(57)【要約】【課題】重量を増加させることなく、反りを抑制できるダミーウエハを提供する。【解決手段】半導体製造装置の試験処理に用いられる円板状のダミーウエハであって、ダミーウエハは、平面かつ円形の底面と、底面とは反対側の面である上面と、底面と上面とをつなぐ側面とによって構成され、側面からダミーウエハの中心を通る中心軸に向かうにつれて、ダミーウエハの厚みである底面から上面までの高さが高くなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体製造装置の試験処理に用いられる円板状のダミーウエハであって、
前記ダミーウエハは、平面かつ円形の底面と、前記底面とは反対側の面である上面と、前記底面と前記上面とをつなぐ側面とによって構成され、
前記側面から前記ダミーウエハの中心を通る中心軸に向かうにつれて、前記ダミーウエハの厚みである前記底面から前記上面までの高さが高くなるダミーウエハ。
【請求項２】
前記側面から前記中心軸に向かった単位長さ当たりの前記高さの増加量を前記上面の傾きとすると、
前記側面から前記中心軸に向かうにつれて、前記上面の傾きが大きくなる請求項１に記載のダミーウエハ。
【請求項３】
前記ダミーウエハの最大高さと前記底面の直径との比である（最大高さ／直径）は、０．０５以下である請求項２に記載のダミーウエハ。
【請求項４】
前記最大高さは、前記側面における前記高さの２０倍以下である請求項２又は３に記載のダミーウエハ。
【請求項５】
前記側面から前記中心軸に向かった単位長さ当たりの前記高さの増加量を前記上面の傾きとすると、
前記上面の傾きが一定である請求項１に記載のダミーウエハ。
【請求項６】
前記側面から前記中心軸に向かった単位長さ当たりの前記高さの増加量を前記上面の傾きとすると、
前記側面から前記中心軸に向かうにつれて、前記上面の傾きが小さくなる請求項１に記載のダミーウエハ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造装置の試験処理に用いられるダミーウエハに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエハを製造するため、例えば、ウエハ表面を酸化する処理、リンやホウ素等のドープ元素をウエハに拡散させる処理、化学気相蒸着法（ＣＶＤ法）や物理気相蒸着法（ＰＶＤ法）により、ウエハ表面に各種被膜を形成する処理が行われる。このような処理において、温度、圧力、原料の濃度等といった処理条件の違いは、半導体ウエハの品質に影響を与える。このため、処理条件を調整したり、最適な処理条件を調べたりするため、半導体ウエハとしては使われないダミーウエハを用いて、半導体製造装置の試験処理が行われる（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１３３１９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
試験処理では、ダミーウエハの加熱を伴うことも多い。加熱を伴った試験処理では、試験処理時のダミーウエハの温度と搬送中又は搬送後のダミーウエハの温度とに差が生じる。ダミーウエハに被膜を形成する処理等により、ダミーウエハの表面に原料が存在する場合、ダミーウエハと原料との熱膨張係数差によって、ダミーウエハに反りが生じることがある。
【０００５】
このような反りが生じたダミーウエハを用いて試験処理を行うと、ダミーウエハを載置する載置台とダミーウエハとの間に空間が形成される。このため、載置台の内部に抵抗発熱体が埋め込まれている半導体製造装置では、ダミーウエハを均一に加熱できず、処理条件の正確な評価ができなかった。また、形成された空間に原料が入り込むことにより、載置台が汚染されてしまう。さらに、ダミーウエハの表面に被膜が形成されている場合、反りによって被膜が剥離しやすくなる。剥離した被膜半導体製造装置の汚染原因となる。このような汚染により、半導体ウエハの歩留まりが低下するという問題が生じていた。
【０００６】
ダミーウエハの反りを抑制するため、ダミーウエハの厚みを厚くすることも考えられるが、厚みの増加分だけ、ダミーウエハの重量も増加する。半導体ウエハの規格サイズに応じて設計された搬送装置では、重量増加によって、搬送装置に負担がかかり、不具合を生じることがあった。
【０００７】
そこで、本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、重量を増加させることなく、反りを抑制できるダミーウエハを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決するため、本発明は、次のような特徴を有している。本発明の特徴は、半導体製造装置の試験処理に用いられる円板状のダミーウエハ（ダミーウエハ１）であって、ダミーウエハは、平面かつ円形の底面（底面３０）と、底面とは反対側の面である上面（上面１０）と、底面と上面とをつなぐ側面（側面２０）とによって構成され、側面からダミーウエハの中心を通る中心軸（中心軸Ｃ）に向かうにつれて、ダミーウエハの厚みである底面から上面までの高さ（高さｈ）が高くなることを要旨とする。
【０００９】
本発明の特徴によれば、側面からダミーウエハの中心を通る中心軸に向かうにつれて、ダミーウエハの厚みである底面から上面までの高さが高くなる。ダミーウエハの中心付近の反りは、側面の反りと比較して、全体の反りに与える影響が大きい。本発明は、側面から中心軸に向かうにつれて、ダミーウエハの厚みが厚くなる。ダミーウエハの厚みが厚いほど反りを抑制できるため、中心軸に向かうにつれて、反りは抑制される。側面の厚みは厚くないため、重量を増加させることもない。
【００１０】
本発明の他の特徴は、側面から中心軸に向かった単位長さ当たりの高さの増加量を上面の傾きとすると、側面から中心軸に向かうにつれて、上面の傾きが大きくなることを要旨とする。
【００１１】
本発明の他の特徴は、ダミーウエハの最大高さと底面の直径との比である（最大高さ／直径）は、０．０５以下であることを要旨とする。
【００１２】
本発明の他の特徴は、最大高さは、側面における高さの２０倍以下であることを要旨とする。
【００１３】
本発明の他の特徴は、側面から中心軸に向かった単位長さ当たりの高さの増加量を上面の傾きとすると、上面の傾きが一定であることを要旨とする。
【００１４】
本発明の他の特徴は、側面から中心軸に向かった単位長さ当たりの高さの増加量を上面の傾きとすると、側面から中心軸に向かうにつれて、上面の傾きが小さくなることを要旨とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係るダミーウエハによれば、重量を増加させることなく、反りを抑制できるダミーウエハを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１（ａ）は、本実施形態に係るダミーウエハ１Ａの斜面図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）のＥ−Ｅ’断面（中心軸Ｃを通り、底面３０に垂直な断面）における断面図である。
【図２】図２（ａ）は、本発明の実施形態に係る変形例であるダミーウエハ１Ｂの斜面図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）のＦ−Ｆ’断面（中心軸Ｃを通り、底面３０に垂直な断面）における断面図である。
【図３】図３（ａ）は、本発明の本実施形態に係る変形例であるダミーウエハ１Ｃの斜面図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）のＧ−Ｇ’断面（中心軸Ｃを通り、底面３０に垂直な断面）における断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明に係るダミーウエハ１の一例について、図面を参照しながら説明する。具体的には、（１）ダミーウエハ１Ａの構成（２）変形例、（３）比較評価、（４）作用・効果、について説明する。
【００１８】
以下の図面の記載において、同一または類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。図面は模式的なのものであり、各寸法の比率などは現実のものとは異なることを留意すべきである。従って、具体的な寸法などは以下の説明を参酌して判断すべきものである。図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【００１９】
（１）ダミーウエハ１Ａの構成
本実施形態に係るダミーウエハ１Ａの構成について、図１（ａ）及び図１（ｂ）を参照しながら説明する。図１（ａ）は、本実施形態に係るダミーウエハ１Ａの斜面図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）のＥ−Ｅ’断面（中心軸Ｃを通り、底面３０に垂直な断面）における断面図である。
【００２０】
図１（ａ）に示されるように、ダミーウエハ１Ａは、円板状である。図１（ａ）及び図１（ｂ）に示されるように、ダミーウエハ１Ａは、上面１０と側面２０と底面３０とによって構成されている。
【００２１】
中心軸Ｃは、ダミーウエハ１Ａの中心を通る。具体的には、中心軸Ｃは、円形な底面３０の中心を通り、底面３０と直交する直線である。底面３０と側面２０との境界上にある点を通り、中心軸Ｃと平行な直線上にある点を点Ｏとする。点Ｏは、底面３０側でなく、上面１０側にある。この点Ｏを中心とし、点Ｏから上面１０と側面２０との境界までの距離Ｒを半径とする円に沿って、上面１０は形成されている。距離Ｒは、底面３０の半径よりも大きい。上面１０は、底面３０とは反対側の面である。底面３０は平面かつ円形である。底面３０の直径を直径Ｄとする。側面２０は、上面１０と底面３０とをつないでいる。
【００２２】
図１（ｂ）示されるように、ダミーウエハ１Ａの厚みである底面３０から上面１０までの高さを高さｈとする。ダミーウエハ１Ａは、側面２０から中心軸Ｃに向かうにつれて、底面３０から上面１０までの高さｈが高くなる。すなわち、最も低い高さｈとなるのは、側面２０における高さｈである側面高さＴである。最も高い高さｈとなるのは、中心軸Ｃにおける高さｈである最大高さＨである。
【００２３】
底面３０において側面２０からダミーウエハ１Ａの中心に向かった単位長さｘ当たりの高さｈの増加量ｙを上面１０の傾きＫとする。図１（ｂ）示されるように、側面２０付近における単位長さｘあたりの増加量ｙ１と中心軸Ｃ付近における単位長さｘあたりの増加量ｙ２とを比べると、増加量ｙ２の方が大きい。従って、中心軸Ｃ付近の方が側面２０付近よりも、傾きＫが大きい。ダミーウエハ１Ａでは、側面２０から中心軸Ｃに向かうにつれて、上面１０の傾きＫが大きくなる。
【００２４】
ダミーウエハ１Ａにおいて、最大高さＨと底面３０の直径Ｄとの比である（最大高さＨ／直径Ｄ）は、０．０５以下であるのが好ましい。（最大高さＨ／直径Ｄ）は、０．０１以下であるのがより好ましい。また、最大高さＨは、側面高さＴの２０倍以下であるのが好ましい。ウエハの口径に応じて、ウエハの高さに制限がある搬送装置であっても、ダミーウエハ１Ａを用いることができるためである。
【００２５】
ダミーウエハ１Ａの材料として、珪素（Ｓｉ）、セラミックス、ガラス等が用いられる。ダミーウエハ１Ａは、円柱又は円板状のウエハを切削することにより、図１（ａ）に示された形状とすることができる。他にも、ダミーウエハ１Ａの形状となる金型を用いて、ホットプレス法を行うことにより、ダミーウエハ１Ａの形状とすることができる。
【００２６】
（２）変形例
本発明の実施形態に係る変形例について、図２（ａ）、図２（ｂ）、図３（ａ）及び図３（ｂ）を参照しながら説明する。図２（ａ）は、本発明の実施形態に係る変形例であるダミーウエハ１Ｂの斜面図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）のＦ−Ｆ’断面（中心軸Ｃを通り、底面３０に垂直な断面）における断面図である。図３（ａ）は、本発明の実施形態に係る変形例であるダミーウエハ１Ｃの斜面図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）のＧ−Ｇ’断面（中心軸Ｃを通り、底面３０に垂直な断面）における断面図である。以下の説明において、ダミーウエハ１Ａと同様の部分は、適宜省略する。
【００２７】
図２（ａ）に示されるように、ダミーウエハ１Ｂにおいて、上面１０は、円錐状になるように形成されている。図２（ｂ）示されるように、側面２０付近における単位長さｘあたりの増加量ｙ１と中心軸Ｃ付近における単位長さｘあたりの増加量ｙ２とを比べると、増加量ｙ１と増加量ｙ２とは等しい。従って、いずれの場所においても、傾きＫは一定である。ダミーウエハ１Ｂでは、側面２０から中心軸Ｃまでのいずれの位置においても、上面１０の傾きＫは一定である。
【００２８】
ダミーウエハ１Ｂにおいて、最大高さＨと底面３０の直径Ｄとの比である（最大高さＨ／直径Ｄ）は、０．０５以下であるのが好ましい。（最大高さＨ／直径Ｄ）は、０．０１以下であるのがより好ましい。また、最大高さＨは、側面高さＴの２０倍以下であるのが好ましい。ウエハの口径に応じて、ウエハの高さに制限がある搬送装置であっても、ダミーウエハ１Ｂを用いることができるためである。側面高さＴ及び重量が同一の条件では、ダミーウエハ１Ｂは、ダミーウエハ１Ａよりも、最大高さＨを小さくできる。
【００２９】
図３（ａ）に示されるように、ダミーウエハ１Ｃにおいて、中心軸Ｃ上にある点を点Ｏとする。点Ｏは、上面１０側でなく、底面３０側にある。この点Ｏを中心とし、点Ｏから上面１０と側面２０との境界までの距離Ｒを半径とする円に沿って、上面１０は形成されている。距離Ｒは、底面３０の半径よりも大きい。
【００３０】
図３（ｂ）示されるように、側面２０付近における単位長さｘあたりの増加量ｙ１と中心軸Ｃ付近における単位長さｘあたりの増加量ｙ２とを比べると、増加量ｙ２の方が小さい。従って、中心軸Ｃ付近の方が側面２０付近よりも、傾きＫが小さい。ダミーウエハ１Ｃでは、側面２０から中心軸Ｃに向かうにつれて、上面１０の傾きＫが小さくなる。
【００３１】
ダミーウエハ１Ｃにおいて、最大高さＨと底面３０の直径Ｄとの比である（最大高さＨ／直径Ｄ）は、０．０５以下であるのが好ましい。（最大高さＨ／直径Ｄ）は、０．０１以下であるのがより好ましい。また、最大高さＨは、側面高さＴの２０倍以下であるのが好ましい。ウエハの口径に応じて、ウエハの高さに制限がある搬送装置であっても、ダミーウエハ１Ｃを用いることができるためである。側面高さＴ及び重量が同一の条件では、ダミーウエハ１Ｃは、ダミーウエハ１Ａ及びダミーウエハ１Ｂよりも、最大高さＨを小さくできる。
【００３２】
本発明の実施形態・変形例を通じて本発明の内容を開示したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、本発明を限定するものであると理解すべきではない。本発明はここでは記載していない様々な実施形態を含む。従って、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【００３３】
（３）比較評価
本発明の効果を確かめるため、シミュレーションによる評価を行った。シミュレーションソフトには、アドバンストテクノロジー社製のＡＭＰＳを用いた。シミュレーションモデルには、二次元軸対称モデルを用いた。上面圧縮と上面引張との２通りの方法で評価した。
【００３４】
上面圧縮は、ダミーウエハの熱膨張係数が、ダミーウエハの上面に存在する原料の熱膨張係数よりも小さい場合に相当する。具体的なシミュレーション条件は、以下の通りである。底面における中心軸Ｃ上の点を固定した。ダミーウエハ全体に重力１Ｇをかけた。上面において、側面から中心軸Ｃに向かって３００ｋＰａの圧力を均等にかけた。これにより、側面が上面側へと反る形となる。圧力をかける前とかけた後との側面における底面の移動した値を求めた。この移動値が小さいほど反りが小さい。
【００３５】
上面引張は、ダミーウエハの熱膨張係数が、ダミーウエハの上面に存在する原料の熱膨張係数よりも大きい場合に相当する。具体的なシミュレーション条件は、以下の通りである。底面における中心軸Ｃ上の点を固定した。ダミーウエハ全体に重力１Ｇをかけた。上面において、中心軸Ｃから側面に向かって３００ｋＰａの圧力を均等にかけた。これにより、側面が底面側へと反る形となる。圧力をかける前とかけた後との側面における底面の移動した値を求めた。この移動値が小さいほど反りが小さい。
【００３６】
評価には、ダミーウエハ１Ａの形状を具現化した実施例１、ダミーウエハ１Ｂの形状を具現化した実施例２、ダミーウエハ１Ｃの形状を具現化した実施例３、及び上面と底面とが共に平面かつ円形である比較例のダミーウエハを用いた。具体的な数値は表１に示す。表１に示されるように、いずれのダミーウエハも底面３０の直径Ｄは３００ｍｍ、体積は７０６．９ｃｍ３である。実施例１（ダミーウエハ１Ａ）の半径Ｒは３７５１．５ｍｍとした。実施例３（ダミーウエハ１Ｃ）の半径Ｒは１１２５０．５ｍｍとした。評価結果を表１に示す。
【表１】
2011146479.tif 000003
【００３７】
表１に示されるように、上面圧縮及び上面膨張のいずれにおいても、比較例より実施例１から実施例３の方が、反りが抑制されていることがわかる。具体的には、実施例１では、比較例と比べて、反りが約６分の１に抑制されている。実施例２では、比較例と比べて、反りが約４分の１に抑制されている。実施例３では、比較例と比べて、反りが約３分の１に抑制されている。体積はいずれのダミーウエハでも同じであるため、同一の材料であれば、ダミーウエハの重量は同じである。従って、実施例のダミーウエハを用いれば、重量を増加させることなく、反りを抑制できることがわかる。
【００３８】
（４）作用・効果
反りの大きさは、反りの角度と、反りが生じた位置から側面までの距離とに関係がある。反りの角度が同じであれば、中心軸Ｃ付近の反りは、側面２０付近の反りと比較して、全体の反りに与える影響が大きい。ダミーウエハ１において、側面２０からダミーウエハ１の中心である中心軸Ｃに向かうにつれて、ダミーウエハ１の厚みである高さｈが高くなる。ダミーウエハの厚みが厚いほど反りを抑制できるため、全体の反りに与える影響がより大きい中心軸Ｃ付近における反りをより抑制することにより、全体の反りを抑制できる。従って、ダミーウエハ１は、重量を増加させることなく、反りを抑制できる。上面及び底面が平面である一般的な円板状のダミーウエハと同一の反りを許容できる条件下であれば、一般的なダミーウエハと比較して、より軽量のダミーウエハを提供することができる。
【００３９】
ダミーウエハ１Ａにおいて、最大高さＨと底面３０の直径Ｄとの比である（最大高さＨ／直径Ｄ）は、０．０５以下である。また、最大高さＨは、側面高さＴの２０倍以下である。これによって、ウエハの口径に応じて、ウエハの高さに制限がある搬送装置であっても、ダミーウエハ１Ａを用いることができる。
【００４０】
ダミーウエハ１Ｂでは、側面２０から中心軸Ｃまでのいずれの位置においても、上面１０の傾きＫは一定である。これによって、側面高さＴ及び重量が同一の条件では、ダミーウエハ１Ｂは、ダミーウエハ１Ａよりも、最大高さＨを小さくできる。
【００４１】
ダミーウエハ１Ｃでは、側面２０から中心軸Ｃに向かうにつれて、上面１０の傾きＫが小さくなる。これによって、側面高さＴ及び重量が同一の条件では、ダミーウエハ１Ｃは、ダミーウエハ１Ａ及びダミーウエハ１Ｂよりも、最大高さＨを小さくできる。
【符号の説明】
【００４２】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ…ダミーウエハ、１０…上面、２０…側面、３０…底面、Ｃ…中心軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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