の係合体内に収納するようにすれば、ウェーハボートの使用時、取扱い不注意により、係止部を破損することがなく、長時間の使用が可能になる。
【００５５】
係合体と係止部の係合面の表面粗さがいずれも算術平均粗さＲａ１．０〜３．０μｍにすれば、係合体により取付部の締付けが十分に行われて、強固な組立てが行え、さらに、取付部からのパーティクル発生がなく、組立作業性もよい。
【００５６】
ウェーハボートの表面のＣＶＤ−ＳｉＣ被膜を３０〜１００μｍにすれば、Ｓｉ−ＳｉＣ等ウェーハボート基材の係合部から不純物が被膜表面に拡散するのを抑制できる。また、係合面での被膜の破損を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる半導体製造用炭化珪素質組立ウェーハボートの斜視図。
【図２】本発明に係わる半導体製造用炭化珪素質組立ウェーハボートの取付部を分解して示す説明図。
【図３】本発明に係わる半導体製造用炭化珪素質組立ウェーハボートに用いられるウェーハ保持部材を一部切欠して示す側面図。
【図４】本発明に係わる半導体製造用炭化珪素質組立ウェーハボートに用いられるウェーハ保持部材の係止部を示す斜視図。
【図５】本発明に係わる半導体製造用炭化珪素質組立ウェーハボートの取付部の断面図。
【図６】本発明に係わる半導体製造用炭化珪素質組立ウェーハボートに用いられる係合体の斜視図。
【図７】本発明に係わる半導体製造用炭化珪素質組立ウェーハボートに用いられる係合体の平面図。
【図８】本発明に係わる半導体製造用炭化珪素質組立ウェーハボートに用いられる係合体の正面図。
【図９】本発明に係わる半導体製造用炭化珪素質組立ウェーハボートに用いられる係合体の側面図。
【符号の説明】
１  半導体製造用炭化珪素質組立ウェーハボート
１ａ  取付部
２  溝部
３  端部
４  係止部
５  ウェーハ保持部材
６  取付孔
７  支持基板
８  支持基板
９  係合体
１０  取付挿入部
１１  係合面
１１ａ  分割係合面
１１ｂ  分割係合面
１２  係合用孔
【図１】
0003544481.tif 000003
【図２】
0003544481.tif 000004
【図３】
0003544481.tif 000005
【図４】
0003544481.tif 000006
【図５】
0003544481.tif 000007
【図６】
0003544481.tif 000008
【図７】
0003544481.tif 000009
【図８】
0003544481.tif 000010
【図９】
0003544481.tif 000011