(57)【要約】【課題】熱処理の際にシリコンウェーハに発生するスリップを防止することができ、パーティクル発生を防止し、耐用寿命を向上させた大口径用の半導体基板用熱処理治具に使用される半導体基板支持体を提供する。【解決手段】  シリコン基材であるシリコンプレート表面を多孔質化し、多孔質表面を、さらに炭化ケイ素層で被覆する。表面に生成する炭化ケイ素層は、細孔内部まで侵入して形成され、細孔の内部まで炭化珪素で埋めつくされた半導体基板支持体。【選択図】図３
2007005643.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板用熱処理治具に使用される半導体基板支持体であって、
表面が多孔質化されたシリコンプレートと、
このシリコンプレートの多孔質化面に積層された炭化ケイ素膜と、
からなることを特徴とする半導体基板支持体。
【請求項２】
半導体基板用熱処理治具に使用される半導体基板支持体であって、
表面に微細な穴が多数形成されたシリコンプレートと、
前記穴を充填し、かつ前記シリコンプレートの表面に積層された炭化ケイ素膜と、
からなることを特徴とする半導体基板支持体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体基板に酸化処理、拡散処理、水素アニールなどの熱処理を施す際に半導体基板を搭載する治具に関し、そのなかでも、特に大口径シリコンウェーハの熱処理において、半導体基板用熱処理治具に用いられる半導体基板支持体に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造プロセスにおいては、拡散、酸化、ＣＶＤ等の熱処理が行われ、シリコンウェーハ（以下、ウェーハという）には数百℃から１０００℃以上の熱処理が繰り返し施される。
【０００３】
一方、半導体製造においてはデバイスの生産効率を向上するためウェーハのサイズが大型化し、３００ｍｍ径のウェーハも普及してきている。このような大口径ウェーハは重量が大きいので熱処理に際しての半導体基板用熱処理治具としては、複数のウェーハを熱処理にはプレート状またはリング状支持体を配置した縦型ボートを用い、バッチ方式あるいは枚葉方式でのウェーハ熱処理ではホルダーが用いられる。
【０００４】
ウェーハの大口径化は、熱処理の昇温と高温におけるウェーハ面内の温度分布に影響を及ぼす。すなわち、温度の変動が大きくなり、その温度差に伴って発生する熱応力が大きくなり、スリップを発生させるという問題が起きている。
【０００５】
一般に、半導体基板を支持するボートあるいはホルダーでは、ウェーハを水平に載置し、ウェーハ外周を多くの面で支持するプレート状またはリング状支持体を用いられるが、ウェーハ周縁部を支持する構成にすることによってスリップ発生の防止に好ましい形状として提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
しかしながら、治具の基材がシリコンに比べ硬質な炭化珪素であると、精密な加工が難しく、ウェーハの接触箇所が不均一となり易くスリップの抑制が困難である。
【０００７】
そこで、治具の材質の改良として、内部材料を加工性のあるシリコン製とし、ウェーハの接触する表面領域に酸化シリコン層と窒化シリコン層を設けることにより、ウェーハとシリコン製治具との溶着を防止し、酸化シリコン層の昇華及び分解を防いで耐用寿命を向上させ、スリップの発生を防いだ提案がなされている（例えば、特許文献２参照）。
【０００８】
更に、シリコン基材とＳｉＣ被膜との良好な接着性、密着性、なじみ性を考慮して、基材を略直交する方向に伸びる柱状晶を有するポリシリコンと特殊な材質とする提案がなされている（例えば、特許文献３参照）。
【特許文献１】特開平６−１６３４４０号公報
【特許文献２】特開２００３−１７３９８２号公報
【特許文献３】特開昭６３−３１５５９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
熱応力に起因する応力は、上記したようにウェーハ支持部に集中することから自重に起因する応力と相乗して影響するので、支持部次第でスリップは一層発生しやすくなる。
【００１０】
そこで、支持部の形状改良の他に材質の改良が望まれる。
【００１１】
しかしながら、特許文献２に示された材質の改良では、Ｓｉ／ＳｉＯ2／Ｓｉ3Ｎ4と熱膨張の異なる材質の違いから、多数回使用すると層に細かい亀裂が生じ、パーティクル発生の問題が生じる。
【００１２】
一方、特許文献３に示された材質の改良では、特殊な材質が必要で実用的でなかった。
【００１３】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、熱処理の際にシリコンウェーハに発生するスリップを防止することができ、パーティクル発生を防止し、耐用寿命を向上させた大口径用の半導体基板用熱処理治具に使用される半導体基板支持体を得ることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するために、本願発明の一態様によれば、半導体基板用熱処理治具に使用される半導体基板支持体であって、表面が多孔質化されたシリコンプレートと、このシリコンプレートの多孔質化面に積層された炭化ケイ素膜と、からなることを特徴とする半導体基板支持体が提供される。
【００１５】
なお、前記半導体基板支持体は、該半導体基板を水平に載置するプレート状またはリング状であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、熱処理の際にウェーハに発生するスリップを防止することができ、パーティクル発生を防止し、耐用寿命を向上させた大口径用の半導体基板用熱処理治具に使用される半導体基板支持体が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に、本発明の実施の形態にかかる半導体基板支持体が使用される半導体基板用熱処理治具について、図面を参照しながら説明する。
【００１８】
図１は、半導体熱処理用縦型ボートの一例を示す。図１に示されるように、ボ−ト１はシリコン、炭化珪素等からなり、半導体基板であるウェーハより適宜に大径の円形状の上板２と同じく円形状の下板３の間に丸棒あるいは断面方形状の支柱４が互いに平行に４本配設されている。各支柱４にはウェーハ７を水平に載置するための溝部５が一定間隔で形成されている。この溝にリング状支持体６が着脱自在に嵌合されており、この支持体６にウェーハ７を水平方向（矢印Ａ方向）に移動して載置、支持される。
【００１９】
ウェーハを載置する支持体６は、プレート状もしくはリング状あるいは半リング状である。支持体６の上にウェーハ７を積載して所要の加熱処理が施されるが、ウェーハ７が直接、ボート１の溝部５で支持されないので、ウェーハ７周縁部に対する支持態様が点状でなく線状又は面状となり、支持面積が大きくなって支持部にかかる荷重が減少しかつ分散される。
【００２０】
従って、ウェーハのスリップを防止して良好に支持する構成にすることができる。
【００２１】
半導体製造プロセスにおいて縦型炉でウェーハを熱処理する際に、ウェーハに対する支持部をウェーハ外周に均一に設定しかつウェーハ支持部の面積を大きくすることが、ウェーハ支持部での自重の負荷を小さくする方法として有効である。ウェーハ支持体をプレート状あるいはリング状または半リング状としてウェーハ周縁部を支持することによりスリップを有効に防止できる。
【００２２】
また，半リング状支持体の形状としたときは、ウェーハ周縁部の周長の１／３以上を支持すれば、リング状支持体と同様の効果を得られる。
【００２３】
以下、本発明の実施形態に係るウェーハ支持体の製作方法を述べる。
【００２４】
まず、図２に示すような厚さ０．７〜２ｍｍ、直径３００〜３５０ｍｍのシリコン製のプレート６ａを作製する。
【００２５】
このシリコンプレート６ａは、半導体シリコンウェーハと同じ純度でありドーパントを含有しないＣＺ引上げ単結晶体から切り出したものが望ましいが、これに限られない。
【００２６】
次に、シリコンプレート６ａの表面に多孔質部６ｂを形成する。本発明の実施形態においては、多孔質部６ｂの形成方法を限定しないが、化学的な腐食方法あるいは電気化学的な溶解処理方法などを用いることができる。
【００２７】
その1つである陽極化成法を例として述べれば、Ｐ型（００１）、抵抗率０．０１Ωｃｍのシリコンプレートをフッ化水素水と純水とエタノール溶液（ＨＦ：Ｈ２Ｏ：Ｃ２Ｈ５ＯＨ＝１：１：１）中にて、電流密度１〜１００ｍＡ・ｃｍ−２、１０秒〜１００分間処理することにより、上記したシリコンプレート表面を多孔質化することができる。
【００２８】
多孔質部６ｂにおける個々の細孔形状は、深さ１μｍ以下、直径０．０１μｍ以下である場合、熱容量を低減する効果が低くなる。また、深さ２００μｍ以上、直径１０μｍ以上である場合、シリコンプレートの強度が低下し、ＣＶＤによる炭化ケイ素膜形成時に変形などを生じる。そこで、深さが１μｍ〜２００μｍであり、直径が０．０１μｍ〜１０μｍであることが望ましい。
【００２９】
図３に、陽極化成法により多孔質処理した支持体６の表面のミクロ構造模式図で示す。
【００３０】
以上のような多孔質表面を、さらにＣＶＤ法によって膜厚１μｍ〜１００μｍの炭化ケイ素層６ｃで被覆する。表面に生成する炭化ケイ素は、ＣＶＤ法で気相から析出されるので、細孔内部まで侵入して形成され、細孔の内部まで炭化珪素で埋めつくされる。その結果、該プレートの強度が向上するだけでなく、シリコンと炭化ケイ素の密着性を維持できるようになり、薄くて軽いウェーハ支持体が形成される。
【００３１】
図４に、ＣＶＤ法で炭化ケイ素をコートしたプレート状のウェーハ支持体表面部のミクロ構造模式図を示す。
【００３２】
また、ウェーハを載置する支持体のマクロな形状は、加工精度でスリップ防止効果が決まるため、硬い炭化珪素単独の素材に比べ、高い加工精度で支持体を作製することができる。そして、シリコン製支持体表面に多孔質領域を形成しても、アルカリエッチングなどによる加工と異なり表面形状は変わらないため、支持体表面に突起などのスリップを誘発するような異常個所が生じる可能性は低い。
【００３３】
なお、ＣＶＤ法で形成する炭化ケイ素の膜厚については、１μｍ以下であれば、シリコンプレートの細孔を十分埋めつくすには析出量が不十分である。一方、１００μｍ以上になるとシリコンと炭化ケイ素の熱膨張量の差に起因してプレートが変形する。そこで、炭化ケイ素被覆層の厚さは１μｍ〜１００μｍが望ましい。
【００３４】
上記の説明では、シリコンプレートを基材とし表面部の内層１μｍ以下の領域がシリコンと炭化ケイ素の二相であり、外層１μｍ〜２００μｍが炭化ケイ素層であるウェーハ支持体が、プレート形状である場合を例とした。しかし、本発明にもとづくウェーハ支持体が、リング状または半リング状である場合も適用できる。この場合は、図１に対応するシリコンプレートが、シリコンリングであるとして表面多孔質化とＣＶＤを実施する。
【実施例】
【００３５】
以下、本発明を実施例に基づきさらに具体的に説明するが、本発明は下記の実施例により限定されるものではない。
【００３６】
直径３５０ｍｍのシリコンウェーハを基材として準備し、上記陽極化成法に基づいて作成したプレート状のウェーハ支持体を縦型ボートに設置した。
【００３７】
このボートに直径３００ｍｍのウェーハを積載して縦型炉に挿入し、アルゴンガス雰囲気中１２００℃で１時間の条件で熱処理した。この熱処理の後、取出したウェーハについてスリップ発生の有無をＸ線トポグラフィにより調べた。
【００３８】
図５に、そのＸ線トポグラフィ像を示す。スリップに相当する結晶欠陥は認められなかった。
【００３９】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の一実施形態に係る半導体基板支持体が組み込まれる半導体熱処理用縦型ボートを示す側面図。
【図２】本発明の一実施形態に係る半導体基板支持体のシリコンプレート基材。
【図３】シリコンプレートを陽極化成により多孔質処理したウェーハ支持体表面のミクロ構造模式図。
【図４】ＣＶＤ法で炭化ケイ素をコートした半導体基板支持体表面部のミクロ構造模式図。
【図５】本発明の一実施形態に係る半導体基板支持体を組み込んだ半導体熱処理用縦型ボートで熱処理後に取出したウェーハのＸ線トポグラフィ像。
【符号の説明】
【００４１】
１・・・ボ−ト、２・・・上板、３・・・下板、４・・・支柱、５・・・溝部、６・・・支持体、７・・・ウェーハ。
【図１】
2007005643.tif 000003
【図２】
2007005643.tif 000004
【図３】
2007005643.tif 000005
【図４】
2007005643.tif 000006
【図５】
2007005643.tif 000007