(57)【要約】【課題】被加工面の微細な研磨傷などによる機械的強度の低下や熱応力による破損を防止したウェハ保持リング及びその製造方法、およびこのウェハ保持リングを備えた半導体ウェハの加熱処理方法を提供することである。【解決手段】半導体ウェハを保持するためのウェハ保持リング１であって、炭化珪素質セラミックスからなり、表面に厚み０．０５〜５μｍの酸化珪素膜５が形成されている。このウェハ保持リング１は、炭化珪素質セラミックスからなる基材９をリング状に成形し、酸化雰囲気下で酸化処理して表面に酸化珪素膜５を形成することによって製造される。半導体ウェハの熱処理方法は、上記ウェハ保持リングに半導体ウェハを保持させて、加熱処理装置を用いて半導体ウェハを熱処理する。加熱処理装置は上記ウェハ保持リングを備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウェハを保持するウェハ保持リングであって、炭化珪素質セラミックスからなり、表面に厚み０．０５〜５μｍの酸化珪素膜を形成したことを特徴とする半導体製造装置用ウェハ保持リング。
【請求項２】
上記炭化珪素質セラミックスは、熱伝導率が８０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることを特徴とする請求項１に記載の半導体製造装置用ウェハ保持リング。
【請求項３】
上記炭化珪素質セラミックスは、純度９９．５％以上、理論密度９７％以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体製造装置用ウェハ保持リング。
【請求項４】
表面粗さ（Ｒａ）が１．６μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の半導体製造装置用ウェハ保持リング。
【請求項５】
上記ウェハ保持リングの厚みが１．２ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載のウェハ保持リング。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れかに記載のウェハ保持リングの製造方法であって、炭化珪素質セラミックスからなる基材を得、該基材を酸化雰囲気下で酸化処理することによって表面に酸化珪素膜を形成することを特徴とする半導体製造装置用ウェハ保持リングの製造方法。
【請求項７】
請求項１乃至５の何れかに記載のウェハ保持リングに半導体ウェハを保持させて、加熱処理装置を用いて半導体ウェハを熱処理することを特徴とする半導体ウェハの熱処理方法。
【請求項８】
請求項１乃至５の何れかに記載のウェハ保持リングを備えたことを特徴とする、半導体ウェハを熱処理するための加熱処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウェハの製造工程で用いるＲＴＰ装置等の加熱処理装置においてウェハを保持するウェハ保持リング及びその製造方法、並びに半導体ウェハの熱処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体の製造工程において、加熱処理装置を用いて半導体ウェハを熱処理する技術としてＲＴＰ装置が用いられるようになってきている。ＲＴＰとはＲａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓ（急速加熱処理）の略語であり、このＲＴＰ装置によって厚さ１０ｎｍ以下の超薄型シリコン酸化膜が作れる。
【０００３】
ＲＴＰ装置は、ランプ加熱を用いた比較的新しい熱処理技術で、この技術の特徴は、ウェハを急速に加熱（数十秒で１，０００℃）させると共に、等配列に配置された赤外線ランプをウェハ表面温度からのフィードバックにより個々に制御することで、ウェハ表面温度の温度差の制御性に優れる。
【０００４】
一般的なＲＴＰ装置は、光源ランプとしてタングステン・ハロゲンランプ等を用いる。そして、ウェハ保持リング上に載置・保持された半導体ウェハに光源ランプのエネルギーを直接吸収させるものである。半導体ウェハを処理する環境としてはＮ２ガス等のクリーンなガス雰囲気が必要なため、処理室本体をハロゲン光の透過効率が良く熱的に安定した材料である石英からなる石英窓で密閉する構造としている。ウェハは、光の照射バランスが良い処理室中央付近で、ウェハ保持リング上に載置される。このＲＴＰ装置方を用いる方式では、熱媒体を介さずにウェハを加熱できることから熱応答を決定づける熱容量を最低限に抑えることが可能となる。その結果、瞬時加熱が実現できるため、ウェハの構造を破壊する可能性が小さく、ウェハのアニールに特に有効とされてきた（特許文献１参照）。
【０００５】
このＲＴＰ装置において、ウェハを載置するウェハ保持リングは、図４に示すような構造を有する炭化珪素質セラミックス１０から形成されている。これは、炭化珪素質セラミックスが高い耐熱性、熱伝導率を有することから、半導体ウェハを均一に加熱でき、かつ破損し難いからである（特許文献１参照）。また、カーボン等の基材の表面にＣＶＤ法によって炭化珪素膜を施したものが多用されている（特許文献２参照）。
【０００６】
特に、ＲＴＰ装置のような短時間に大きな熱が印加される場合には、装置の熱応答を決定づける熱容量を最低限に抑えるために、ウェハ保持リングの厚みを低減することが試みられており、現在では厚み０．６ｍｍまでが実用化されている。
【０００７】
【特許文献１】
特開２０００−３１５７２０号公報
【特許文献２】
特開２００２−２３１７１３号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のウェハ保持リング１０は、その厚みが薄いほど熱的特性が向上するが、ウェハ保持リング１０を形成する炭化珪素質セラミックスは、靱性が低いため、薄くすることで機械的強度が下がり、構造的・熱的に破損をする可能性が高かった。
【０００９】
特に、熱伝達方向の肉厚を１．２ｍｍ以下とするためには、ダイヤモンド砥石・遊離砥粒等を用いた機械加工を行う必要があるが、ウェハ保持リング１０の被加工面に微細な研磨傷（ツールマーク）が残るために、炭化珪素本来の強度に比べ大幅に強度が低下する。すなわち、被加工面の微細な研磨傷が起点となってウェハ保持リング１０が破損することが多い。
【００１０】
また、ウェハ保持リング１０を形成する炭化珪素質セラミックスは、その純度を９９．５％以上、理論密度９７％以上の緻密質とすると、熱伝導率が低くなり、ＲＴＰ装置では製品全体の熱分布差が大きくなり、発生する熱応力が増加し、使用時に破壊に至る可能性がある。
【００１１】
また、ウェハ保持リング１０の表面粗さ（Ｒａ）が１．６μｍを越えると、肉厚１ｍｍ以下の場合、熱応力の為、破損する可能性が非常に高い。
【００１２】
本発明は、上述した課題に鑑みなされたものであってその目的は、被加工面の微細な研磨傷などによる機械的強度の低下や熱応力による破損を防止し、ＲＴＰ装置等の急速加熱処理装置に用いるのに適したウェハ保持リングを提供することである。
本発明は、このようなウェハ保持リングの製造方法、並びに該ウェハ保持リングを用いた半導体ウェハの熱処理方法及び加熱処理装置を提供することをも目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するための本発明の半導体製造装置用ウェハ保持リングは、半導体ウェハを保持するものであって、炭化珪素質セラミックスからなり、表面に厚み０．０５〜５μｍの酸化珪素膜を形成したことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の半導体製造装置用ウェハ保持リングは、上記炭化珪素質セラミックスの熱伝導率が８０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることを特徴とする。さらに、本発明の半導体製造装置用ウェハ保持リングは、上記炭化珪素質セラミックスが、純度９９．５％以上、理論密度９７％以上であることを特徴とする。本発明の半導体製造装置用ウェハ保持リングは、表面粗さ（Ｒａ）が１．６μｍ以下であることを特徴とする。また、本発明の半導体製造装置用ウェハ保持リングの厚みは１．２ｍｍ以下であることを特徴とする。
【００１５】
本発明にかかる半導体製造装置用ウェハ保持リングの製造方法は、炭化珪素質セラミックスからなる基材を得、該基材を酸化雰囲気下で酸化処理することによって表面に酸化珪素膜を形成することを特徴とする。
【００１６】
本発明にかかる半導体ウェハの熱処理方法は、上記ウェハ保持リングに半導体ウェハを保持させて、加熱処理装置を用いて半導体ウェハを熱処理することを特徴とする。上記加熱処理装置はＲＴＰ装置であるのが好ましい。
本発明にかかるＲＴＰ装置等の加熱処理装置は、半導体ウェハを熱処理するためのものであって、上記ウェハ保持リングを備えたことを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態にかかる半導体装置用ウェハ保持リング（以下、単にウェハ保持リングという）を図面を参照して説明する。図１は本発明のウェハ保持リングの概要を示す断面図である。図１に示すように、本発明のウェハ保持リング１は、リング状の枠部２と、この枠部２の内側下方に形成された、半導体ウェハを載置するためのウェハ保持部３とから構成されている。
このウェハ保持リング１は、炭化珪素質セラミックスからなる基材９の表面に特定厚みの酸化珪素膜５を形成したものである。
【００１８】
酸化珪素膜５の厚さは０．０５〜５μｍ、好ましくは０．３〜２μｍ程度である。これにより、研削加工面に存在するマイクロクラックの影響を緩和し、製品で材料が本来持つ強度に近づける事ができ、熱応力による破損を防ぐことができる。
【００１９】
酸化珪素膜５の厚みが０．０５μｍ未満である場合は、マイクロクラックの影響を緩和する効果が薄く、強度を向上しきれない。また、酸化珪素膜５の厚みが５μｍを超える場合は、酸化珪素膜５は熱処理によって形成されるため、基材９である炭化珪素質セラミックスと酸化珪素膜５であるＳｉＯ２の熱膨張率の差のため酸化処理温度（約１３００℃前後）から、室温までの熱膨張の差のために、酸化膜が剥離する恐れがある。
【００２０】
基材９の表面に酸化珪素膜５を施すには、基材９に空気中などの酸化雰囲気下で酸化処理を施す。この酸化処理条件としては、炭化珪素質セラミックスからなる基材９を酸化雰囲気下で７００℃乃至１５００℃で熱を印加して酸化処理する。
【００２１】
酸化珪素膜５の厚み測定法としては、以下の方法がある。
▲１▼破断面方向の表面酸化珪素膜５の付近のＳＥＭ（走査電子顕微鏡）による観察でＢＥＩ（反射電子像）により、構成元素の差（炭化珪素質セラミックスがＢとＣ、ＳｉＯ２がＯを含む）により呈色が違うため、表面部分の黒色呈色部の厚さを測ることで酸化珪素膜５の厚みを測定する。
▲２▼酸化珪素膜５の表面方向からのＡＵＳ（オージェ）により、ＳｉとＯとＣの存在する厚さで測定する。
【００２２】
上記炭化珪素質セラミックスからなる基材９は純度９９．５％以上、理論密度９７％以上であることにより、熱伝導率が８０Ｗ／ｍ・Ｋ以上となり、ＲＴＰ装置用ウェハ保持リングでは、製品全体の熱分布差が小さくなり、発生する熱応力が減少し、使用時に破壊に至る可能性が低減できる。
【００２３】
炭化珪素質セラミックスは純度９９．５％未満のときは、直接接触する半導体ウェハが金属元素等に汚染されやいため、ウェハと直接接触するＲＴＰ装置用ウェハ保持リングとしては使用できない。純度の測定法としては、蛍光Ｘ線測定により全元素定性分析を行い、検出された元素についてＩＣＰ分析を使用して定量分析を行い、その定量値の合計を不純物として算出する。
【００２４】
炭化珪素質セラミックスの理論密度は、厳密には測定方法に議論があるが、特公昭５９−３４１４７号公報にＢＣ系炭化珪素質セラミックスの理論密度は３．２１（ｇ／ｃｃ）と記載されており、現在ではこれが業界標準値の位置づけとなっている。
炭化珪素質セラミックスが理論密度の９７％未満の場合、熱伝導率が８０Ｗ／ｍ・Ｋとならず、ＲＴＰ装置用ウェハ保持リングでは、製品全体の熱分布差が大きくなり、発生する熱応力が増加し、使用時に破壊に至る可能性がある。
【００２５】
炭化珪素質セラミックスの熱伝導率が８０Ｗ／ｍ・Ｋ未満のときは、ＲＴＰ装置用リングでは、製品全体の熱分布差が大きくなり、発生する熱応力が増加し、使用時に破壊に至る可能性がある。
【００２６】
この様な熱伝導率８０Ｗ／ｍ・Ｋ以上を有する炭化珪素質セラミックスからなる焼結体を得るためには、焼結させる際に、結晶の過度の成長を抑制してより緻密な焼結体を得る目的で、３００℃から１９５０℃迄、好ましくは３００℃から１５００〜１８００℃迄の昇温速度勾配を１時間当たり２００℃以上、好ましくは２５０〜５００℃とすることで、粒成長を防止し、成長した結晶粒に阻まれることなく緻密化させる製造方法を用いると良い。
【００２７】
熱伝導率が８０Ｗ／ｍ・Ｋ以上と高い炭化珪素質セラミックスを用いることで熱分布のムラが低減されると共に、更に熱伝達方向の肉厚を１．２ｍｍ以下、より好ましくは０．６ｍｍ以下とすることで熱分布のムラや熱伝達ロスが低減される。
【００２８】
その一方、炭化珪素質セラミックスは、肉厚を薄くする事で機械的な絶対強度が低下すると共に、ＲＴＰ装置は昇温・降温の温度勾配が１〜３００℃／秒と大きいため、大きな熱的応力が発生する。更に、熱伝達方向の肉厚を１．２ｍｍ以下とするために、ダイヤモンド砥石・遊離砥粒等を用いた機械加工を行う際に、被加工面に微細な研磨傷（ツールマーク）が残り、炭化珪素本来の強度に比べ大幅に強度が低下する。本発明におけるＲＴＰ装置では昇温・降温の温度勾配が１〜３００℃／秒と大きいと共に、熱伝達方向の肉厚が１．２ｍｍ以下と薄いため、被加工面の微細な研磨傷が破壊の起点となることが多い。
【００２９】
そこで本発明では、機械的・熱適応力による破損の原因となる被加工面の微細な研磨傷の影響を低減し、炭化珪素質セラミックスが本来有する強度に近づける目的で、炭化珪素質セラミックスを酸化処理して、厚み０．０５〜５μｍの酸化珪素膜を形成している。かかる酸化処理は、ダイヤモンド砥石、遊離砥粒等を用いた研磨などの機械加工を行って肉厚を１．２ｍｍ以下とした後に行われる。このとき、酸化珪素膜の厚み（セラミックス表裏面の酸化珪素膜うち一方の厚み）は、基材９である炭化珪素室セラミックスの平均結晶粒径の約５０％以下であるのがよい。
【００３０】
熱伝導率が８０Ｗ／ｍ・Ｋ以上と高い炭化珪素質セラミックスを用いることで熱分布のムラを低減すると共に、更に熱伝達方向の肉厚を１．２ｍｍ以下、好ましくは０．６ｍｍ以下とすることで熱分布のムラ・熱伝達ロスを低減することができる。また、ウェハ保持リングの熱伝達方向の肉厚の下限は、ハンドリング可能な数値である約０．１ｍｍである。一方、炭化珪素質セラミックスの熱伝導率が８０Ｗ／ｍ・Ｋ未満のときは、ＲＴＰ装置用ウェハ保持リングでは、製品全体の熱分布差が大きくなり、発生する熱応力が増加し、使用時に破壊に至る可能性がある。熱伝導率は熱拡散測定法により測定することができる。
【００３１】
また、炭化珪素質セラミックスは表面粗さ（Ｒａ）が１．６μｍ以下、好ましくは０．８μｍ以下であるのが好ましく、これにより研削加工時に表面に存在する破壊源となる加工跡が小さく、発生する熱応力により使用時に破壊に至る可能性が減少する。炭化珪素質セラミックスは面粗さＲａ１．６μｍを超えると、研削加工時に表面に存在する破壊源となる加工跡が大きく、発生する熱応力により使用時に破壊に至る可能性がある。表面粗さは面粗度計により測定することができる。
【００３２】
ウェハ保持リング１に形成されるリング状の枠部２の内径としては、半導体ウェハを嵌め込むことができる限りは特に限定されるものではなく、加熱処理を行う半導体ウェハの外径により任意の大きさのものを使用することができる。
【００３３】
また、その枠部２の内周側下部に設けられたウェハ保持部３としては、その上面に半導体ウェハ４を載置した際に、該半導体ウェハ４の表面がウェハ保持リング１の上面と略並行な平面を形成するのが好ましく、これにより、ＲＴＰ装置等による加熱処理の際に半導体ウェハ全体を均一に加熱して処理することができる。
【００３４】
また、ウェハ保持部３の内径としては、半導体ウェハを載置することができる限り特に限定されるものではないが、載置する半導体ウェハの外径より少しだけ小さいものであるのが好ましい。これにより、半導体ウェハとの接触部位が小さくなり、半導体ウェハに加えた熱がウェハ支持部３から拡散するのを防ぎ、熱分布のムラを少なくして均一に半導体ウェハを加熱することができる。
【００３５】
次に、本発明にかかるウェハ保持リング１の製造方法を説明する。
まず、炭化珪素質セラミックスからなる基材９を製造する際には、炭化珪素を所定のリング状の成形体に形成する。この成形体を前記した条件で焼結させて、高い熱伝導率を有するリング状の基材９を得る。このリング状の基材９の表面を遊離砥粒により面粗さＲａが１．６μｍ以下となるように所定厚さに研磨し、酸化雰囲気下７００℃〜１５００℃で熱を印加して酸化処理することにより、基材９の全表面に酸化珪素膜５が生成され、本発明のウェハ保持リング１を得る。
【００３６】
図２に本発明のウェハ保持リング１を備えたＲＴＰ装置の要部を示す。図２に示すように、本発明におけるＲＴＰ装置は、半導体ウェハ４を保持するためのリング状のウェハ保持リング１と、その上方に設けられた光源ランプ６とから構成されている。このＲＴＰ装置は１〜３００℃／秒の昇温・降温の温度勾配で半導体ウェハ４の全体を均一に加熱して処理することができる。
【００３７】
光源ランプ６としては、タングステン・ハロゲンランプ等を使用することができる。また、半導体ウェハ４を熱処理する環境としては、Ｎ２ガス等のクリーンなガス雰囲気下で処理する必要があるため、処理室（不図示）本体をハロゲン光の透過効率が良く熱的に安定した材料である石英からなる石英窓（不図示）等で密閉する構造である。
【００３８】
半導体ウェハ４は、光源ランプ６からの光の照射バランスが良い処理室中央付近のウェハ保持リング１上に載置される。これにより、光源ランプ６のエネルギーを直接ウェハ４に吸収させることができ、熱媒体を介さず加熱できることから熱応答を決定づける熱容量を最低限に抑えることが可能となる。その結果、瞬時加熱が実現でき半導体ウェハ４に加熱処理を施して超薄型シリコン酸化膜を形成することができる。
【００３９】
次に、この実施形態にかかるウェハ保持リングを備えたＲＴＰ装置による半導体ウェハの加熱処理方法を図２に従って説明する。
まず、ウェハ保持リング１に半導体ウェハ４を載置して固定する。このウェハ保持リング１を、酸化雰囲気下の処理室（不図示）内に設置されたＲＴＰ装置に設けられた支持部（不図示）の上部に半導体ウェハの上面が略平行になるように固定する。次いで、等配列に配置された光源ランプ６を半導体ウェハ４の表面温度からのフィードバックにより個々に制御して半導体ウェハ４の表面温度を制御しながら急速に加熱（例えば数十秒で約１，０００℃）して半導体ウェハ４の加熱処理を行う。これにより、半導体ウェハ４の表面に所望の酸化膜が形成される。
【００４０】
【実施例】
以下、実施例および参考例をあげて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明は以下の実施例のみに限定されるものではない。
【００４１】
実施例
ＪＩＳ坑折強度試験片（ＪＩＳ  Ｒ１６０１）を用いて、酸化膜の有無による強度の変化を調べた。使用した坑折強度試験片は、焼結助剤としてホウ素と炭素を用いたＢＣ系炭化珪素質セラミックス（純度９９．７％、理論密度３．２１ｇ／ｃｃの約９７％である密度３．１２ｇ／ｃｃ）を使用し、原料ロット、焼成ロットを同一にした素材を１２０本用意した。平面研削盤を用いて表面を破断方向に対して垂直に加工したものを６０本、表面を破断方向に対して平行に加工したものを６０本作製した。図３（ａ）は矢印ｃで示す破断方向に対して垂直に研磨加工した試験片７の表面にできたツールマーク１１（微細な研磨傷）を示している。図３（ｂ）は破断方向に対して平行に研磨加工した試験片８の表面にできたツールマーク１２（微細な研磨傷）を示している。
【００４２】
坑折強度試験では、通常、材質の本来持つ強度に近づけるため、坑折強度試験片は表面を破断方向に対して垂直に加工して加工時のツールマークの影響を極力排除するが、酸化膜によるツールマークの影響を顕著に出す目的で意図的に坑折強度試験片の表面を破断方向に対して平行にツールマークを加工したものを作製した。
【００４３】
また、試験片の面粗度を面粗度計により測定した結果、１０測定箇所平均で面粗さ（Ｒａ）は０．８３μｍであった。また熱伝導率は、原料ロット、焼成ロットを同一にした測定用試験片を別途作製し、測定した結果、９１Ｗ／ｍ・Ｋであった。
更にこれらの試験片の内、各々３０本づつに対して１４００℃の酸化雰囲気下で酸化処理を行い、酸化膜を生成させた。これらの試験片に関して、酸化膜の有無による強度の変化を調べた。その結果を表１に示す。
【００４４】
なお、表１の実施例１及び２に対して、破断面の表面酸化膜付近のＳＥＭによる観察でＢＥＩ（反射電子像）による酸化膜厚測定、及び酸化膜表面方向からのＡＵＳ（オージェ）によるＳｉとＯとＣの存在する厚さの測定の結果より、実施例１及び２で酸化膜が表面に平均０．３μｍ程度生成していることが確認された。
【００４５】
【表１】
2004152900.tif 000003
【００４６】
表１の結果より、破断方向に垂直に加工しツールマークの影響を極力排除した試験片において、酸化処理を施した実施例１では平均破断強度が５０１．８ＭＰａであるのに対し、酸化処理を施さない比較例１では４１９．５ＭＰａと、８％程度強度向上が見られ、表面に存在するマイクロクラックの影響を緩和していることがわかる。
【００４７】
更に、ツールマークの影響を顕著に出す目的で意図的に表面を破断方向に対して平行に加工した試験片において、酸化処理を施した実施例２では平均破断強度が４６３．８ＭＰａであるのに対し、酸化処理を施さない比較例２では２４５．９ＭＰａと、７０％以上の強度向上が見られることより、マイクロクラックの影響を緩和するのみならず、研削加工によって生じるツールマークの影響も大きく緩和していることがわかる。
【００４８】
参考例
図１に示すような断面形状を持つ軸対称２次元モデルにおいて、ＦＥＭ（電界放射顕微鏡）計算により、昇温勾配５０℃／秒で１２００℃まで加熱した際の最大発生応力を解析した。解析には、１２０Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率を持つＲＴＰ装置用ウェハ保持リングと、比較例として６０Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率を持つＲＴＰ装置用ウェハ保持リングとを用いたモデルで行った。その結果を表２に示す。
ここで使用したＲＴＰ装置用ウェハ保持リングは、参考例、比較例とも純度は９９．５％、表面粗さＲａ０．８μｍ、酸化膜は無、ポアソン比：０．１６、線熱膨張係数：３．９（×１０−６／℃）、比熱容量：０．１６（ｃａｌ／ｇ  ℃）であり、参考例および比較例のＲＴＰ装置用ウェハ保持リングの密度がそれぞれ３．１２（ｇ／ｃｃ）、３．００（ｇ／ｃｃ）であるものを使用した。
【００４９】
【表２】
2004152900.tif 000004
【００５０】
表２の結果より、１２０Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率を持つＲＴＰ装置用ウェハ保持リングのモデルでは最大発生応力が１８．９ＭＰａで、破壊確率が５．２５×１０−９あるのに対し、６０Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率を持つＲＴＰ装置用ウェハ保持リングのモデルでは最大発生応力が３９．２ＭＰａで、破壊確率が４．０８×１０−６であった。この結果より、１２０Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率を持つＲＴＰ装置用ウェハ保持リングは、６０Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率を持つＲＴＰ装置用ウェハ保持リングと比較して、半分以下の熱応力しか発生せず、破壊確率も３オーダー程小さくなっていることがわかる。
【００５１】
【発明の効果】
本発明のによれば、ＲＴＰ装置等の加熱処理装置用チャンバーに使用されるウェハ保持リングにおいて、酸化珪素膜０．０５〜５μｍを酸化処理により付加したことにより、炭化珪素質セラミックス本来の強度に比べ大幅に強度が低下することを防止することができるため、被加工面の微細な研磨傷などによる機械的強度の低下や熱応力による破損を防止し、ＲＴＰ装置等の急速加熱処理装置に用いるのに適する。
また、上記ウェハ保持リングは純度９９．５％以上、理論密度９７％以上、熱伝導率８０Ｗ／ｍ・Ｋ以上、面粗さＲａ１．６μｍ以下であることにより、破壊の原因となる熱応力を低減することができるという効果がある。
このウェハ保持リングを使用した本発明の半導体ウェハの加熱処理方法によれば、ウェハ保持リングの破損を防止することができ、効率よく半導体ウェハの加熱処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかる半導体製造装置用ウェハ保持リングを示す概略断面図である。
【図２】本発明におけるＲＴＰ装置を用いた半導体ウェハの加熱処理方法を示す模式図である。
【図３】（ａ）および（ｂ）は破断方向に対してそれぞれ垂直および平行に研磨加工した試験片の表面にできたツールマーク（微細な研磨傷）を示す説明図である。
【図４】従来の半導体製造装置用ウェハ保持リングを示す概略断面図である。
【符号の説明】
１      ウェハ保持リング
２      枠体
３      ウェハ保持部
４      半導体ウェハ
５      酸化珪素膜
６      光源ランプ
７、８  試験片
９      基材
【図１】
2004152900.tif 000005
【図２】
2004152900.tif 000006
【図３】
2004152900.tif 000007
【図４】
2004152900.tif 000008