(57)【要約】【目的】反り等の大きな歪を有する炭化珪素質ダミーウエハであっても、これを適正に使用できる程度にまで矯正することができるようにする。【構成】矯正すべき炭化珪素質ダミーウエハ３を、カーボン製の第１及び第２矯正体２，４の対向端面２ａ，４ａ間に、当該ダミーウエハ３と各矯正体２，４との間に各々膨張黒鉛シート５を介在させた状態で挟んだ上、当該ダミーウエハ３をこれに２〜１０ｋｇの挟圧荷重Ｆを作用させて真直な平板形態となるように挟圧させると共に真空雰囲気又は不活性ガス雰囲気において２０００〜２２００℃，０．５〜２時間の条件で加熱処理することにより、当該ダミーウエハ３を平面度での変形量δが０．３ｍｍ以下となるように矯正する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
矯正すべき炭化珪素質ダミーウエハを、カーボン製の第１及び第２矯正体の対向端面間に、当該ダミーウエハと各矯正体との間に各々膨張黒鉛シートを介在させた状態で挟んだ上、当該ダミーウエハをこれに２〜１０ｋｇの挟圧荷重を作用させて真直な平板形態となるように挟圧させると共に２０００〜２２００℃，０．５〜２時間の条件で加熱処理することにより、当該ダミーウエハに生じた歪を除去するようにしたことを特徴とする炭化珪素質ダミーウエハの矯正方法。
【請求項２】
矯正すべき炭化珪素質ダミーウエハが、平面度での変形量δを１ｍｍ以上とするものであることを特徴とする、請求項１に記載する炭化珪素質ダミーウエハの矯正方法。
【請求項３】
矯正すべき炭化珪素質ダミーウエハが、前記加熱処理後において、平面度での変形量δが０．３ｍｍ以下となるように矯正されることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載する炭化珪素質ダミーウエハの矯正方法。
【請求項４】
第２矯正体を第１矯正体の上方に配置して、第２矯正体の自重又は当該自重及び第１矯正体上に載置した錘により、ダミーウエハに前記挟圧荷重を作用させるようにしたことを特徴とする、請求項１〜請求項３の何れかに記載する炭化珪素質ダミーウエハの矯正方法。
【請求項５】
前記加熱処理は、真空雰囲気又は不活性ガス雰囲気において行われることを特徴とする、請求項１〜請求項４の何れかに記載する炭化珪素質ダミーウエハの矯正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造工程で使用する炭化珪素質ダミーウエハ（モニターウエハを含む）における歪（厚み方向の反り等の変形）を矯正する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造工程において使用される減圧ＣＶＤ装置にあっては、一般に、炉内におけるプロセスガスの流れや温度等を均一に保持するため及び／又はシリコンウエハに形成される膜厚やパーティクルの付着度等を調査，確認するためにウエハボード内にシリコンウエハと同一形状のダミーウエハが配置される。なお、膜厚，パーティクル付着度等の調査，確認するためのダミーウエハはモニターウエハと称せられることがあるが、以下においては、このようなモニターウエハも含めてダミーウエハということとする。
【０００３】
而して、このようなダミーウエハとしては、伝統的に、シリコン単結晶や高純度石英からなるものが使用されてきたが、その熱膨張係数がＣＶＤ装置による成膜材（ポリシリコン等）と大きく異なることから、ポリシリコン膜等が容易に剥離して炉内汚染を生じ易いといった問題を生じる。また、シリコン単結晶や高純度石英からなるダミーウエハは耐熱性や耐食性に問題があり、長期使用に耐えられず、短期間で廃棄せざるを得ないといった経済的な問題もあった。
【０００４】
そこで、近時においては、ダミーウエハとして、成膜材との熱膨張係数差が小さく且つ耐熱性，耐食性に優れる炭化珪素質のものが提案されている。
【０００５】
而して、このような炭化珪素質ダミーウエハは、一般に、円盤状のカーボン基体にその全周に亘って所定厚さの炭化珪素膜を蒸着した上、カーボン基体を酸化炉等により燃焼させることによって或いは研削等の切削加工によって除去し、カーボン基体を除去された炭化珪素膜を所定のダミーウエハ形状（円盤形状）に切削加工することによって得られる（例えば、特許文献１又は特許文献２を参照）。
【０００６】
ところで、ウエハボード内においてダミーウエハないしモニターウエハとしての上記役割を適正に発揮するためには、一般に、ダミーウエハにおける平面度での変形量δ（図１（Ａ）参照）がδ≦０．３ｍｍであることが好ましいとされている。また、ダミーウエハのウエハボードへの搬入，搬出手段として、一般に、ロボットアームが使用されるが、δ≦０．３ｍｍのダミーウエハであれば、かかるロボットアームによる移載も良好に行うことができる。
【０００７】
【特許文献１】特開平０８−１８８４０８号公報
【特許文献２】特開平１１−２３８６９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、上記した炭化珪素質ダミーウエハの製作工程にあっては、炭化珪素膜に、成膜時における蒸着歪やカーボン基体の除去時における熱歪（カーボン基体との熱膨張差による）又は切削加工による加工歪が生じ易いことから、平面度での変形量δが０．３ｍｍを超えるものが大量に発生して、適正なダミーウエハが得られる割合（製作歩留まり）が頗る低い。ダミーウエハ径が大きくなる程、大きな歪が生じ易くなり、製作歩留まりも大きくなる。例えば、１２ｉｎ径のダミーウエハではδ＝１〜３ｍｍ程度の大きな歪を生じるものが大量に発生して、製作歩留まりが実に５０％以下にまで低下することもある。
【０００９】
このように、炭化珪素質ダミーウエハは、伝統的なシリコン単結晶，高純度石英製のものに比して、ダミーウエハないしモニターウエハとして優れるものではあるが、上記した如く、製作時において反り等の歪を生じ易いものであり、製作経済上、極めて大きな問題を有するものである。
【００１０】
本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、反り等の大きな歪を有する炭化珪素質ダミーウエハであっても、これを適正に使用できる程度にまで矯正することができ、もって製作時における歩留まり低下による問題を解決しうる炭化珪素質ダミーウエハの矯正方法を提供す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】
【００１１】
本発明は、上記の目的を達成すべく、矯正すべき炭化珪素質ダミーウエハを、カーボン製の第１及び第２矯正体の対向端面間に、当該ダミーウエハと各矯正体との間に各々膨張黒鉛シートを介在させた状態で挟んだ上、当該ダミーウエハをこれに２〜１０ｋｇの挟圧荷重を作用させて真直な平板形態となるように挟圧させると共に２０００〜２２００℃，０．５〜２時間の条件で加熱処理することにより、当該ダミーウエハに生じた歪を除去するようにしたことを特徴とする炭化珪素質ダミーウエハの矯正方法を提案する。
【００１２】
かかる矯正方法により矯正すべき炭化珪素質ダミーウエハとしては、平面度での変形量（以下「平面度変形量」という）δが０．３ｍｍを超えるものが該当するが、本発明の矯正方法は、特に、平面度変形量δが１ｍｍ以上である大きな歪を有するダミーウエハに対して顕著な矯正効果を発揮する。矯正可能な平面変形量δの上限値は、特に限定されないが、一般には、平面度変形量δが３〜４ｍｍ程度以下であれば、ダミーウエハとして適正に使用できる程度（一般に、δ≦０．３ｍｍ）にまで確実に矯正することができる。すなわち、本発明の矯正方法にあっては、矯正されるべき炭化珪素質ダミーウエハが、前記加熱処理後において、平面度での変形量δが０．３ｍｍ以下となるように矯正されるようにすることが好ましく、このような矯正が実現されるためには、挟圧荷重及び熱処理条件を上記した如く設定しておく必要がある。
【００１３】
また、本発明の矯正方法にあっては、第２矯正体を第１矯正体の上方に配置して、第２矯正体の自重又は当該自重及び第１矯正体上に載置した錘により、ダミーウエハに前記挟圧荷重を作用させるようにすることが好ましく、また前記加熱処理は真空雰囲気又は不活性ガス雰囲気において行うことが好ましい。なお、不活性ガス雰囲気を構成する不活性ガスには、周期表第１８族の稀ガス（アルゴン等）の他、炭化珪素，カーボン，膨張黒鉛等に対して不活性なヘリウム等が含まれる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の方法によれば、大きな歪を生じたダミーウエハ（モニターウエハを含む）であっても、これを適正なもの（例えば、δ≦０．３ｍｍのもの）に容易且つ良好に矯正することができる。したがって、大きな歪が生じていることを理由として廃棄されるダミーウエハの割合を可及的に減少させることができ、製作歩留まりを大幅に向上させることができ、ダミーウエハの再利用も有効に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の矯正方法は、図１に示す如く、次のように実施される。
【００１６】
まず、図１（Ａ）に示す如く、加熱炉１内に第１矯正体２を設置し、第１矯正体２上に矯正すべき炭化珪素質ダミーウエハ３を載置した上、このダミーウエハ３上に第２矯正体４を載置して、ダミーウエハ３を両矯正体２，４により上下方向に挟圧する。このとき、各矯正体２，４とダミーウエハ３との間には、各々、膨張黒鉛シート５を介在させる。なお、ダミーウエハ３は、冒頭で述べた如く炭化珪素蒸着膜を構成材とする円盤状のものであり、一般に、直径が８ｉｎ（約２０３．２ｍｍ）又は１２ｉｎ（約３０４．８ｍｍ）のものである。
【００１７】
各矯正体２，４は均一厚みをなすカーボン製の円盤体であり、両矯正体２，４の対向端面２ａ，４ａ（第１矯正体２の上面２ａ及び第２矯正体４の下面４ａ）は平滑平面とされている。上位の第２矯正体４は、ダミーウエハ３に下位の第１矯正体２との間で２〜１０ｋｇの挟圧荷重Ｆを作用させうる重量（自重）を有するものとされている。なお、第２矯正体４を、これが変形することなくダミーウエハ３を挟圧しうる程度の最小限厚みのものとした場合において、当該矯正体４の重量不足により上記挟圧荷重Ｆを得ることができないときは、その不足重量を第２矯正体４上に錘を載置しておくことによって補えばよい。また、各膨張黒鉛シート５は、常法により膨張黒鉛をシート状に成形してなるものであり、均一厚さで且つ両面が平滑な平面をなすものである。なお、各矯正体２，４及び膨張黒鉛シート５の直径はダミーウエハ３に比して十分大きく設定されており、当該直径は、例えば１２ｉｎ径のダミーウエハを矯正する場合には３５０ｍｍ程度に設定される。
【００１８】
しかる後、加熱炉１内を真空雰囲気又は不活性ガス雰囲気に保持して、２０００〜２２００℃，０．５〜２時間の条件で加熱処理する。
【００１９】
而して、加熱処理中において、ダミーウエハ３は、第２矯正体４の自重（錘を載置する場合には、第２矯正体４及び錘の自重）により徐々に押圧変形されて、図１（Ｂ）に示す如く、真直な平板形態となる。
【００２０】
このとき、ダミーウエハ３は、その構成材たる炭化珪素との滑り性が極めて高い膨張黒鉛シート５，５に挟まれていることから、ダミーウエハ３における膨張黒鉛シート５，５との接触部分３ａ，３ｂ，３ｃは当該膨張黒鉛シート５，５の表面上を円滑に滑動しつつ移動することになり、図１（Ｂ）に示す真直な平板形態への変形が極めて円滑且つ良好に行われる。
【００２１】
そして、ダミーウエハ３は、このような平板形態への変形が行われる間及び当該変形が完了した状態で、上記条件下で加熱処理されることにより、いわゆるセラミックスの高温クリープ特性により矯正されることになる。このとき、ダミーウエハ３を挟圧する矯正体２，４が熱伝導性に優れるカーボンで構成されていることに加えて、ダミーウエハ３を直接挟圧する膨張黒鉛シート５，５が熱伝導性及び面内方向の均熱性に優れるものであることから、ダミーウエハ３全体が均一且つ十分に加熱されることになり、その結果、歪を除去するに十分なクリープ現象が生じることになる。なお、膨張黒鉛シート５を使用しない場合には、挟圧荷重Ｆによるダミーウエハ３の円滑な変形が行われず且つ均一な加熱による適正なクリープ現象が生じず、良好な矯正を行い得ない。また、膨張黒鉛シート５を使用する場合にも、矯正体２，４をカーボン以外の耐熱性材，良熱伝導材（例えば、金属材）で構成する場合、膨張黒鉛シート５による機能（均熱性等）が十分に発揮されず、良好な矯正を行い得ない。
【００２２】
したがって、加熱処理が完了した後、第２矯正体４による挟圧を解除すると、図１（Ｃ）に示す如く、加熱処理時の最終挟圧形態（真直な平板形態）又はこれに近似する形態に矯正されたダミーウエハ３が得られる。具体的には、例えば平面度変形量δが３ｍｍを超えるようなダミーウエハ３であっても、上記した矯正方法により、平面度変形量δが許容限度（例えば、０．３ｍｍ）以下になるように矯正することができる。
【実施例】
【００２３】
実施例１として、表１に示す平面度変形量δ（矯正前の変形量）のダミーウエハＮｏ．１〜Ｎｏ．９を、図１に示す円盤状（直径：３５０ｍｍ）の矯正体２，４及び膨張黒鉛シート５，５を使用して、次のように矯正した。なお、ダミーウエハＮｏ．１〜Ｎｏ．９は、何れも、１２ｉｎ径の炭化珪素蒸着膜製のものである。
【００２４】
すなわち、真空雰囲気に保持した加熱炉１内において、各ダミーウエハＮｏ．１〜Ｎｏ．９を矯正体２，４間に膨張黒鉛シート５，５を介して挟圧させた状態で加熱処理した（図１参照）。このときの熱処理条件は、ダミーウエハＮｏ．１〜Ｎｏ．９について同一とし、熱処理温度：２１５０℃，処理時間：１時間とした。一方、第２矯正体４としては２ｋｇ，５ｋｇ，１０ｋｇの３種類を使用して、ダミーウエハＮｏ．１〜Ｎｏ．３については２ｋｇの挟圧荷重Ｆを、ダミーウエハＮｏ．４〜Ｎｏ．６については５ｋｇの挟圧荷重Ｆを、またダミーウエハＮｏ．７〜Ｎｏ．９については１０ｋｇの挟圧荷重Ｆを、夫々作用させた。
【００２５】
また、比較例１として、表１に示す平面度変形量δ（矯正前の変形量）のダミーウエハＮｏ．１０１〜Ｎｏ．１０６を、挟圧荷重Ｆを異にした点を除いて実施例１と同様にして矯正した。すなわち、熱処理条件は、ダミーウエハＮｏ．１０１〜Ｎｏ．１０６について実施例１と同一とした（熱処理温度：２１５０℃，処理時間：１時間）が、第２矯正体４として１ｋｇ，１５ｋｇの２種類を使用して、ダミーウエハＮｏ．１０１〜Ｎｏ．１０３については１ｋｇの挟圧荷重Ｆを、またダミーウエハＮｏ．１０４〜Ｎｏ．１０６については１５ｋｇの挟圧荷重Ｆを、夫々作用させた。なお、ダミーウエハＮｏ．１０１〜Ｎｏ．１０６は、何れも、実施例１と同様に、１２ｉｎ径の炭化珪素蒸着膜製のものである。
【００２６】
そして、加熱処理終了後、各ダミーウエハＮｏ．１〜Ｎｏ．９及びＮｏ．１０１〜Ｎｏ．１０６を加熱炉１から取り出した上、常温状態での平面度変形量δ（矯正後の変形量）を測定すると共に、ダミーウエハとして適正に使用できるか否かについて評価した。
【００２７】
その結果は、表１に示す通りであった。なお、ダミーウエハの評価は、矯正後の平面度変形量δが０．３ｍｍ以下であり且つクラックが発生していないものを、適正なダミーウエハとして使用できる「適正品」として評価し、表１に「○」で示した。また、矯正後の平面度変形量δが０．３ｍｍを超えているもの又はクラックが発生しているものは、適正なダミーウエハとして使用できず廃棄せざるを得ない「不良品」として評価し、表１に「×」で示した。
【００２８】
表１に示す矯正結果から明らかなように、２１５０℃，１時間の条件で熱処理した場合、挟圧荷重Ｆを２〜１０ｋｇとした実施例１では、矯正前の平面度変形量δに拘わらず、何れのダミーウエハＮｏ．１〜Ｎｏ．９についても、矯正後の平面度変形量δが一般的な許容限度（０．３ｍｍ）以下となる適正品に矯正されている。これに対して、比較例１では、実施例１と同一の条件で熱処理を行ったにも拘わらず、挟圧荷重Ｆの過不足により良好な矯正が行われていない。すなわち、挟圧荷重Ｆを１ｋｇとしたダミーウエハＮｏ．１０１〜Ｎｏ．１０３は挟圧荷重不足により矯正後の平面度変形量δが上記許容限度以下となるまで矯正されておらず、逆に挟圧荷重Ｆを１５ｋｇとしたダミーウエハＮｏ．１０４〜Ｎｏ．１０６は挟圧荷重過多によりクラックが発生しており、何れも不良品であった。
【００２９】
したがって、熱処理を上記した適正条件（熱処理温度：２０００〜２２００℃，処理時間：０．５〜２時間）で行う場合にも、挟圧荷重Ｆが２〜１０ｋｇでないときには良好な矯正を行い得ないことが理解される。
【００３０】
実施例２として、表２に示す平面度変形量δ（矯正前の変形量）のダミーウエハＮｏ．１０〜Ｎｏ．１８を、図１に示す矯正体２，４及び膨張黒鉛シート５，５を使用して、次のように矯正した。
【００３１】
すなわち、真空雰囲気に保持した加熱炉１内において、各ダミーウエハＮｏ．１０〜Ｎｏ．１８を矯正体２，４間に膨張黒鉛シート５，５を介して挟圧させた状態で加熱処理した（図１参照）。このとき、ダミーウエハＮｏ．１０〜Ｎｏ．１８の何れについても、第２矯正体４として２ｋｇのものを使用して挟圧荷重Ｆを２ｋｇとし、熱処理時間は１時間とした。一方、熱処理温度は、ダミーウエハＮｏ．１０〜Ｎｏ．１２については２０００℃とし、ダミーウエハＮｏ．１３〜Ｎｏ．１５については２１５０℃とし、またダミーウエハＮｏ．１６〜Ｎｏ．１８については２２００℃とした。
【００３２】
また、比較例２として、表２に示す平面度変形量δ（矯正前の変形量）のダミーウエハＮｏ．１０７〜Ｎｏ．１１２を、熱処理温度を異にした点を除いて実施例２と同様にして矯正した。すなわち、ダミーウエハＮｏ．１０７〜Ｎｏ．１１２の何れについても、挟圧荷重Ｆ及び熱処理時間は実施例２と同一とした（挟圧荷重Ｆ：２ｋｇ，熱処理時間：１時間）が、熱処理温度は、ダミーウエハＮｏ．１０７〜Ｎｏ．１０９については１９００℃とし、またダミーウエハＮｏ．１１０〜Ｎｏ．１１２については２３００℃とした。なお、ダミーウエハＮｏ．１０〜Ｎｏ．１８及びＮｏ．１０７〜Ｎｏ．１１２は、何れも、実施例１と同様に１２ｉｎ径の炭化珪素蒸着膜製のものである。
【００３３】
そして、加熱処理終了後、各ダミーウエハＮｏ．１０〜Ｎｏ．１８及びＮｏ．１０７〜Ｎｏ．１１２を加熱炉１から取り出した上、常温状態での平面度変形量δ（矯正後の変形量）を測定すると共に、ダミーウエハとして適正に使用できるか否かについて評価した。
【００３４】
その結果は、表２に示す通りであった。なお、ダミーウエハの評価は、実施例１及び比較例１について行ったものと同様であり、表２においては、矯正後の平面度変形量δが０．３ｍｍ以下であるものを、適正なダミーウエハとして使用できる「適正品」と評価して「○」で示し、矯正後の平面度変形量δが０．３ｍｍを超えているものを「不良品」と評価して「×」で示した。
【００３５】
表２に示す矯正結果から明らかなように、挟圧荷重Ｆ及び熱処理時間を同一（挟圧荷重Ｆ：２ｋｇ，熱処理時間：１時間）としているに拘わらず、熱処理温度を２０００℃〜２２００℃とした実施例２では、矯正前の平面度変形量δに拘わらず、何れのダミーウエハＮｏ．１０〜Ｎｏ．１８についても、矯正後の平面度変形量δが一般的な許容限度（０．３ｍｍ）以下となる適正品に矯正されたが、熱処理温度を２０００℃未満の１９００℃又は２２００℃を超える２３００℃とした比較例２では、何れのダミーウエハＮｏ．１０７〜Ｎｏ．１１２についても良好に矯正されていない。したがって、挟圧荷重Ｆ及び熱処理時間が適正（挟圧荷重Ｆ：２〜１０ｋｇ，熱処理時間：０．５〜２時間）である場合にも、熱処理温度が２０００〜２２００℃でないときには、良好な矯正を行い得ないことが理解される。
【００３６】
以上から、実施例１及び実施例２の如く、カーボン製の矯正体２，４及び膨張黒鉛シート５，５を使用して、挟圧荷重Ｆ：２〜１０ｋｇ，熱処理温度：２０００〜２２００℃，熱処理時間：０．５〜２時間の条件で矯正処理を行うことにより、平面度変形量δがダミーウエハとして適正に使用できる許容限度（０．３ｍｍ）以下となるように矯正することができることが確認された。
【００３７】
【表１】
2007242952.tif 000003
【００３８】
【表２】
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【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明に係るダミーウエハの矯正方法による矯正工程を示す縦断正面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１    加熱炉
２    第１矯正体
２ａ  第１矯正体の上面（両矯正体の対向端面）
３    ダミーウエハ
４    第２矯正体
４ａ  第２矯正体の下面（両矯正体の対向端面）
５    膨張黒鉛シート
Ｆ    挟圧荷重
δ    平面度変形量
【図１】
2007242952.tif 000005