(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｓｉ−ＳｉＣあるいはＳｉ−ＳｉＣ＋ＣＶＤ−ＳｉＣを基材とする少なくとも３本の支持部材を所要間隔で平行に立設し、各支持部材に半導体ウエハを支持する多数のウエハ支持部を所要間隔で突設した縦型ボートにおいて、前記各ウエハ支持部上に、半球状の単結晶シリコンを上方凸となるように若しくは板状の単結晶シリコンを上面が平面となるように接着し、又は各ウエハ支持部に、断面コ字状の単結晶シリコンを上面が平面となるように若しくは角筒状の単結晶シリコンを上面が平面となるように嵌合して接着したことを特徴とする縦型ボート。
【請求項２】
前記ウエハ支持部と単結晶シリコンの接着部が、微視的に炭化珪素粒子とシリコン粒子の焼結体の構造となっていることを特徴とする請求項１記載の縦型ボート。
【請求項３】
前記接着部の微視的な焼結体構造におけるシリコン粒子の量が、１０〜９０重量％であることを特徴とする請求項２記載の縦型ボート。
【請求項４】
前記接着部の微視的な焼結体構造におけるシリコン粒子の粒径が、１５〜１２０μｍであることを特徴とする請求項２又は３記載の縦型ボート。
【請求項５】
前記接着部の微視的な焼結体構造における炭化珪素粒子が、α−ＳｉＣであることを特徴とする請求項２，３又は４記載の縦型ボート。
【請求項６】
前記α−ＳｉＣの６０重量％以上が六方晶系であることを特徴とする請求項５記載の縦型ボート。
【請求項７】
Ｓｉ−ＳｉＣあるいはＳｉ−ＳｉＣ＋ＣＶＤ−ＳｉＣを基材とする少なくとも３本の支持部材を所要間隔で平行に立設し、各支持部材に半導体ウエハを支持する多数のウエハ支持部を所要間隔で突設した縦型ボートにおいて、前記各ウエハ支持部上に、半球状の合成石英ガラスを上方凸となるように若しくは板状の合成石英ガラスを上面が平面となるように接着し、又は各ウエハ支持部に、断面コ字状の合成石英ガラスを上面が平面となるように若しくは角筒状の合成石英ガラスを上面が平面となるように嵌合して接着したことを特徴とする縦型ボート。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、半導体ウエハの酸化処理，拡散処理等の際に多数の半導体ウエハを上下方向へ積層して搭載する縦型ボートに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、縦型ボートは、熱酸化処理や拡散処理等の高温下での各種処理時の機械的強度を得るため、炭化珪素を基材とする少なくとも３本（通常、４本）の支持部材を所要間隔で平行に立設し、各支持部材に半導体ウエハを支持する多数のウエハ支持部を所要間隔で突設して構成されている。
各支持部材は、基材としての炭化珪素の吸蔵ガスによる影響を除去するため、金属シリコンを含浸したり（Ｓｉ−ＳｉＣ）、更にその表面にＳｉＣ（炭化珪素）のＣＶＤコートが施される（Ｓｉ−ＳｉＣ＋ＣＶＤ−ＳｉＣ）。
又、各支持部材のウエハ支持部は、断面円形又は方形の支持部材に多数のスリットを水平若しくはそれより少し傾斜させて形成され、半導体ウエハの周縁部を支持するようにしたり（実開昭６２−１２８６３３号参照）、又は大径化に伴う半導体ウエハの自重による撓み量を軽減するため、断面円弧状の支持部材に多数のスリットを形成すると共に、各スリットの開口端に支持突起を設け、半導体ウエハをその中心から半径の５０〜９０％の領域で支持するようにしたりしている（特開平６−１６９０１０号公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の縦型ボートは、支持部材を形成する炭化珪素材が鉄をはじめとする重金属を不純物として含有しているので、熱酸化や拡散等の高温下での各種処理時に半導体ウエハの汚染を招来している。
特に、半導体ウエハの汚染は、各ウエハ支持部との接触部分で顕著であり、このために半導体ウエハにスリップを生じ、デバイスのライフタイムの劣化等を招来し、ひいてはＬＳＩの歩留まりを悪くしている。
ところで、炭化珪素材の純度は、近年になって非常に向上した。特に、炭化珪素材中の鉄の含有量は、１０年前に比べて大幅に減少され、その濃度は１０分の１以下になっている。しかし、ＬＳＩの集積度は、３年毎に４倍となり、炭化珪素材の純度の向上以上の速いペースで進行している。このため、ＩＣの集積度に見合った高純度の炭化珪素材を作れないのが現状である。
これに対し、確かに高純化を目的とし高純度な単結晶シリコン若しくは合成石英ガラスのみによる縦型ボートも各種提案されているが、例えば単結晶シリコンでは、その材質的特徴から各構成部材の接着が困難であり、組立て方式が採用されている。しかし、この方式では組立て部において少なからず間隙があり、これがガタツキの要因となり、結果として縦型ボートの短寿命、組立て部からのパーティクル発生等の問題が生じてしまう。また合成石英ガラスでは、軟化点が低く使用される温度の制限を大幅に受ける等の問題が生じ、いずれにおいても充分な利用がなされていない。
そこで、本発明は、広範囲の温度域で高い機械的強度を維持し、また縦型ボート基材からパーティクルが発生するおそれもなく、そして、半導体ウエハのスリップの発生を大幅に低減し得る縦型ボートの提供を目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、本発明の第１の縦型ボートは、Ｓｉ−ＳｉＣあるいはＳｉ−ＳｉＣ＋ＣＶＤ−ＳｉＣを基材とする少なくとも３本の支持部材を所要間隔で平行に立設し、各支持部材に半導体ウエハを支持する多数のウエハ支持部を所要間隔で突設した縦型ボートにおいて、前記各ウエハ支持部上に、半球状の単結晶シリコンを上方凸となるように若しくは板状の単結晶シリコンを上面が平面となるように接着し、又は各ウエハ支持部に、断面コ字状の単結晶シリコンを上面が平面となるように若しくは角筒状の単結晶シリコンを上面が平面となるように嵌合して接着したことを特徴とする。
前記ウエハ支持部と単結晶シリコンの接着部は、微視的に炭化珪素粒子とシリコン粒子の焼結体の構造となっていることが好ましい。
前記接着部の微視的な焼結体構造におけるシリコン粒子の量は、１０〜９０重量％であることが望ましい。
前記接着部の微視的な焼結体構造におけるシリコン粒子の粒径は、１５〜１２０μｍであることが望ましい。
前記接着部の微視的な焼結体構造における炭化珪素粒子は、α−ＳｉＣであることが好ましい。
前記α−ＳｉＣの６０重量％以上は、六方晶系であることが望ましい。
一方、第２の縦型ボートは、Ｓｉ−ＳｉＣあるいはＳｉ−ＳｉＣ＋ＣＶＤ−ＳｉＣを基材とする少なくとも３本の支持部材を所要間隔で平行に立設し、各支持部材に半導体ウエハを支持する多数のウエハ支持部を所要間隔で突設した縦型ボートにおいて、前記各ウエハ支持部上に、半球状の合成石英ガラスを上方凸となるように若しくは板状の合成石英ガラスを上面が平面となるように接着し、又は各ウエハ支持部に、断面コ字状の合成石英ガラスを上面が平面となるように若しくは角筒状の合成石英ガラスを上面が平面となるように嵌合して接着したことを特徴とする。
【０００５】
【作用】
本発明の第１の縦型ボートにおいては、半導体ウエハが、これと同程度に高純度である単結晶シリコンを介在し、Ｓｉ−ＳｉＣあるいはＳｉ−ＳｉＣ＋ＣＶＤ−ＳｉＣからなるウエハ支持部に支持され、ウエハ支持部を形成する炭化珪素材に直接接触することがなく、半導体ウエハが汚染されにくい。
ウエハ支持部と単結晶シリコンを接着する炭化珪素粒子とシリコン粒子の焼結体は、炭化珪素粉とシリコン粉を含むペースト状の接着剤をウエハ支持部と単結晶シリコンとの間に介装した後に焼成して形成される。
接着部の微視的な焼結体構造におけるシリコン粒子の量が１０〜９０重量％、シリコン粒子の粒径が１５〜１２０μｍ、炭化珪素粒子がα−ＳｉＣ、α−ＳｉＣの６０％重量以上が六方晶であることにより、高強度で、かつパーティクル発生の問題が生じないが、上記条件から外れると強度が低下し、かつパーティクルが発生する。
一方、第２の縦型ボートにおいては、半導体ウエハが、高純度である合成石英ガラスを介在し、Ｓｉ−ＳｉＣあるいはＳｉ−ＳｉＣ＋ＣＶＤ−ＳｉＣからなるウエハ支持部に支持され、ウエハ支持部を形成する炭化珪素材に直接接触することがなく、半導体ウエハが汚染されにくい。
又、炭化珪素を基材とするウエハ支持部は、微視的に見ると表面粗さが粗く、支持部全体で半導体ウエハを支えているわけではなく、半導体ウエハに局部的に荷重がかかるが、合成石英ガラスは、半導体ウエハを処理する温度領域で軟化変形し、支持部全体で半導体ウエハを支えるので、半導体ウエハに局部的に大きな荷重がかからない。
ウエハ支持部と合成石英ガラスの接着は、ウエハ支持部と合成石英ガラスとの間にカルボシランと高純度ＳｉＣ粉（＃１２００）をキシレンでペースト状にした接着剤を介装した後、加熱して行われる。
【０００６】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。
図１，図２及び図３は本発明の縦型ボートの一実施例を示す正面図，平断面図及び側面図である。
この縦型ボートは、Ｓｉ−ＳｉＣすなわち高純度炭化珪素材に金属シリコンを含浸したものであり、所要間隔で平行に立設した４本の支持部材１，２の上下両端部をそれぞれ円輪板状の端板３により連結して構成されている。
各支持部材１，２は、端面円弧状の棒状を呈しており、それぞれの一側部（図１，２においては外側部）を残すようにして他側部から多数のスリット４，５を水平に形成することにより、半導体ウエハ６を支持する多数のウエハ支持部７，８を所要間隔で突設してある（図４〜図７参照）。各ウエハ支持部７，８の端部は、半導体ウエハ６をその中心から半径の５０〜９０％の領域Ｐで支持するように配設されており、それらの端部上には、半球状の単結晶シリコン９が上方凸となるように接着されている。
上記ウエハ支持部７，８と単結晶シリコン９の接着は、炭化珪素粉とシリコン粉を含むペースト状の接着剤を両者間に介装した後、焼成して形成される焼結体によって行われる。
接着部の微視的な焼結体構造におけるシリコン粒子の量は、１０〜９０重量％であり、そのシリコン粒子の粒径は、１５〜１２０μｍである。
又、接着部の微視的な焼結体構造における炭化珪素粒子は、α−ＳｉＣであり、このα−ＳｉＣの６０重量％以上が六方晶系である。
【０００７】
ここで、単結晶シリコン９を除く上記縦型ボート▲１▼と同様のボート本体の各ウエハ支持部の端部上に半球状の単結晶シリコン９を接着したものを▲２▼高純度炭化珪素材に金属シリコンを含浸しかつ表面に高純度ＳｉＣをＣＶＤコートしたものに半球状の単結晶シリコンを同様に接着した縦型ボートを▲３▼とする一方、比較のため単結晶シリコン９を接着することなく、ボート本体を、高純度炭化珪素材に金属シリコンを含浸しかつ表面に高純度ＳｉＣをＣＶＤコートしたもの及び石英ガラスでそれぞれ作製して縦型ボート▲４▼，▲５▼とし、各縦型ボート▲１▼〜▲５▼を用い、８インチのシリコンウエハを１２５０℃の温度で、ＨＣｌ＋Ｏ2 ガス中において２０時間かけて純化処理した後、１２５０℃の温度で１時間かけてアニール処理を行ったところ、各縦型ボート▲１▼〜▲５▼によるシリコンウエハの特性及びスリップの発生は、表１に示すようになった。
【０００８】
【表１】
0003755836.tif 000002
【０００９】
したがって、ボート本体を、高純度炭化珪素材に金属シリコンを含浸したもの、又は高純度炭化珪素材に金属シリコンを含浸しかつ表面に高純度ＳｉＣをＣＶＤコートしたものにより作製すると共に、それぞれのウエハ支持部の端部上に半球状の単結晶シリコンを接着して縦型ボートとすることにより、石英ガラス製の縦型ボートと同様にシリコンウエハのスリップの発生を大幅に低減できることがわかる。
なお、単結晶シリコンは、半球状に限らず、例えば図８又は図９に示すように、円板状又は断面コ字状の単結晶シリコン１０，１１あるいは角筒状の単結晶シリコンとし、それぞれ上面が平面となるようにウエハ支持部７，８に接着し又は嵌合して接着しても、図１〜図３の縦型ボートと同様の効果が得られた。
【００１０】
一方、図１〜図３の縦型ボートと同様のボート本体を、高純度炭化珪素材に金属シリコンを含浸したもの、高純度炭化珪素材に金属シリコンを含浸しかつ表面に高純度ＳｉＣをＣＶＤコートしたものでそれぞれ作製すると共に、各ウエハ支持部の端部上に半球状の合成石英ガラスを上方凸となるように接着して縦型ボート▲６▼，▲７▼とし、両縦型ボート▲６▼，▲７▼を用い、８インチのシリコンウエハを１２００℃の温度で、ＨＣｌ＋Ｏ2 ガス中において２０時間かけて純化処理した後、１２００℃の温度で１時間かけてアニール処理を行ったところ、両縦型ボート▲６▼，▲７▼によるシリコンウエハの特性及びスリップの発生は、前述した縦型ボート▲１▼，▲４▼，▲５▼による場合のそれを併記する表２に示すようになった。
【００１１】
【表２】
0003755836.tif 000003
【００１２】
ウエハ支持部と合成石英ガラスの接着は、ウエハ支持部と合成石英ガラスとの間にカルボシランと高純度ＳｉＣ粉（＃１２００）をキシレンでペースト状にした接着剤を介装した後、１２００℃の温度で加熱して行った。
又、両縦型ボート▲６▼，▲７▼によるシリコンウエハのスリップの発生は、縦型ボート▲２▼，▲３▼の場合と同様になった。
したがって、縦型ボート▲６▼，▲７▼によれば、縦型ボート▲１▼〜▲３▼と同様にシリコンウエハのスリップの発生を大幅に低減できることがわかる。
【００１３】
なお、縦型ボートは、上述したものに限定されるものではなく、例えば図１０に示すものであってもよい。
この縦型ボートは、高純度炭化珪素材に金属シリコンを含浸したもの又は高純度炭化珪素に金属シリコンを含浸しかつ表面に高純度ＳｉＣをＣＶＤコートしたものからなるものであり、所要間隔で平行に立設した４本の支持部材１３の上下両端部をそれぞれ円輪板状の端板１４（図においては上方の端板を省略してある）により連結して構成されている。
各支持部材１３は、端面円形，方形若しくは長円形の棒状を呈しており、それぞれの側部に多数のスリット１５を水平に形成することにより、半導体ウエハ１６の周縁部を支持する多数のウエハ支持部１７を所要間隔で突設してある。そして、各ウエハ支持部１７上には、図１１に示すように、半球状の単結晶シリコン１８が上方凸となるように接着されている。ウエハ支持部１７と単結晶シリコン１８の接着は、図１〜図３に示す縦型ボートと同様に、炭化珪素粉とシリコン粉を含むペースト状の接着剤を両者間に介装した後、焼成して形成される焼結体によって行われる。
上記縦型ボートを用い、８インチのシリコンウエハを１２５０℃の温度で、ＨＣｌ＋Ｏ2 ガス中において２０時間かけて純化処理した後、１２５０℃の温度で１時間かけてアニール処理を行ったところ、図１〜図３に示す縦型ボートと同様の効果が得られた。
又、半球状の単結晶シリコン１８に代え、図１２に示すように、円板状の単結晶シリコン１９又は断面コ字状若しくは角筒状の単結晶シリコンとしたり、あるいは半球状，平板状，断面コ字状若しくは角筒状の合成石英ガラスとした場合にも、図１〜図３に示す縦型ボートと同様の効果が得られた。
【００１４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の第１の縦型ボートによれば、半導体ウエハが、これと同程度に高純度である単結晶シリコンを介在してウエハ支持部に支持され、ウエハ支持部を形成するＳｉ−ＳｉＣあるいはＳｉ−ＳｉＣ＋ＣＶＤ−ＳｉＣ材に直接接触することがなく、半導体ウエハが汚染されにくいので、広範囲の温度域で高い機械的強度を維持できると共に、縦型ボート基材からパーティクルが発生せず、かつ半導体ウエハの各種の処理に際し、そのスリップの発生を大幅に低減することができる。
又、第２の縦型ボートによれば、半導体ウエハが、高純度である合成石英ガラスを介在してウエハ支持部に支持され、ウエハ支持部を形成するＳｉ−ＳｉＣあるいはＳｉ−ＳｉＣ＋ＣＶＤ−ＳｉＣ材に直接接触することがなく、半導体ウエハが汚染されにくいので、第１のものと同様の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の縦型ボートの一実施例を示す正面図である。
【図２】図１におけるII−II線断面図である。
【図３】図１の縦型ボートの側面図である。
【図４】図１の縦型ボートにおける一方の支持部材の部分正面図である。
【図５】図４におけるＶ−Ｖ線断面図である。
【図６】図１の縦型ボートにおける他方の支持部材の部分正面図である。
【図７】図６における VII−VII 線断面図である。
【図８】図１の縦型ボートにおける要部の他の実施例を示す斜視図である。
【図９】図１の縦型ボートにおける要部の更に他の実施例を示す斜視図である。
【図１０】本発明の縦型ボートの他の実施例を示す一部を省略した斜視図である。
【図１１】図１０の縦型ボートの要部の斜視図である。
【図１２】図１０の縦型ボートにおける要部の他の実施例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１    支持部材
２    支持部材
６    半導体ウエハ
７    ウエハ支持部
８    ウエハ支持部
９    単結晶シリコン
１０  単結晶シリコン
１１  単結晶シリコン
１３  支持部材
１６  半導体ウエハ
１７  ウエハ支持部
１８  単結晶シリコン
１９  単結晶シリコン
【図１】
0003755836.tif 000004
【図２】
0003755836.tif 000005
【図３】
0003755836.tif 000006
【図４】
0003755836.tif 000007
【図５】
0003755836.tif 000008
【図６】
0003755836.tif 000009
【図７】
0003755836.tif 000010
【図８】
0003755836.tif 000011
【図９】
0003755836.tif 000012
【図１０】
0003755836.tif 000013
【図１１】
0003755836.tif 000014
【図１２】
0003755836.tif 000015