(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
天板および底板と、それらを連結するとともにシリコンウエハを保持するための支持溝が形成された複数の支柱とを備えたウエハボートであって、
少なくとも前記支柱は、化学的気相成長法により堆積された炭化珪素により形成され、  かつ筒状の棒部材の側面に切削による前記支持溝が形成された中空構造であり、
前記支柱の支持溝において、前記シリコンウエハに接する係止面は、該係止面に沿った方向に炭化珪素が堆積されていることを特徴とするウエハボート。
【請求項２】
天板および底板と、それらを連結するとともにシリコンウエハを保持するための支持溝が形成された複数の支柱とを備えたウエハボートの製造方法であって、
棒状のカーボン基材の表面に、化学的気相成長法により炭化珪素を堆積するステップと、
前記カーボン基材を除去し、炭化珪素からなる筒状の棒部材を形成するステップと、
前記筒状の棒部材の側面に切削加工により前記支持溝を形成し、前記支柱を形成するステップとを含むことを特徴とするウエハボートの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウエハボート及びその製造方法に関し、例えば半導体デバイスの製造工程で使用される縦型減圧ＣＶＤ装置において、シリコンウエハを保持するウエハボート及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
処理対象であるシリコンウエハの表面に成膜する場合、化学的気相成長による成膜を行うＣＶＤ装置が用いられる。図４に従来の縦型減圧ＣＶＤ装置３０を示す。このＣＶＤ装置３０は、炉本体３１と、炉本体３１内に収容され、複数のシリコンウエハＷが収容されるプロセスチューブ３２と、炉本体３１とプロセスチューブ３２との間に配置されるヒータとを備えている。プロセスチューブ３２は、高純度石英や炭化珪素（ＳｉＣ）によって形成され、その内部が加熱されることによって高温の状態が維持されるようになっている。また、プロセスチューブ３２は、真空ポンプ（図示せず）に接続され、プロセスチューブ３２の内部を所定気圧（例えば１．３ｋＰａ）以下に減圧可能となされている。
【０００３】
前記プロセスチューブ３２によって覆われるベース３３の中央部には、ボート受け３４が設けられ、このボート受け３４の上に、縦型ラック状のウエハボート５０が配置される。このウエハボート５０には、複数のシリコンウエハＷが上下方向に所定の間隔を空けて保持されている。また、ウエハボート５０の側部には、反応ガスを炉内に導入するためのガス導入管３５が配設され、また、炉内の温度を測定する熱電対を内蔵した熱電対保護管３６が設けられている。
【０００４】
このような縦型減圧ＣＶＤ装置３０においては、ウエハボート５０に複数のシリコンウエハＷが保持され、炉本体３１内に収容される。
次いで、炉内を所定圧（例えば１３３ｋＰａ以下）に減圧するとともに、例えば８００〜１２００℃の高温に加熱し、ガス導入管３５を介してキャリアガス（Ｈ２など）とともにＳｉＣｌ４などの反応性ガス（原料ガス）を炉内に導入することで、シリコンウエハＷの表面に多結晶シリコン膜やシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）等の形成が行われる。
【０００５】
尚、ウエハボート５０の上下部には、炉内でのガスの流れや温度の均一性を保持すること等を目的として、シリコンウエハＷと同一形状のダミーウエハＤＷが数枚ずつ配置されている。また、複数配置されたシリコンウエハＷに混在させてモニタウエハＭＷが配置されている。このモニタウエハＭＷは、シリコンウエハＷに付着するパーティクルの状態や膜の膜厚などを調べるために配置されている。
【０００６】
従来、ウエハボート５０は、図５に示すように、収納するシリコンウエハＷよりも大きい外径を有する上下一対の天板５１及び底板５２と、それらを連結する複数（図では４本）の支柱５３とにより構成されている。尚、天板５１及び底板５２の中央には、それぞれ大きく開口部５１ａ，５２ａが形成され、天板５１及び底板５２は環形状となされている。
また、前記支柱５３には、シリコンウエハＷを支持するための支持溝５５が設けられ、これにより支柱側面から突出したウエハ支持部５４が形成されている。即ち、複数の支柱５３に形成されたウエハ支持部５４にシリコンウエハＷの縁部を係止することにより、シリコンウエハＷを保持するようになっている。
【０００７】
ところで、特許文献１においては、ウエハボート５０として、炭化珪素膜（ＳｉＣ膜）のみから構成された中空体構造のものが提案されている。
特許文献１に開示されたウエハボート５０の支柱５３は、次のようにして形成される。即ち、図６（ａ）に示すカーボン基材６０の表面に化学的気相成長法により炭化珪素の層５８（３００〜１５００μｍ厚）を堆積する（図６（ｂ））。
次いで、カーボン基材６０を焼却除去することにより、図６（ｃ）に示すような中空構造の支柱５３を得る。
このような支柱５３を有するウエハボート５０によれば、基材６０を持たない高純度な炭化珪素のみの構造のため、基材６０からの不純物による汚染を防止することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−３４７２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１に開示されるウエハボート５０にあっては、前記のように中空構造であり、図７に示すウエハ支持部５４（荷重を受ける部分）の内部は、図８（図７のＡ−Ａ断面）に示すように全体が空洞の状態（肉薄の状態）となる。
しかしながら、縦型減圧ＣＶＤ装置３０において用いられるウエハボート５０にあっては、炉への搬入及び搬出の際に不均一な加熱或いは冷却を受けるため、大きな熱応力が発生する。そのため、肉薄のウエハ支持部５４では剛性が足りずに変形が生じ、ウエハのスリップ発生の原因となるという課題があった。
【００１０】
また、図８に細線で示すように、ウエハ支持部５４（支持溝５５）の表面に略直交する方向に炭化珪素が堆積（成長）する。そのため、シリコンウエハＷに当接するウエハ支持部５４の表面には粒状の炭化珪素が析出する。
このため、熱処理の際、ウエハ支持部５４において粒状面からのパーティクル（炭化珪素の粒）が発生しやすく、ウエハＷに付着するという課題があった。
【００１１】
本発明は、前記したような事情の下になされたものであり、処理対象のシリコンウエハを支持するウエハボートにおいて、熱処理の際に変形することのない充分な剛性を有するとともに、熱処理の際、パーティクルの発生を抑制することのできるウエハボート及びその製造方法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】
【００１２】
前記課題を解決するためになされた、本発明に係るウエハボートは、天板および底板と、それらを連結するとともにシリコンウエハを保持するための支持溝が形成された複数の支柱とを備えたウエハボートであって、少なくとも前記支柱は、化学的気相成長法により堆積された炭化珪素により形成され、かつ筒状の棒部材の側面に切削による前記支持溝が形成された中空構造であり、前記支柱の支持溝において、前記シリコンウエハに接する係止面は、該係止面に沿った方向に炭化珪素が堆積されていることに特徴を有する。
このように構成することによって、前記支柱の支持溝において、ウエハ加重を受ける部位（係止面を含む突出部分）は、その基端部が中空構造ではないため、高い剛性が得られ、熱処理持の変形を防止することができる。
また、係止面は、その中央に開口を有するため、ウエハとの接触面積を低減することができ、熱処理持のスリップ発生率を低減することができる。
さらに、前記係止面における炭化珪素の成長方向が、係止面と平行となる（即ち、ウエハ面と平行になる）ため、シリコンウエハの縁部が係止面に当接しても炭化珪素のパーティクルの発生を格段に抑制することができる。
【００１３】
また、前記した課題を解決するため、本発明に係るウエハボートの製造方法は、天板および底板と、それらを連結するとともにシリコンウエハを保持するための支持溝が形成された複数の支柱とを備えたウエハボートの製造方法であって、棒状のカーボン基材の表面に、化学的気相成長法により炭化珪素を堆積するステップと、前記カーボン基材を除去し、炭化珪素からなる筒状の棒部材を形成するステップと、前記筒状の棒部材の側面に切削加工により前記支持溝を形成し、前記支柱を形成するステップとを含むことに特徴を有する。
このような方法によれば、前記した本発明のウエハボートを製造することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、処理対象のシリコンウエハを支持するウエハボートにおいて、熱処理の際に変形することのない充分な剛性を有するとともに、熱処理の際、パーティクルの発生を抑制することのできるウエハボート及びその製造方法を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明のウエハボートが有する複数の支柱うち、１本をボート内面側から見た斜視図である。
【図２】図２（ａ）〜（ｄ）は、図１の支柱の形成方法を模式的に示す断面図である。
【図３】図３は、図１の支柱に形成された複数の支持溝において、シリコンウエハの縁部に当接する係止面を示す斜視図である。
【図４】図４は、従来の縦型減圧ＣＶＤ装置の断面図である。
【図５】図５は、従来のウエハボートの斜視図である。
【図６】図６は、従来のウエハボートの支柱の形成方法を模式的に示す断面図である。
【図７】図７は、従来のウエハボートの支持溝（ウエハ支持部）の斜視図である。
【図８】図８は、従来のウエハボートのウエハ支持部の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明に係るウエハボート及びその製造方法の実施形態について図面に基づき説明する。尚、本発明に係るウエハボートにあっては、既に図４乃至図８を用いて説明した従来のウエハボートとは、シリコンウエハを支持する溝を有する支柱の構成のみが異なるため、その他の構成部分については詳細な説明を省略する。
【００１７】
図１は、本発明のウエハボートが有する複数の支柱のうち、１本をボート内面側から見た斜視図である。図１に示すように、支柱１は、その長手方向に沿って内側に複数の支持溝２が所定の間隔を空けて形成されている。シリコンウエハは、その縁部が複数の支柱１の支持溝２の係止面３（ウエハ支持部）に当接して支持され、ウエハボートに保持されることになる。
【００１８】
図２（ａ）〜（ｄ）は、この支柱１の形成方法を模式的に示す断面図である。支柱１を形成するには、先ず図２（ａ）に示すように直棒状のカーボン基材１０（例えば、等方性黒鉛材）を用意し、１５００℃で１５時間、化学的気相成長法（ＣＶＤ）による処理を行う。このＣＶＤ処理により、基材表面に炭化珪素層１１を所定の膜厚（例えば３０００〜４０００μｍ）となるまで形成する（図２（ｂ））。ここで、炭化珪素層１１の厚さを３０００〜４０００μｍと肉厚に形成することにより、高い剛性を確保することができる。尚、基材１０の上下端には炭化珪素層１１を形成せず、基材１０の上下端面が露出した状態となされる。
【００１９】
次いで、酸素雰囲気で、これらを例えば１０００℃に加熱する。これにより、基材１０は、その露出した上下端部から燃焼し除去される。
基材１０が除去されると、図２（ｃ）に示すように筒状の炭化珪素層１１（棒部材）が形成される。
この筒状の炭化珪素層１１の側面に対し、その長手方向に沿って、回転切削具を用いて並列に複数の溝加工を施す。これにより図２（ｄ）に示すように、複数の支持溝２を有する支柱１が形成される。
また、同様に必要本数の支柱１を形成後、これらに天板、底板（図示せず）を組み付け、組み立て式の縦型ウエハボート（図示せず）が製造される。尚、前記天板及び底板としては、図５に示したような従来の形状のものでよい。
【００２０】
図３は、支柱１に形成された複数の支持溝２において、シリコンウエハの縁部に当接する係止面３を示す斜視図である。この支持溝２は、前記のように炭化珪素を堆積させた後に、溝加工により形成したものであるため、前記係止面３における炭化珪素の成長方向が、図３に複数の細線で示すように係止面３と平行となる（即ち、ウエハ面と平行になる）。これにより、従来技術と比較して、係止面における炭化珪素の粒界が占める割合が低減され、結果的に、シリコンウエハの縁部が係止面３に当接しても炭化珪素のパーティクルの発生が大幅に低減される。
【００２１】
以上のように本発明に係る実施の形態によれば、基材上に炭化珪素層を堆積後、基材を除去して炭化珪素からなる中空構造に形成されるウエハボートにおいて、筒状に形成された肉厚の炭化珪素層（棒部材）に対し、その長手方向に沿って並列に溝加工を施すことによって、複数の支持溝２を有する支柱１が形成される。
この支柱１の構造によれば、支持溝２においてウエハ加重を受ける部位（係止面３を含む突出部分）は、その基端部が中空構造ではないため、高い剛性を得ることでき、熱処理持の変形を防止することができる。
また、係止面３は、中央が開口した状態であるため、ウエハとの接触面積を低減することができ、熱処理持のスリップ発生を防止することができる。
さらに、前記係止面３における炭化珪素の成長方向が、係止面３と平行となる（即ち、ウエハ面と平行になる）ため、シリコンウエハの縁部が係止面３に当接しても炭化珪素のパーティクルの発生を格段に抑制することができる。
【実施例】
【００２２】
本発明に係るウエハボート及びその製造方法について、実施例に基づきさらに説明する。本実施例では、前記実施の形態に示したウエハボートを製造し、得られたウエハボートの性能を検証した。
【００２３】
［実施例１］
実施例１では、カーボン基材（例えば、等方性黒鉛材）に、１５００℃で１５時間、ＣＶＤ処理を行い、炭化珪素を３０００〜４０００μｍの厚さ被覆した。次いで、１０００℃の大気雰囲気中で前記カーボン基材を燃焼除去し、中空構造の炭化珪素のみからなる円筒部材を得た。得られた炭化珪素からなる円筒部材は、その粒径が約直径１００μｍ×長さ２００μｍの柱状結晶であった。そして、得られた円筒部材にウェハを載置するための複数の支持溝を回転切削具により形成し、ウエハと接する係止面３を鏡面研磨した。また、支持溝を形成した円筒部材を酸洗浄した後、純水による洗浄を行い、乾燥することにより支柱を得た。また、必要本数の支柱を同様に形成後、これらに天板、底板を組み付け、組み立て式縦型ウエハボートを製造した。
さらに、製造した縦型ウエハボートによりシリコンウエハ５０枚を支持し、炉内において９００℃で１時間の熱処理を行った。
この実施例１では、熱処理後のシリコンウエハにおいて、表裏面に付着したパーティクル量（個／ウエハ）を測定した。
【００２４】
［比較例１］
比較例１では、予め溝加工を施したカーボン基材に、１３００℃で１０時間、ＣＶＤ処理を行い、炭化珪素を３００〜１５００μｍの厚さ被覆した。次いで、１０００℃の大気雰囲気中で前記カーボン基材を燃焼除去し、中空構造の炭化珪素のみからなる円筒部材を得た。また、ウエハを載置する溝部表面を鏡面研磨した。
次いで、研磨後の中空部材を酸洗浄した後、純水洗浄し、乾燥することにより支柱を得た。
また、必要本数の支柱を同様に形成後、これらに天板、底板を組み付け、組み立て式縦型ウエハボートを製造した。
また、製造した縦型ウエハボートを用い、実施例１と同条件でウエハの熱処理をおこない、ウエハ表裏面のパーティクル量（個／ウエハ）を測定した。
実施例１及び比較例１の結果を表１に示す。
【００２５】
【表１】
0006322159.tif 000002
【００２６】
表１に示すように、本発明のウエハボートを用いることにより、熱処理後のウエハに付着するパーティクルを大幅に低減できることを確認した。
【符号の説明】
【００２７】
１      支柱
２      支持溝
３      係止面
１０      カーボン基材（基材）
１１      炭化珪素層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
0006322159.tif 000008
【図７】
0006322159.tif 000009
【図８】
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