(57)【要約】【課題】  スリップの発生を防止できかつ十分な強度を備えるウェハボート用ウェハホルダを提供する。【解決手段】  ウェハボートに用いられる炭化ケイ素を含む材料から構成されたウェハホルダであって、リング状支持部と、前記支持部上にウェハ搬送手段が出入り可能に離間して形成された突起部と、を備えることを特徴とするウェハボート用ウェハホルダ。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェハボートに用いられる炭化ケイ素を含む材料から構成されたウェハホルダであって、
リング状支持部と、
前記支持部上にウェハ搬送手段が出入り可能に離間して形成された突起部と、
を備えることを特徴とするウェハボート用ウェハホルダ。
【請求項２】
前記突起部のウェハとの設置部の端部にR形状部を備えることを特徴とする請求項１記載のウェハボート用ウェハホルダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウェハボート用ウェハホルダに関する。
【背景技術】
【０００２】
ウェハをウェハボートに載置して加熱処理する際、ウェハの自重等が原因でウェハにスリップ（積層欠陥）が発生する。このスリップの発生を防止する方法としていくつかの技術が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
例えば特許文献１には、図７（ａ）に示すように、ウェハボート１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃの溝に設置され、ウェハの周辺を保持するリング状支持部を備える炭化ケイ素製ウェハホルダ１００が開示されている。このウェハホルダ１００によれば、ウェハの自重の負担が分散され、ウェハのスリップや割れ、欠けが生じ難くなる。
【０００４】
しかし、図７（ａ）のウェハホルダ１００にウェハを載置するには、ウェハホルダ１００がウェハの挿入を邪魔することから、煩雑な供給方法を取る必要がある。そのため、特許文献１には他の態様として、図７（ｂ）に示すように、ウェハＷ（仮想線）を支持部に供給する際のウェハ吸着プレート（ウェハ搬送装置）の逃げ用切欠き１００ａが設けられたウェハホルダ１００が開示されている。
【特許文献１】特開平７−４５６９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、切欠き１００ａを設けることにより煩雑な供給方法は必要なくなるが、ウェハホルダ１００の強度が低下するという更なる改善すべき課題が生じた。そのため、スリップの発生を防止できかつ十分な強度を備えるウェハボート用ウェハホルダが求められていた。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は以下の発明に関する。
【０００７】
（１）  ウェハボートに用いられる炭化ケイ素を含む材料から構成されたウェハホルダであって、リング状支持部と、上記支持部上にウェハ搬送手段が出入り可能に離間して形成された突起部と、を備えることを特徴とするウェハボート用ウェハホルダ。
【０００８】
（２）  上記突起部のウェハとの設置部の端部にR形状部を備えることを特徴とする上記（１）記載のウェハボート用ウェハホルダ。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、スリップの発生を防止でき、かつ十分な強度を備えるウェハボート用ウェハホルダが提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下本発明について実施形態を挙げて説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されない。尚、図中同一の機能又は類似の機能を有するものについては、同一又は類似の符号を付して説明を省略する。
【００１１】
（ウェハボート）
図４（ａ）（ｂ）に示すように、ウェハボート５０は、ウェハＷが配置されるウェハホルダ１０と、ウェハホルダを保持するボート５ａ、５ｂ、５ｃと、ボート５ａ、５ｂ、５ｃの上端及び下端にそれぞれ設けられる上板６ａ及び下板６ｂと、を備える。
【００１２】
（ボート用ウェハホルダ）
図１（ａ）に示すように、ウェハホルダ１０は、リング状支持部１１と、リング状支持部１１上にウェハ搬送手段が出入り可能に離間して形成され、ウェハＷを載置可能とする突起部１２１、１２２、１２３、１２４と、を備える。図１（ｂ）に示すように、突起部１２１、１２２、１２３、１２４は、リング状支持部１１のリング内周縁に沿ってリング状支持部１１の中空部と同心円状に配置されている。またウェハホルダ１０の各部材は高純度の炭化ケイ素を含む材料から構成されている。
【００１３】
ウェハホルダ１０は前述の構成を備えることにより、図３に示すように、ウェハＷを搭載したウェハ搬送手段７をウェハホルダ１０に接近させると、ウェハ搬送手段７のフォーク７ａ、７ｂが溝１３０ａ，１３０ｂに入り込む。そのため、複雑な搬送手段を用いることなく、所定の位置までウェハ搬送手段７を挿入したところで、図１（ａ）に示すように、ウェハＷを突起部１２１、１２２、１２３、１２４上に配置させることができる。また、突起部１２１、１２２、１２３、１２４は、ウェハＷを安定して保持することができるので、ウェハＷの自重の負担が分散され、ウェハＷのスリップや割れ、欠けが生じ難くなる。またウェハホルダ１０は、高純度の炭化ケイ素から構成され、しかもリング状支持部１１に切り欠き部が設けられていないので十分な強度を有する。つまり、本実施形態によればスリップの発生を防止でき、しかも十分な強度を備えるウェハボート用ウェハホルダ１０が提供される。
【００１４】
（ボート用ウェハホルダの製造方法）
（イ）  まず、図１（ａ）に示すウェハホルダ１０を構成するリング状支持部１１と、突起部１２１〜１２４を後に説明する反応焼結法に従って製造する。
【００１５】
（ロ）  次に、リング状支持部１１の内周に沿って、突起部１２１〜１２４を離間して配置する。
【００１６】
（ハ）  そして、リング状支持部１１と突起部１２１〜１２４の接合部に、炭化ケイ素（ＳｉＣ）と炭素（Ｃ）を含むスラリーを流し込む。その後、接合部を部分加熱する。
【００１７】
（ニ）  続いて、高純度のシリコン（Ｓｉ）を接合部に挿入し、余剰のＣとＳｉを反応させて炭化ケイ素（ＳｉＣ）を形成する。このような反応焼結法により、図１（ａ）（ｂ）に示すようにウェハホルダ１０が一体化される。
【００１８】
（ホ）  さらに、研削加工により細部に加工を施すことによりウェハホルダ１０が製造される。
【００１９】
（反応焼結法）
（炭化ケイ素粉末）
炭化ケイ素粉末として、α型、β型、非晶質あるいはこれらの混合物等が挙げられる。また、高純度の炭化ケイ素反応焼結体を得るためには、原料の炭化ケイ素粉末として、高純度の炭化ケイ素粉末を用いることが好ましい。
【００２０】
このβ型炭化ケイ素粉末のグレードには特に制限はなく、例えば、一般に市販されているβ型炭化ケイ素を用いることができる。炭化ケイ素粉末の粒径は、高密度の観点からは、小さいことが好ましく、具体的には、０．０１μｍ〜１０μｍ程度、さらに好ましくは、０．０５μｍ〜５μｍである。粒径が、０．０１μｍ未満であると、計量、混合等の処理工程における取扱いが困難となりやすく、１０μｍを超えると、比表面積が小さく、即ち、隣接する粉末との接触面積が小さくなり、高密度化し難くなるため好ましくない。
【００２１】
高純度の炭化ケイ素粉末は、例えば、少なくとも１種以上のケイ素化合物を含むケイ素源と、少なくとも１種以上の加熱により炭素を生成する有機化合物を含む炭素源と、重合又は架橋触媒と、を溶媒中で溶解し、乾燥した後に得られた粉末を非酸化性雰囲気下で焼成する工程により得ることができる。
【００２２】
前述のケイ素化合物を含むケイ素源（以下、「ケイ素源」という。）として、液状のものと固体のものとを併用することができるが、少なくとも１種は液状のものから選ばれなくてはならない。液状のものとしては、アルコキシシラン（モノ−、ジ−、トリ−、テトラ−）及びテトラアルコキシシランの重合体が用いられる。アルコキシシランの中ではテトラアルコキシシランが好適に用いられ、具体的には、メトキシシラン、エトキシシラン、プロポキシシラン、ブトキシシラン等が挙げられるが、ハンドリングの点からは、エトキシシランが好ましい。また、テトラアルコキシシランの重合体としては、重合度が２〜１５程度の低分子量重合体（オリゴマー）及びさらに重合度が高いケイ酸ポリマーで液状のものが挙げられる。これらと併用可能な固体状のものとしては、酸化ケイ素が挙げられる。前述の反応焼結法において酸化ケイ素とは、ＳｉＯの他、シリカゲル（コロイド状超微細シリカ含有液、内部にＯＨ基やアルコキシル基を含む）、二酸化ケイ素（シリカゲル、微細シリカ、石英粉末）等を含む。これらケイ素源は、単独で用いてもよいし、２種以上併用してもよい。
【００２３】
これらケイ素源の中でも、均質性やハンドリング性が良好な観点から、テトラエトキシシランのオリゴマー及びテトラエトキシシランのオリゴマーと微粉末シリカとの混合物等が好適である。また、これらのケイ素源は高純度の物質が用いられ、初期の不純物含有量が２０ｐｐｍ以下であることが好ましく、５ｐｐｍ以下であることがさらに好ましい。
【００２４】
高純度の炭化ケイ素粉末の製造に用いられる重合及び架橋触媒としては、炭素源に応じて適宜選択でき、炭素源がフェノール樹脂やフラン樹脂の場合、トルエンスルホン酸、トルエンカルボン酸、酢酸、しゅう酸、硫酸等の酸類が挙げられる。これらの中でも、トルエンスルホン酸が好適に用いられる。
【００２５】
前述の反応焼結法に使用される原料粉末である高純度炭化ケイ素粉末を製造する工程における、炭素とケイ素の比（以下、Ｃ／Ｓｉ比と略記）は、混合物をｌ０００℃にて炭化して得られる炭化物中間体を、元素分析することにより定義される。化学量論的には、Ｃ／Ｓｉ比が３．０の時に生成炭化ケイ素中の遊離炭素が０％となるばずであるが、実際には同時に生成するＳｉＯガスの揮散により低Ｃ／Ｓｉ比において遊離炭素が発生する。この生成炭化ケイ素粉末中の遊離炭素量が焼結体等の製造用途に適当でない量にならないように予め配合を決定することが重要である。通常、１気圧近傍で１６００℃以上での焼成では、Ｃ／Ｓｉ比を２．０〜２．５にすると遊離炭素を抑制することができ、この範囲を好適に用いることができる。Ｃ／Ｓｉ比を２.５５以上にすると遊離炭素が顕著に増加するが、この遊離炭素は結晶成長を抑制する効果を持つため、得ようとする結晶成長サイズに応じてＣ／Ｓｉ比を適宜選択しても良い。但し、雰囲気の圧力を低圧又は高圧とする場合は、純粋な炭化ケイ素を得るためのＣ／Ｓｉ比は変動するので、この場合は必ずしも前述のＣ／Ｓｉ比の範囲に限定するものではない。
【００２６】
以上より、特に高純度の炭化ケイ素粉末を得る方法としては、本願出願人が先に出願した特開平９−４８６０５号の単結晶の製造方法に記載の原料粉末の製造方法、即ち、高純度のテトラアルコキシシラン、テトラアルコキシシラン重合体から選択される１種以上をケイ素源とし、加熱により炭素を生成する高純度有機化合物を炭素源とし、これらを均質に混合して得られた混合物を非酸化性雰囲気下において加熱焼成して炭化ケイ素粉末を得る炭化ケイ素生成工程と；得られた炭化ケイ素粉末を、１７００℃以上２０００℃未満の温度に保持し、該温度の保持中に、２０００℃〜２１００℃の温度において５〜２０分間にわたり加熱する処理を少なくとも１回行う後処理工程と；を含み、前述の２工程を行うことにより、各不純物元素の含有量が０．５ｐｐｍ以下である炭化ケイ素粉末を得ること、を特徴とする高純度炭化ケイ素粉末の製造方法等を利用することができる。この様にして得られた炭化ケイ素粉末は、大きさが不均一であるため、解粉、分級により前述の粒度に適合するように処理する。
【００２７】
炭化ケイ素粉末を製造する工程において窒素を導入する場合は、まずケイ素源と、炭素源と、窒素源からなる有機物質と、重合又は架橋触媒と、を均質に混合するが、前述の如く、フェノール樹脂等の炭素源と、ヘキサメチレンテトラミン等の窒素源からなる有機物質と、トルエンスルホン酸等の重合又は架橋触媒とを、エタノール等の溶媒に溶解する際に、テトラエトキシシランのオリゴマー等のケイ素源と十分に混合することが好ましい。
【００２８】
（炭素源）
炭素源として用いられる物質は、酸素を分子内に含有し、加熱により炭素を残留する高純度有機化合物であることが好ましい。具体的には、フェノール樹脂、フラン樹脂、エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂やグルコース等の単糖類、蔗糖等の少糖類、セルロース、デンプン等の多糖類などの各種糖類が挙げられる。これらはケイ素源と均質に混合するという目的から、常温で液状のもの、溶媒に溶解するもの、熱可塑性あるいは熱融解性のように加熱することにより軟化するものあるいは液状となるものが主に用いられる。なかでも、レゾール型フェノール樹脂やノボラック型フェノール樹脂が好適である。特に、レゾール型フェノール樹脂が好適に使用される。
【００２９】
（ケイ素源）
ケイ素源としては、高純度のテトラアルコキシシラン、その重合体、酸化ケイ素から選択される１種以上を用いる。本発明において、酸化ケイ素とは、二酸化ケイ素、一酸化ケイ素を包含するものとする。ケイ素源としては、具体的には、テトラエトキシシランに代表されるアルコキシシラン、その低分子量重合体（オリゴマー）、及び、さらに重合度が高いケイ酸ポリマー等や、シリカゾル、微粉体シリカ等の酸化ケイ素化合物が挙げられる。アルコキシシランとしては、メトキシシラン、エトキシシラン、プロポキシシラン、ブトキシシラン等が例示され、なかでも、ハンドリング性の観点から、エトキシシランが好ましくは用いられる。
【００３０】
ここでオリゴマーとは重合度２〜１５程度の重合体を指す。これらケイ素源のなかでも、均質性やハンドリング性が良好な観点から、テトラエトキシシランのオリゴマー及びテトラエトキシシランのオリゴマーと微粉体シリカとの混合物等が好適である。また、これらのケイ素源は高純度の物質が用いられ、初期の不純物含有量が２０ｐｐｍ以下であることが好ましく、５ｐｐｍ以下であることがさらに好ましい。
【００３１】
（炭化ケイ素反応焼結体（ウェハホルダ）の製造方法）
炭化ケイ素反応焼結体の製造方法の好ましい１実施形態は、
（イ）炭化ケイ素粉末を溶媒中に、分散して得られるスラリー状の混合粉体を成形型に流し込み乾燥させてグリーン体を得る工程と、
（ロ）得られたグリーン体を真空雰囲気又は不活性ガス雰囲気下１２００〜１８００℃で仮焼して仮焼体１を得る工程と、
（ハ）得られた仮焼体１に炭素源を含浸させる工程と、
（ニ）炭素源を含浸させた仮焼体２を仮焼する工程と、
（ホ）得られた仮焼体に溶融した金属シリコンを含浸させ、前述の仮焼体２中の遊離炭素とケイ素とを反応させて炭化ケイ素体を得る反応焼結工程とを有する。
【００３２】
以上の製造方法により高純度、高密度、高靭性な炭化ケイ素反応焼結体（ウェハホルダ１０）を得ることができる。前述の反応焼結法において、本発明の前述の加熱条件を満たしうるものであれば、特に製造装置等に制限はなく、公知の加熱炉内や反応装置を使用することができる。また、ウェハホルダ１０の製造方法は、特に制限されることなく、反応焼結法の他にホットプレス法が用いられる。
【００３３】
得られたウェハホルダ１０は、残留ケイ素量が少なく、また炭化ケイ素粒子が均一に分散している構造を有する。本実施形態により得られるウェハホルダ１０は、密度が２．９ｇ／ｃｍ３以上であり、平均粒径が２μｍ〜１０μｍの主として等方状のケイ素粒子が均一に分散している構造を有する。そのため、密度等のバラツキが小さい構造部材として使用できる。一般に、焼結体の密度が２．９ｇ／ｃｍ3 未満であると、曲げ強度、破壊強度などの力学的特性や電気的な物性が低下し、さらに、パーティクルが増大して汚染性が悪化することが報告されていることからすると、本発明のウェハホルダ１０は良好な力学的特性と電気的特性を有するものといえる。好ましい態様における本発明のウェハホルダ１０の密度は、３．０ｇ／ｃｍ3 以上である。
【００３４】
また、得られた焼結体が多孔質体であると、耐熱性、耐酸化性、耐薬品性や機械強度に劣る、洗浄が困難である、微小割れが生じて微小片が汚染物質となる、ガス透過性を有する等の物性的に劣る点を有することになり、用途が限定されるなどの問題点が生じてくる。本実施形態のウェハホルダ１０にあっては前述の多孔質体であることに起因する問題は生じ難い。
【００３５】
本発明で得られるウェハホルダ１０の不純物の総含有量は、１０ｐｐｍ未満、好ましくは５ｐｐｍ未満、より好ましくは３ｐｐｍ未満、さらに好ましくは１ｐｐｍ未満である。半導体工業分野への適用の観点からは、これらの化学的な分析による不純物含有量は参考値としての意味を有するに過ぎない。実用的には、不純物が均一に分布しているか、局所的に偏在しているかによっても、評価が異なってくる。従って、当業者は一般的に実用装置を用いて所定の加熱条件のもとで不純物がどの程度ウェハを汚染するかを種々の手段により評価している。なお、液状のケイ素化合物と、非金属系焼結助剤と、重合又は架橋触媒と、を均質に混合して得られた固形物を非酸化性雰囲気下で加熱炭化した後、さらに、非酸化性雰囲気下で焼成する焼成工程とを含む製造方法によれば、ウェハホルダ１０に含まれるケイ素、炭素、酸素以外の不純物の総含有量を１ｐｐｍ未満にすることができる。本実施形態で得られるウェハホルダ１０の窒素含有量は、１５０ｐｐｍ以上である。
【００３６】
その他、本発明で得られるウェハホルダ１０の好ましい物性について検討するに、例えば、室温における曲げ強度は４００ＭＰａ〜７００ＭＰａ、ビッカース硬度は１５００ｋｇｆ／ｍｍ2 以上、ポアソン比は０．１４〜０．２１、熱膨張率は３．８×１０-6〜４．５×１０-6（℃-1）、熱伝導率は１５０Ｗ／ｍ・ｋ以上、比熱は０．６０〜０．７０Ｊ／ｇ・Ｋ、比抵抗は１×１０−１Ωｃｍ以下である。
【００３７】
以上のようにして得られる本実施形態のウェハホルダ１０は、好適には以下のような物性を有する。  
ウェハホルダ１０は、体積抵抗が１Ωｃｍ以下、さらに好ましい態様において０．５Ωｃｍ〜０．０５Ωｃｍである。  
ウェハホルダ１０は、ウェハホルダ１０のケイ素及び炭素以外の不可避的元素、即ち不純物元素の総含有量は５ｐｐｍ未満である。  
ウェハホルダ１０は、密度が２．９ｇ／ｃｍ３以上、さらに好ましい態様において３．００〜３．１５ｇ／ｃｍ３である。  
ウェハホルダ１０は、曲げ強度が４００ＭＰａ以上、さらに好ましい態様において５００ＭＰａから７００ＭＰａである。
【００３８】
本実施形態の原料粉体である炭化ケイ素粉体及び原料粉体を製造するためのケイ素源と非金属系焼結助剤、さらに、非酸化性雰囲気とするために用いられる不活性ガス、それぞれの純度は、各不純物元素含有量１ｐｐｍ以下であることが好ましいが、加熱、焼結工程における純化の許容範囲内であれば必ずしもこれに限定するものではない。また、ここで不純物元素とは、１９８９年ＩＵＰＡＣ無機化学命名法改訂版の周期律表における１族から１６族元素に属し、かつ、原子番号３以上であり、原子番号６〜８及び同１４〜１６の元素を除く元素をいう。  
（ボート用ウェハホルダの変形例）
以上、好ましい１実施形態を挙げて説明してきたが、本発明は上記実施形態に限定されないことはいうまでもない。したがって、突起部１２１、１２２、１２３、１２４の形態や配置は、ウェハ搬送手段のホーク６ａ、６ｂが挿入可能であり、かつウェハＷを配置した際に、ウェハＷをバランスよく保持できるものであれば特に制限はない。したがって、図２（ｂ）に示すように、突起部のウェハＷとの設置部の端部１３２ｂ、１３１ｂをR形状としても構わない。このようにR形状とすることで、ウェハＷの搬送時のウェハＷの損傷を防ぐことができる。
【００３９】
また、図５（ａ）（ｂ）に示すように円柱状の突起部２２ａ〜２２ｒをリング状支持部１１の中空部と同心円状に配置しても構わない。また、直方体状の突起部３２１〜３２８を図６（ａ）（ｂ）に示すように、リング状支持部１１の中空部と同心円状に配置しも構わない。
【００４０】
［実施例］
反応焼結法に従って、高純度炭化ケイ素からなる、外径３２０ｍｍ、内径２９０ｍｍ、厚さ２ｍｍのリング状支持部を作製した。この支持部にウェハを載置するための高純度炭化ケイ素からなる外径３００ｍｍ、内径２９０、高さ４ｍｍの突起部を設けた。そして研削加工により、搬送手段が挿入可能に幅１０ｍｍの溝部を4箇所作製し、また突起部の端をR０．５に加工した。
【００４１】
このようにして作製されたウェハホルダをボートに配置した後、ウェハホルダに直径３０ｍｍのシリコンウェハを配置し、１２００℃で1時間乾燥O２中で加熱した。その後、X線ホトグラフィーでシリコンウェハを観察したところスリップの発生は見られなかった。
【００４２】
［比較例］
反応焼結法に従って、高純度炭化ケイ素からなる、外径３２０ｍｍ、内径２９０ｍｍ、厚さ２ｍｍのリング状支持部を作製した。この支持部に幅５０ｍｍの切り欠き部を放電加工法により設けてC型ウェハホルダを作製した。
【００４３】
このC型ウェハホルダについて実施例と同様に加熱実験を行い、その後、X線ホトグラフィーでシリコンウェハを観察したところスリップの発生が確認された。
【００４４】
以上より、実施例によれば、スリップの発生が効果的に防止されることが分かった。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】図１（ａ）は実施の形態にかかるウェハホルダの上面図を示し、図１（ｂ）は実施の形態にかかるウェハホルダの側面図を示す。
【図２】図２（ａ）（ｂ）は実施の形態にかかるウェハホルダの一部拡大図を示す。
【図３】図３は実施の形態にかかるウェハホルダの使用状態を示す斜視図を示す。
【図４】図４（ａ）は実施の形態にかかるウェハボートの側面図を示し、図４（ｂ）はウェハボートの斜視図を示す。
【図５】図５（ａ）は実施の形態の変形例にかかるウェハホルダの上面図を示し、図５（ｂ）は実施の形態の変形例にかかるウェハホルダの側面図を示す。
【図６】図６（ａ）は実施の形態の変形例にかかるウェハホルダの上面図を示し、図６（ｂ）は実施の形態の変形例にかかるウェハホルダの側面図を示す。
【図７】図７（ａ）は従来のウェハボートの使用状態を示す斜視図を示し、図７（ｂ）は切り欠き部を設けた従来のウェハホルダの上面図を示す。
【符号の説明】
【００４６】
５０  ウェハボート
１０、２０、３０  ウェハホルダ
１１、２１、３１  リング状支持部
１２１〜１２４、２２ａ〜２２ｒ、３２１〜３２８  突起部
５ａ、５ｂ、５ｃ  ボート
６ａ  上板
６ｂ  下板
７  搬送手段
７ａ、７ｂ、７ｃ  フォーク
Ｗ  ウェハ
１００  従来のウェハホルダ
１０５  従来のボート
１０６ａ  上板
１０６ｂ  下板
【図１】
2006080445.tif 000003
【図２】
2006080445.tif 000004
【図３】
2006080445.tif 000005
【図４】
2006080445.tif 000006
【図５】
2006080445.tif 000007
【図６】
2006080445.tif 000008
【図７】
2006080445.tif 000009