DE60032358T2

DE60032358T2 - Verfahren zur herstellung von si-sic-gliedern zur thermischen behandlung von halbleitern

Info

Publication number: DE60032358T2
Application number: DE60032358T
Authority: DE
Inventors: Yushi Nishiokitama-gun Horiuchi; Shigeaki Nishiokitama-gun KUROI
Original assignee: Toshiba Ceramics Co Ltd
Current assignee: Coorstek KK
Priority date: 2000-02-15
Filing date: 2000-02-15
Publication date: 2007-10-25
Anticipated expiration: 2020-02-16
Also published as: EP1184355A1; US6699401B1; DE60032358D1; WO2001060764A1; EP1184355B1; EP1184355A4

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Si-SiC-Elementes zur Wärmebehandlung von Halbleitern, z.B. von monokristallinen Silicium-Wafern, und genauer gesagt, ein Verfahren zum Herstellen eines Si-SiC-Elementes zur Wärmebehandlung von Halbleitern, das geeignet ist, die Kontamination des Halbleiters so weit wie möglich zu reduzieren.
Beschreibung des Standes der Technik
Herkömmlicherweise wurde Si-SiC-Material, das aus Silicium (Si) und Siliciumcarbid (SiC) besteht, für ein Element zur Wärmebehandlung von Halbleitern verwendet, z.B. ein Wafer-Boot zur Wärmebehandlung von Halbleitern (im Folgenden als Wafer-Boot bezeichnet, und zwar wegen seiner hervorragenden Kompaktheit, Reinheit und Festigkeit.
Die gegenwärtige höhere Integration von Halbieitereinrichtungen stellt jedoch höhere Reinheitsanforderungen an eine Wärmebehandlungsaufnahme, wie etwa das Wafer-Boot zur Wärmebehandlung von Halbleitern, und die höhere Reinheit wird auch für das Si-SiC-Material gefordert, das das Basismaterial dieses Wafer-Boots bildet.
Solche herkömmlichen Si-SiC-Materialien konnten die Anforderung der höheren Reinheit mit einem Gehalt von 0,2 ppm Fe oder darüber und mit einem Gesamtgehalt an Ni, Cu, Na, Ca, Cr und K von 0,2 ppm und darüber als Metallverunreinigung sogar im Fall eines so genannten hochreinen Basismaterials nicht erfüllen.
Ferner ist sowohl beim Hochtemperatur-Oxidationsdiffusionsschritt als auch beim LP-CVD-Schritt bei relativ niedriger Temperatur die Diffusion von Verunreinigungen aus dem Wafer-Boot-Material zu dem Halbleiterwafer unvermeidlich.
Somit wurde unter dem Gesichtspunkt, dass eine CVD-SiC-Schicht exzellente Eigenschaften hat, wie etwa (1) eine exzellente Wärmebeständigkeit und Korrosionsbeständigkeit, (2) einen äußerst geringen Gehalt an Metallverunreinigungen, (3) eine Unterdrückungsmöglichkeit für Diffusion von Verunreinigungen, wie etwa Metalleinschlüsse des Basismaterials zu dem Halbleiterwafer, und (4) eine exzellente Schleifbarkeit mit einer hohen Kompaktheit und Freiheit von inneren Blasen und eine hohe Härte, als das Maß angesehen, die Kontamination eines Halbleiterwafers W1 zu verhindern, wie in 10 gezeigt, um eine CVD-SiC-Schicht 21 auf der Oberfläche 24 des Basismaterials 23 eines Wafer-Boots 22 zu bilden, um die Diffusion von in dem Basismaterial 23 vorhandenen Metallverunreinigungen zu unterdrücken.
Jedoch enthält das für das herkömmliche Wafer-Boot 22 verwendete Si-SiC-Basismaterial 23 als metallische Verunreinigung 0,2 ppm oder mehr an Fe und 0,2 ppm oder mehr an Gesamtgehalt von anderen metallischen Verunreinigungen, wie oben beschrieben. Wenn das Basismaterial 22 auf diese Weise viele Verunreinigungen enthält, sind die Verunreinigungen durch Diffusion auch auf der Oberfläche 21s der SiC-Schicht 21 bei der Bildung der CVD-SiC-Schicht vorhanden, und der Halb leiterwafer W1 wird folglich kontaminiert, wenn er in diesem Wafer-Boot platziert und wärmebehandelt wird. Es wird angenommen, dass diese Diffusion von Verunreinigungen dadurch verursacht wird, dass die in dem Si-SiC-Basismaterial vorhandenen Verunreinigungen sich an der Spitze des CVD-Kristalls während des Wachstums desselben absetzen und sich in der Wachstumsrichtung bewegen, obwohl allgemein eine SiC-Schicht eine höhere Reinheit als das Basismaterial 22 aufweist, mit einer Gesamtkonzentration von ungefähr 0,04 ppm an Eisen.
Deshalb wurde in der Vergangenheit ein ausführliches Waschen mit Flusssäure durchgeführt, um die abgesetzten metallischen Verunreinigungen zu entfernen.
Um solche Probleme zu lösen, offenbart die japanische Offenlegungsschrift Nr. 6-206718 eine Hochtemperatur-Halbleiterverarbeitungsvorrichtung, die anstelle des Bildens der CVD-SiC-Schicht auf einem Si-SiC-Basismaterial ein integriertes, selbststehendes CVD-SiC in äußerst hoher Reinheit verwendet, das einen Gesamtgehalt an metallischen Verunreinigungen von ungefähr 5 ppm auf Gewichtsbasis oder weniger ohne die Verwendung dieses Basismaterials hat.
Jedoch hat die Hochtemperatur-Halbleiterverarbeitungsvorrichtung Probleme einer niedrigen mechanischen Festigkeit und einer Begrenzung in der Form der herzustellenden Vorrichtung, da sie kein Basismaterial aufweist.
Ferner können in Fällen, in denen bei dem Schichtbildungsprozess ein Reaktionskeim erzeugt wird und dann ein Kristallwachstum auf der Basis dieses Keimes zur Erzeugung der CVD-SiC-Schicht auftritt, Vorsprünge auf der Oberfläche der CVD-SiC-Schicht gebildet werden, obwohl die Größe oder Anzahl in der Abhängigkeit von dem synthetischen Zustand variiert. Um das selbststehende CVD-SiC zu erhalten, wird allgemein in diesem Fall kein Schleifen durchgeführt, um so eine Festigkeit so hoch wie möglich zu erzeugen.
Zudem ergibt sich dann, wenn ein Halbleiterwafer mit einem großen Durchmesser, z.B. mit 8 Inch oder mehr, auf eine hohe Temperatur von 1100°C oder mehr unter Verwendung eines Wafer-Boots aufgeheizt wird, das Problem, dass solche Vorsprünge eine Lageversetzung (so genannte Versetzung) in dem Halbleiterwafer erzeugen können.
Deshalb ist ein Verfahren zur Herstellung eines Elementes zur Wärmebehandlung eines Halbleiters erwünscht, das für die Wärmebehandlung eines Halbleiterwafers mit einem großen Durchmesser geeignet ist, das frei von Kontaminationen des Halbleiterwafers ist und das keine Versetzungen erzeugt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Eine Aufgabe dieser Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Herstellen eines Si-SiC-Elementes zur Wärmebehandlung eines Halbleiters anzugeben, das insbesondere zur Wärmebehandlung eines Halbleiterwafers mit einem großen Durchmessers geeignet ist und das frei von Kontamination des Halbleiterwafers ist. Ferner ist eine weitere Aufgabe dieser Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen eines Si-SiC-Elementes zur Wärmebehandlung eines Halbleiters anzugeben, das frei von Kontamination des Halbleiterwafers ist und das keine Versetzung verursacht.
Das Verfahren gemäß dieser Erfindung umfasst den ersten Schritt des Knetens eines SiC-Pulvers, das einen Gesamtgehalt an Metallverunreinigungen von 0,2 ppm oder weniger aufweist, unter Verwendung eines Presshilfsmittels; der zweite Schritt umfasst das Pressen eines Presslings aus dem gekneteten Rohmaterial; der dritte Schritt umfasst das Calcinieren des Presslings; der vierte Schritt das Reinigen des calcinierten Körpers; und der fünfte Schritt das Imprägnieren des gereinigten Körpers mit Silicium innerhalb eines abgedichteten Behälters, der in einem Heizofenkörper vorgesehen ist.
Es umfasst ferner den sechsten Schritt des Bearbeitens des Teils, das bei der Wärmebehandlung in Kontakt mit einem Halbleiter gelangt, mit einer Oberflächenrauigkeit Ra (JIS B0601-1982) von 0,2 μm oder weniger.
Bei dieser Erfindung werden vorzugsweise der erste bis fünfte Schritt oder der erste bis sechste Schritt in dieser numerischen Reihenfolge durchgeführt.
Weiter bevorzugt ist der abgedichtete Behälter aus einem porösen Kohlenstoffmaterial mit einer Porosität von 7–20 % hergestellt. Der Heizofenkörper ist mit einem Mechanismus zur Zuführung und zur Abgabe eines inerten Gases versehen. Der Reinigungsschritt wird durch eine Wärmebehandlung bei einer Temperatur von 1900–2000°C in einer halogenhaltigen Atmosphäre durchgeführt. Das Bearbeitungsverfahren wird unter Verwendung einer Diamantscheibe durchgeführt. Nach dem Bearbeitungsschritt wird ein Schritt zur Bildung einer CVD-SiC-Schicht durchgeführt. Nach dem Schritt der Bildung der CVD-SiC-Schicht wird ein Nasswaschschritt in Säure durchgeführt. Nach dem Nasswaschschritt in Säure wird eine Wärmebehandlung in einer oxidierenden Hochtemperaturatmosphäre durchgeführt, um auf der Oberfläche eine Siliciumoxidschicht zu bilden, und die Siliciumoxidschicht wird danach durch ein Nasswaschen in Säure entfernt.
Diese Erfindung wird ferner unter einem anderen Gesichtspunkt beschrieben.
Wie die Reinheit des Sic-Pulvers ist die Gesamtmetallverunreinigungsmenge 0,2 ppm oder geringer. Wenn in der Rohmaterialphase eine Menge vorhanden ist, die 0,2 ppm überschreitet, ist die äußerst hohe Reinigung insbesondere bei dem inneren Teil des Si-SiC-Elementes schwierig, selbst wenn die Reinigungsbehandlung nach dem Kneten durchgeführt wird, oder jeder Behandlungsschritt in einer eine Kontamination vermeidenden Umgebung durchgeführt wird.
Als abgedichteter Behälter wird vorzugsweise ein Behälter verwendet, der keine Durchgangsporen wenigstens in der Dickenrichtung des Materials aufweist, aus dem er besteht. Insbesondere ist ein Behälter bevorzugt, der eine Deckelstruktur aufweist, um den gereinigten Körper des Si-SiC-Elementes einzuführen und herauszunehmen (mit anderen Worten ein Behälter, der ein Fittingteil aufweist).
Der Grund für die Verwendung des porösen Kohlenstoffmaterials ist wie folgt. Wenn der gereinigte Körper des Si-SiC-Elementes und das imprägnierende Silicium innerhalb des abgedichteten Behälters angeordnet sind, wird eine Wärmeimprägnierung bei 1450°C oder höher durchgeführt, so dass die verbleibenden Unreinheiten, selbst wenn sie klein sind, von dem gereinigten Körper verdampft werden. Um zu verhindern, dass der Dampf innerhalb des abgedichteten Behälters verbleibt, ist poröses Material bevorzugt. Da ferner das Material eine gleichmäßige Porenverteilung über den gesamten Behälter hat, um die Verdampfung in allen Teilen zu erlauben und um die stärkere Reinigung zu erleichtern und die Erzeugung von Partikeln zu minimieren, ist das Kohlenstoffmaterial bevorzugt.
Die Porosität ist vorzugsweise auf 7–20 % eingestellt. Bei weniger als 7 % kann die Verdampfung nicht wirksam durchgeführt werden, und es ist schwierig, die Reinheit des Si-SiC-Elementes zu vergrößern. Da die Verunreinigungen klebemäßig in dem Behälter akkumuliert werden, wenn der Imprägnierungsschritt mehrfach bei Verwendung desselben abgedichteten Behälters bei der industriellen Produktion mehrfach durchgeführt wird, wird die Möglichkeit der Kontamination des Si-SiC-Elementes mit solchen Verunreinigungen verstärkt. Wenn die Porosität 20 % überschreitet, ist es schwierig, die Verunreinigungen abzuschirmen, die durch das Material erzeugt werden, aus dem der Heizofenkörper besteht. Die weiter bevorzugte Porosität beträgt 10–15 %.
Ein Mechanismus zum Einführen und Abführen eines inerten Gases wird vorzugsweise vorgesehen. Durch die Struktur, die das inerte Gas innerhalb des Heizofenkörpers führt, kann der Dampf, der den abgedichteten Behälter verlässt, wirksamer ausgegeben werden, ohne in dem Heizofenkörper zurückzubleiben.
Diese Erfindung wird ferner aus einem anderen Gesichtspunkt beschrieben.
Diese Erfindung bezieht sich auf eine Verbesserung eines Si-SiC-Elementes zur Wärmebehandlung von Si-SiC auf Halbleiterbasis, das mit Si imprägniertes SiC aufweist, und die bevorzugte Form des Elementes ist wie folgt.
Insbesondere ist bei diesem Si-SiC-Element zur Wärmebehandlung von Halbleitern der Gehalt an Fe 0,05 ppm oder geringer , wobei der Gehalt an Metallverunreinigungen des Si-SiC-Basismaterials insgesamt an Ni, Cu, Na, Ca, Cr und K 0,1 ppm oder geringer ist, und das Teil wenigstens Kontakt mit einem Halbleiter macht, der eine Oberflächenrauigkeit (Ra) von 0,20 μm oder weniger hat.
Weiter bevorzugt hat dieses Si-SiC-Element zur Wärmebehandlung von Halbleitern auf der Oberfläche des Si-SiC-Basismaterials eine aus einem CVD-SiC gebildete Schicht, wobei der Gehalt an Fe und Na wenigstens in dem Gebiet von 10 μm von der Oberfläche der CVD-SiC-Schicht 300 ppb oder weniger ist.
Ein weiter bevorzugtes Verfahren zur Herstellung dieses Si-SiC-Elementes zur Wärmebehandlung von Halbleitern ist wie folgt.
Insbesondere weist das Verfahren den Schritt des Knetens eines SiC-Pulvers auf, das Metallverunreinigungen von 0,05 ppm oder weniger an Fe und 0,1 ppm oder weniger insgesamt an Ni, Cu, Na, Ca, Cr und K aufweist, unter Verwendung eines Presshilfsmittels; den Pressschritt des Pressens des gekneteten Rohmaterials zu einem Pressling; den Calcinierungsschritt des Calcinierens des Presslings; den Aufreinigungsschritt des Reinigens des calcinierten Körpers; den Imprägnierungsschritt des Imprägnierens des gereinigten Körpers mit Si; und den Bearbeitungsschritt des Bearbeitens des Teils, um das mit Silicium imprägnierte Teil, das zum Kontakt mit einem darauf aufgesetzten Halbieiterwafer vorgesehen ist, auf eine Oberflächenrauigkeit (Ra) von 0,20 μm oder weniger zu bringen.
Der Bearbeitungsschritt wird vorzugsweise unter Verwendung einer Diamantscheibe durchgeführt.
Bei dem Imprägnierungsschritt ist der calcinierte Körper des Elementes in einem abgedichteten Behälter aufgenommen, der innerhalb des Heizofenkörpers vorgesehen ist, um den calcinierten Körper des Elementes mit Si zu imprägnieren.
Ferner wird vorzugsweise nach dem Bearbeitungsschritt ein schichtbildender Schritt für CVD-SiC durchgeführt.
Bei der in dem die CVD-SiC-Schicht bildenden Schritt gebildeten CVD-SiC-Schicht ist der Gehalt an Fe und Na wenigstens im Bereich von 10 μm von der Oberfläche dieser Schicht vorzugsweise auf 300 ppb oder weniger eingestellt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine perspektivische Ansicht eines Si-SiC-Wafer-Boots zur Wärmebehandlung von Halbleitern gemäß dieser Erfindung.
2 ist eine geschnittene Darstellung eines wesentlichen Teils des Si-SiC-Wafer-Boots zur Wärmebehandlung von Halbleitern gemäß 1.
3 ist ein Flussdiagramm zur Herstellung des Si-SiC-Wafer-Boots zur Wärmebehandlung von Halbleitern gemäß dieser Erfindung.
4 ist eine geschnittene Darstellung eines Induktionsheizofens, der für den Imprägnierungsschritt des Herstellverfahrens des Si-SiC-Wafer-Boots zur Wärmebehandlung von Halbleitern gemäß dieser Erfindung verwendet wird.
5 ist eine geschnittene Darstellung eines Susceptors für die Verarbeitung eines einzigen Wafers, der eine modifizierte Ausführung eines Si-SiC-Elementes zur Wärmebehandlung von Halbleitern gemäß dieser Erfindung ist.
6 ist eine geschnittene Darstellung eines wesentlichen Teils eines Wafer-Boots, das eine andere Ausführung des Si-SiC-Elementes zur Wärmebehandlung von Halbleitern gemäß dieser Erfindung ist.
7 ist eine vergrößerte Darstellung des wesentlichen Teils A des Wafer-Boots gemäß 6.
8 ist eine Ansicht, die die innere Konzentrationsverteilung von Fe bei der Schicht in einem Beispiel dieser Erfindung zeigt.
9 ist eine Darstellung, die die innere Konzentrationsverteilung von Na der Schicht in dem Beispiel dieser Erfindung zeigt.
10 ist eine geschnittene Darstellung eines wesentlichen Teils eines herkömmlichen Wafer-Boots.
11 ist eine geschnittene Darstellung, die ein Beispiel eines abgedichteten Behälters zeigt, der bei dem Verfahren gemäß dieser Erfindung verwendet wird.
12 ist eine geschnittene Darstellung, die ein Beispiel eines Heizofens zeigt, der bei dem Verfahren dieser Erfindung verwendet wird.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNG
Das Element zur Wärmebehandlung von Halbleitern gemäß dieser Erfindung wird nun im Detail unter Bezugnahme auf deren bevorzugte Ausführung beschrieben.
Als die Struktur des Elementes zur Wärmebehandlung von Halbleitern gemäß dieser Erfindung sind zwei Ausführungen denkbar.
Die erste Ausführung weist ein Element zur Wärmebehandlung von Halbleitern auf, bei dem ein ultrareines Si-SiC bestehend aus SiC imprägniert mit Si als das Basismaterial des Elementes zur Wärmebehandlung eines Halbleiters verwendet wird, wie etwa als Wafer-Boot oder als Susceptor zur Behandlung eines einzelnen Wafers, und wobei das Teil, das mit dem Halbleiter in Kontakt kommen soll, äußerst eben ist.
Die zweite Ausführung weist ein Element zur Wärmebehandlung eines Halbleiters auf, bei dem ein ultrareines Si-SiC bestehend aus SiC imprägniert mit Si als das Basismaterial des Elementes zur Wärmebehandlung des Halbleiters verwendet wird, wobei das Teil, das mit dem Halbleiter des Elementes in Verbindung kommen soll, äußerst eben ist, und wobei eine CVD-SiC-Schicht auf der Basismaterialfläche einschließlich dieses ebenen Teils gebildet wird.
Ein vertikales Wafer-Boot ist als ein typisches Beispiel der ersten Ausführung des Si-SiC-Elementes zur Wärmebehandlung von Halbleitern gemäß dieser Erfindung nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.
Ein Si-SiC-Wafer-Boot, z.B. ein vertikales Wafer-Boot 1, wird hergestellt, wie in 1 gezeigt, indem eine Bodenplatte 2, eine Strebe 3 und eine Deckplatte 4 gebildet aus einem Si-SiC-Basismaterial zusammengebaut werden.
Die Strebe 3 hat z.B. einen quadratischen Abschnitt und steht vierfach auf der Bodenplatte 2, und ein Aufnahmeteil 6 zur Aufnahme eines Halbleiterwafers W ist auf jeder Strebe 3 gebildet. Die Aufnahmeplatte 6 hat eine Aufnahmenut 5, die in Längsrichtung in einer Zahnkammform gebildet ist, wie in 2 gezeigt.
Das Si-SiC-Wafer-Boot-Basismaterial bestehend aus der Bodenplatte, der Strebe und der Deckplatte hat eine hohe Reinheit mit einem Fe-Gehalt von 0,05 ppm oder weniger und einen Gesamtgehalt an Ni, Cu, Na, Ca, Cr und K von 0,1 ppm oder weniger als Gehalt an metallischen Verunreinigungen.
Das Teil, das mit dem Halbleiterwafer W in Verbindung kommen soll, der z.B. auf das Wafer-Boot 1 geladen wird, ist an seiner Oberfläche 7 des Aufnahmeteils 6 äußerst eben mit einer Oberflächenrauigkeit (Ra) von 0,20 μm oder weniger.
Der Grund, den Fe-Gehalt des Basismaterials auf 0,05 ppm oder weniger einzustellen, und den Gesamtgehalt von typischerweise enthaltenen Metallen auf 0,1 ppm oder weniger, besteht darin, dass verhindert werden soll, dass der Halbleiterwafer W durch Metall kontaminiert wird, selbst wenn keine CVD-SiC-Schicht auf dem Basismaterial bei der Wärmebehandlung des Halbleiterwafers W unter Verwendung des Wafer-Boots 1 gebildet wird.
Wenn der Fe-Gehalt 0,05 ppm überschreitet und der oben erwähnte Gesamtgehalt der anderen enthaltenen Metalle 0,1 ppm überschreitet, wird der Halbleiterwafer W bei der Wärmebehandlung des Halbleiterwafers W unter Verwendung des Wafer-Boots 1 deutlich mit Metall kontaminiert.
Der Grund, die Oberflächenrauigkeit (Ra) des Teils, das mit dem Halbleiterwafer W des Wafer-Boots 1 in Kontakt gelangt, einzustellen, liegt darin, das Auftreten von Versetzungen auf der Oberfläche des Halbleiterwafers W bei der Wärmebehandlung des Halbleiterwafers W unter Verwendung des Wafer-Boots 1 zu verhindern.
Eine Oberflächenrauigkeit (Ra), die 0,20 μm überschreitet, veranlasst die Versetzungen auf der Oberfläche des Halbleiterwafers W bei der Wärmebehandlung des Halbleiterwafers W unter Verwendung des Wafer-Boots 1.
Das Si-SiC-Wafer-Boot 1, das die oben erwähnte Struktur hat, kann gemäß einem Verfahrensablauf hergestellt werden, wie in 3 gezeigt.
Insbesondere umfasst das Herstellverfahren des Wafer-Bords den Knetschritt des Knetens eines SiC-Pulvers mit einem Gesamtgehalt an metallischen Verunreinigungen von 0,2 ppm oder weniger unter Verwendung eines Presshilfsmittels; den Pressschritt beim Pressen des gekneteten Rohmaterials zu einem Bodenplattenpressling 2p, einem Strebenpressling 3p und einem Deckplattenpressling 4p; den Schritt des Bearbeitens des Presslings 2p, 3p 4p; den Schritt des Calcinierens des bearbeiteten Presslings 2p, 3p, 4p; den Reinigungsschritt des Reinigens des calcinierten Presslings 2t, 3t, 4t in einer halogengashaltigen Atmosphäre bei 1900–2000°C; den Klebeschritt des Klebens der sich ergebenden gereinigten Körper 2t, 3t, 4t unter Verwendung eines Klebstoffes; den Imprägnierungsschritt des Imprägnierens des klebemäßig geformten gereinigten Wafer-Boot-Körpers 1t mit Silicium, gefolgt von einem Heizen; den Schritt des Schleifens des Wafer-Boots 1, das mit Silicium imprägniert ist; den Nutenerzeugungsschritt zur Erzeugung einer Vielzahl von Halbleiter-Aufnahmenuten 5 auf der Strebe 3 des Wafer-Boots 1; und den Schritt des Waschens des sich ergebenden Wafer-Boots 1.
Bei dem Knetschritt wird eine Mischung aus feinem Pulveraggregat und grobem Pulveraggregat mit unterschiedlichen durchschnittlichen Partikelgrößen aus einem SiC-Pulver mit einer Gesamtverunreinigung an Metallen von 0,2 ppm oder weniger und äußerst hoher Reinheit als das Startmaterial verwendet, z.B. das 0,05 ppm oder weniger an Fe und 0,1 ppm oder weniger an Gesamtmetallverunreinigungen an Ni, Cu, Na, Ca, Cr und K aufweist, und ein Sinterhilfsmittel oder Presshilfsmittel wie etwa Phenolharz, Acrylharz oder dergleichen wird dem SiC-Pulver beigemischt.
Bei dem Calcinierungsschritt werden die Presslinge 2p, 3p, 4p 2 Stunden unter einer üblichen Bedingung aufgeheizt, z.B. in Argongasatmosphäre bei 1500–2000°C, um calcinierte Körper 2t, 3t, 4t zu erzeugen.
Der gereinigte Wafer-Boot-Körper 1t, der zusammengebaut ist, indem die gereinigten Körper 2t, 3t, 4t miteinander verklebt werden, wird zu dem Siliciumimprägnierschritt übertragen, wie in 4 gezeigt. Bei diesem Siliciumimprägnierschritt wird der calcinierte Wafer-Boot-Körper 1t in einem porösen abgedichteten Behälter 9 aus Kohlenstoff mit einer Porosität von 7–20 %, der innerhalb eines Induktionsheizofenkörpers 8 vorgesehen ist, aufgenommen und saubergehalten. Der gereinigte Wafer-Boot-Körper 1t, der in dem abgedichteten Behälter 9 aufgenommen ist, ist in dem getrennten Zustand von einem geschmolzenen Silicium S platziert, das aus aufgeheiztem und geschmolzenem Polysilicium oberhalb eines Behälters 10 für geschmolzenes Silicium besteht, der das geschmolzene Silicium S enthält, und ein wärmebeständiger Kapillarröhrenkörper 11, von dem ein Ende in das geschmolzene Silicium S eingetaucht und das andere Ende auf dem Wafer-Boot-Pressling 1t befestigt ist, wird verwendet, um den Wafer-Boot-Pressling lt mit dem geschmolzenen Silicium S zu imprägnieren, während eine Induktionsheizspule 12 mit Energie versorgt und bewegt wird. Die Imprägnierung des gereinigten Körpers 1t wird unter Verwendung des abgedichteten Behälters 9 durchgeführt, der innerhalb des Induktionsheizofenkörpers 8 aufgenommen ist, wodurch die Metallkontamination des mit Si imprägnierten Wafer-Bords 1 verhindert werden kann.
In dem Nutenerzeugungsschritt wird das Schneiden unter Verwendung einer Diamantscheibe durchgeführt, um die waferaufnehmenden Aufnahmenuten 5 auf der Strebe 3 des Wafer-Boots 1 zu bilden.
Die Verwendung der Diamantscheibe erlaubt es, die Oberfläche 7 des geschnittenen Aufnahmeteils 6 auf eine Oberflächenrauigkeit von Ra ≤ 0,20 μm zu bringen, was nicht größer als diejenige der CVD-SiC-Oberflächenschicht ist.
Da das ultrareine Basismaterial für das Wafer-Boot 1 verwendet wird und das Teil, das in Kontakt mit dem Halbleiterwafer W gelangt, äußerst eben ist, mit einer Oberflächenrauigkeit von 0,20 μm oder weniger, wie oben beschrieben, wird der Halbleiterwafer W niemals kontaminiert, selbst wenn keine CVD-SiC-Schicht auf der Basismaterialoberfläche gebildet ist, und es wird keine Versetzung verursacht. Da keine CVD-SiC-Schicht gebildet wird, ist ein striktes Waschen zum Entfernen der abgeschiedenen Metallverunreinigungen auf der Oberfläche der SiC-Schicht nicht notwendig.
Zusätzlich zu der obigen Beschreibung im Hinblick auf das Wafer-Boot als das typische Beispiel wird diese Erfindung in Bezug auf einen Susceptor für die Verarbeitung eines einzelnen Wafers beschrieben, wie in 5 als abgewandeltes Beispiel gezeigt.
Ein Susceptor 21 zur Verarbeitung eines einzelnen Wafers ist für einen Wafer mit einem großen Durchmesser geeignet, wie etwa einem Halbleiterwafer mit einem Durchmesser von 300 mm, und ist auf einem scheibenartigen Susceptorkörper 22 und einem vertieften Gehäuseteil 23 gebildet, das auf dem Susceptorkörper 22 vorgesehen ist, um einen Halbleiterwafer W aufzunehmen.
Das Basismaterial zur Bildung des Susceptorkörpers 21 hat einen Fe-Gehalt von 0,05 ppm oder weniger und einen Gesamtgehalt an metallischen Verunreinigungen mit Ni, Cu, Na, Ca, Cr und K von 0,1 ppm oder weniger, und hat auch eine Oberflächenrauigkeit (Ra) von 0,20 μm oder weniger an dem Teil, das in Kontakt mit dem Halbleiterwafer W gelangt, z.B. die Oberfläche 24 des vertieften Gehäuseteils 23.
Der obige Susceptor 21 zur Behandlung eines einzigen Wafers kann in der gleichen Weise wie das oben beschriebene Wafer-Boot als das typische Beispiel hergestellt werden.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein vertikales Wafer-Boot als ein typisches Beispiel der zweiten Ausführung des Si-SiC-Elementes zur Wärmebehandlung von Halbleitern gemäß dieser Erfindung beschrieben.
Das Si-SiC-vertikale Wafer-Boot 31 gemäß der zweiten Ausführung hat die gleiche Form wie das in 1 gezeigte Wafer-Boot gemäß der ersten Ausführung und ist aus einem Si-SiC-Basismaterial gebildet. Das Wafer-Boot 31 wird hergestellt, indem eine Bodenplatte (nicht dargestellt), eine Strebe 32 und eine Deckplatte (nicht dargestellt) bestehend aus dem Si-SiC-Basismaterial wie in 6 gezeigt zusammengebaut werden.
Das Si-SiC-Wafer-Boot-Basismaterial bestehend aus der Bodenplatte, der Strebe 32 und der Deckplatte weist eine ultrahohe Reinheit mit einem Fe-Gehalt von 0,05 ppm oder weniger und einen Gesamtgehalt an metallischen Verunreinigungen an Ni, Cu, Na, Ca, Cr und K von 0,1 ppm oder weniger auf. Ferner ist eine CVD-Schicht 34 einer vorbestimmten Dicke von z.B. 30–100 μm auf der Oberfläche 33 des Basismaterials zur Bildung der Bodenplatte, der Strebe 32 und der Deckplatte wie in 7 gezeigt gebildet, und der Gehalt an Fe und Na wird bei 300 ppb oder weniger in dem Gebiet von wenigstens einer Tiefe t von 10 μm von der Oberfläche 35 der CVD-Schicht 34 ausgehend gehalten.
Der Grund für die Einstellung des Fe-Gehaltes des Basismaterials auf 0,05 ppm oder weniger und des Gesamtgehaltes an anderen typischen enthaltenen Metallen auf 0,1 ppm oder weniger besteht darin, zu verhindern, dass der Halbleiterwafer W mit den metallischen Verunreinigungen, die von der Basis auf die Oberfläche der CVD-SiC-Schicht ausgeschieden sind, bei der Wärmebehandlung des Halbleiterwafers W unter Verwendung des Wafer-Boots 31 kontaminiert wird.
Wenn der Fe-Gehalt 0,05 ppm überschreitet und der Gesamtgehalt an typischerweise enthaltenen Metallen 0,1 ppm überschreitet, setzen sich die metallischen Verunreinigungen auf der Oberfläche der SiC-Schicht ab, selbst wenn die CVD-SiC-Schicht auf der Oberfläche der SiC-Schicht gebildet ist, und der Halbleiterwafer W wird bei der Wärmebehandlung des Halbleiterwafers W mit Metall kontaminiert.
Der Grund für die Einstellung der Oberflächenrauigkeit (Ra) des Teils, das in Kontakt mit dem Halbleiterwafer W auf dem Wafer-Boot 31 gelangt, auf 0,20 μm oder weniger, besteht darin, dass die Oberflächenrauigkeit der CVD-SiC-Schicht wesentlich durch die Oberflächenrauigkeit des Basismaterials beeinflusst wird.
Wenn die Oberflächenrauigkeit (Ra) 0,20 μm überschreitet, überschreitet die Oberflächenrauigkeit (Ra) der CVD-SiC-Schicht auch 0,20 μm, um eine Versetzung auf der Oberfläche des Halbleiterwafers W bei der Wärmebehandlung des Halbleiterwafers W zu verursachen.
Der Grund für die Einstellung des Gehaltes an Fe und Na auf 300 ppb oder weniger in dem Bereich von wenigstens einer Tiefe t von 10 μm von der Oberfläche 35 der CVD-Schicht 34 besteht darin, dass die Diffusion der metallischen Verunreinigungen des Teils, das in Kontakt mit dem Halbleiterwafer W gelangt, minimiert werden kann, so dass die Kontamination des Halbleiterwafers W bei der Wärmebehandlung des Halbleiterwafers W verhindert werden kann.
Wenn der Gehalt an Fe und Na 300 ppb überschreitet, wird der Halbleiterwafer W mit Fe und Na, das in der CVD-Schicht 34 enthalten ist, bei der Wärmebehandlung kontaminiert.
Das Si-SiC-Wafer-Boot 31 gemäß der zweiten Ausführung kann auch gemäß dem in 3 gezeigten Flussdiagramm hergestellt werden, nämlich zu der Herstellung des Si-SiC-Wafer-Boots 1 gemäß der ersten Ausführung.
Auf dem in derselben Weise wie das Wafer-Boot gemäß der ersten Ausführung erzeugten und mit Nuten versehenen Wafer-Boot 31 wird die CVD-Schicht 34, die z.B. eine Dicke von 30 μm–100 μm hat, gemäß einem herkömmlichen CVD-Verfahren erzeugt.
Das Wafer-Boot 31, auf dem die CVD-Schicht gebildet ist, wird gewaschen und vervollständigt.
Da das ultrahochreine Basismaterial für das Wafer-Boot 31 verwendet wird, das mit dem Halbleiterwafer W in Kontakt gelangende Teil äußerst eben ist und auf der Basismaterialoberfläche die CVD-SiC-Schicht wie oben beschrieben gebildet wird, kann die Kontamination des Halbleiterwafers W weiter verhindert werden, und das Auftreten der Versetzung kann gleichfalls unterdrückt werden. Trotz der Bildung der CVD-SiC-Schicht kann die Segregation von Metallverunreinigungen auf der Oberfläche der SiC-Schicht durch Verwendung des ultrahochreinen Basismaterials eliminiert werden, und das strikte Waschen kann unterbleiben.
Als ein abgewandeltes Beispiel der zweiten Ausführung ist ein Susceptor mit einer darauf gebildeten CVD-Schicht für die Behandlung eines einzigen Wafers denkbar.
BEISPIELE 1–6
Die Beispiele 1–6 und eine Mehrzahl von Vergleichsbeispielen werden nachfolgend beschrieben.
[1] Testauswertung von Wafer-Boot-Basismaterial
Der Verunreinigungsgehalt des Wafer-Boot-Basismaterials an Metallen wird gemessen.
(1) Probenherstellung
Beispiel 1: Ein Acrylbinder, der als Presshilfsmittel dient, wurde zu einem ultrahochreinen SiC-Pulver hinzugefügt (gesamte metallische Verunreinigungen von 0,2 ppm oder weniger), mit der durchschnittlichen Partikelgröße und dem metalli schen Verunreinigungsgehalt, wie in Tabelle 1 gezeigt, gefolgt von einem Kneten, um ein Testkompaktteil mit einer Fläche von 2 cm × 2 cm und einer Länge von 30 cm zu erzeugen. Der Pressling wurde bei 1700°C ungefähr 2 Stunden in Argonatmosphäre gebacken (calciniert) und dann bei 1900°C in halogengashaltiger Atmosphäre gereinigt, um ein Teststück zu erzeugen. Der gereinigte Teststückkörper wurde in einem abgedichteten Behälter aus hochreinem Kohlenstoff mit einer Porosität von 13 % platziert, der innerhalb eines Induktionsheizofenkörpers vorgesehen war, um einen imprägnierten Teststückkörper zu erhalten, der mit geschmolzenem Silicium imprägniert war.
Vergleichsbeispiel 1: Ein imprägnierter Teststückkörper wurde auf die gleiche Weise wie oben beschrieben hergestellt, außer dass ein SiC-Pulver verwendet wurde mit der durchschnittlichen Partikelgröße und der in Tabelle 1 gezeigten Metallverunreinigung (Gesamtmenge der metallischen Verunreinigung größer als 0,2 ppm), und dass ein herkömmliches Imprägnierverfahren ohne Verwendung eines abgedichteten Behälters bei dem Imprägnierschritt verwendet wurde.
(2) Messverfahren
Die oben erhaltenen Teststücke von Beispiel 1 und Vergleichsbeispiel 1 wurden teilweise geschnitten, und die Lösungen davon wurden mit Säure extrahiert und einer Messung durch ICP-Emissionsspektralanalyse unterzogen.
(3) Messergebnis
Das Messergebnis ist in Tabelle 2 gezeigt.
Bei Beispiel 1 ist selbst der Fe-Gehalt, der hierbei am höchsten ist, so klein wie 0,02 ppm, und der Gehalt an sämtlichen anderen Metallen ist 0,01 ppm oder weniger, was zeigt, dass das Teststück gemäß Beispiel 1 eine ultrahohe Reinheit besitzt. Andererseits ist der Fe-Gehalt beim Vergleichsbeispiel 1 0,27 ppm, was 13,5 mal so groß wie bei Beispiel 1 ist, und der Gehalt der anderen Metalle ist auch 3–6 mal so groß wie beim Beispiel 1.
[2] Messung der Oberflächenrauigkeit an der Aufnahmenut des Wafer-Boots
Die Oberflächenrauigkeit der Aufnahmenut für den Kontakt mit einem Halbleiterwafer wird gemessen.
(1) Herstellung eines Teststücks
Beispiel 2: Ein Acrylbinder, der als Presshilfsmittel benutzt wird, wurde zu einem ultrahochreinen SiC-Pulver (Gesamtgehalt an metallischen Verunreinigungen von 0,2 ppm oder weniger) hinzugefügt, das eine durchschnittliche Partikelgröße und einen Gehalt an metallischen Verunreinigungen wie in Tabelle 1 aufwies, gefolgt von einem Kneten, um einen Bodenplatten-Pressling, einen Streben-Pressling und einen Deckplatten-Pressling durch Gießen zu erzeugen. Die erhaltenen Presslinge wurden unter Verwendung eines Klebstoffes (erhalten, indem ein Phenolbinder zu einem gemischten Pulver bestehend aus Siliciumcarbidpulver und Kohlenstoffpulver hinzugefügt wurde) miteinander verklebt, um einen Boot-Pressling herzustellen. Der Boot-Pressling wurde bei 1700°C ungefähr 2 Stunden lang unter Argonatmosphäre gebacken (calciniert) und dann bei 1950°C in einer halogengashaltigen Atmosphäre gereinigt, um einen gereinigten Bootkörper zu erhalten. Der gereinigte Bootkörper wurde in einem aus hochreinem Kohlenstoff hergestellten abgedichteten Behälter mit einer Porosität von 15 % platziert, der innerhalb eines Induktionsheizofenkörpers vorgesehen war, um einen imprägnierten Wafer-Boot-Körper zu erhalten, der mit geschmolzenem Silicium bei reduziertem Druck imprägniert war. Der Induktionsheizofenkörper war mit einem Mechanismus zur Zuführung von N₂-Gas, das ein inertes Gas ist, von einer Ofenwand versehen, und zum Ausgeben des N₂-Gases von der anderen Ofenwand mittels einer Vakuumpumpe. Eine Aufnahmenut wurde auf dem imprägnierten Wafer-Boot-Körper unter Verwendung einer Diamantscheibe hergestellt, um ein Wafer-Boot für einen Wafer von 8 Inch zu erzeugen.
Vergleichsbeispiele 2–3: Unter Verwendung eines hochreinen SiC-Pulvers mit einer durchschnittlichen Partikelgröße und einer metallischen Verunreinigung gemäß Tabelle 2 (Gesamtmenge an metallischen Verunreinigungen größer als 0,2 ppm) wurde ein Wafer-Boot für einen Wafer von 8 Inch auf die gleiche Weise wie bei Beispiel 2 [Vergleichsbeispiel 2 (Basismaterial)] hergestellt. Bei dem Siliciumimprägnierungsschritt wurde ein herkömmliches Verfahren zur Siliciumimprägnierung mit einer Induktionsheizung durch eine bewegliche Hochfrequenzspule durchgeführt. Ferner wurde auf dem Wafer-Boot durch CVD [Vergleichsbeispiel 3 (mit Schicht)] eine SiC-Schicht gebildet. Die Reinigungsbehandlung wurde gemäß einem herkömmlichen Verfahren durchgeführt, und die Aufnahmenut wurde unter Verwendung eines herkömmlichen Schneidwerkzeuges gebildet.
(2) Messverfahren
Das Aufnahmeteil, an dem die Aufnahmenut gebildet war, wurde von jedem gemäß oben (1) erhaltenen Beispiel 2 und Vergleichsbeispiel 3 (mit Schicht) ausgeschnitten, und die Oberflächenrauigkeit wurde an der Oberfläche zur Aufnahme eines Halbleiterwafers unter Verwendung einer Oberflächenrauigkeitsmessmaschine gemessen.
(3) Messergebnis
Das Messergebnis ist in Tabelle 3 gezeigt.
Die Oberflächenrauigkeit von Beispiel 2 ist äußerst eben mit 0,12 μm, im Vergleich zu 0,45 μm beim Vergleichsbeispiel 3 (mit Schicht).
[3] Test des Wafer-Boots zur Übertragung von Verunreinigungen
Die Menge der metallischen Verunreinigungen, die während der Wärmebehandlung auf einen Halbleiterwafer unter Verwendung eines Wafer-Boots übertragen wird, wird gemessen.
(1) Probenherstellung
Die Wafer-Boote, die wie oben unter [2](1) [Beispiel 2, Vergleichsbeispiel 2 (Basismaterial), Vergleichsbeispiel 3 (mit Schicht)] erzeugt wurden, wurden vorbereitet.
(2) Messverfahren
Ein Siliciumwafer von 8 Inch wurde auf jedes der Wafer-Boote geladen [Beispiel 2, Vergleichsbeispiel 2 (Basismaterial), Vergleichsbeispiel 3 (mit Schicht)] und wurde bei 1100°C in einer N₂/O₂-Atmosphäre geheizt, um die auf die Siliciumwaferfläche übertragenen Metallverunreinigungen zu messen.
(3) Messergebnis
Das Messergebnis ist in Tabelle 4 gezeigt.
Die übertragene Menge beim Beispiel 2 ist geringer als beim Vergleichsbeispiel 3 (mit Schicht) bezüglich anderer Metalle als Ni und Ca. Beim Vergleich mit Vergleichsbeispiel 2 (Basismaterial), das keine CVD-Schicht hat, ist die übertragene Menge so gering wie ungefähr 1/5–1/2 für sämtliche der Metalle.
[4] Test bezüglich des Auftretens von Versetzungen am Halbleiterwafer durch ein Wafer-Boot
(1) Messverfahren
In drei Positionen wurden auf die oberen, mittigen und unteren Teile gemäß Beispiel 2 und Vergleichsbeispiel 3 (mit Schicht), die wie oben unter [2](1) erhalten wurden, insgesamt drei Siliciumwafer von 8 Inch nacheinander geladen, die Temperatur wurde mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit auf 1200°C angehoben, die Temperatur wurde 1 Stunde lang gehalten, und die Siliciumwafer wurden danach entnommen, um den Zustand des Auftretens von Versetzungen unter Verwendung eines Differenzinterferenzmikroskops zu untersuchen.
(2) Untersuchungsergebnis
Das Untersuchungsergebnis ist in Tabelle 5 gezeigt.
Während eine Menge von Versetzungen bei den Siliciumwafern, die in der Mitte und in dem unteren Teil im Vergleichsbeispiel 3 (mit Schicht) geladen waren, auftreten, tritt keine Versetzung bei dem Siliciumwafer auf, der in irgendeiner Position gemäß Beispiel 2 geladen wurde.
[5] Messung der Metallkontamination von mit Si imprägniertem Basismaterial in Abhängigkeit vom Imprägnierverfahren
(1) Probenherstellung
Zwei Boot-Presslinge wurden auf die gleiche Weise wie unter [2](1) hergestellt, eines wurde mit Si gemäß einem herkömmlichen Si-Imprägnierverfahren unter Verwendung eines abgedichteten Behälters gemäß dieser Erfindung (Vergleichsbeispiel 4) imprägniert, und das andere wurde mit Si gemäß dem Si-Imprägnierverfahren gemäß dieser Erfindung [dasselbe wie oben unter [2](1) beschrieben] imprägniert (Beispiel 3).
Beispiel 4: Die Herstellung wurde auf dieselbe Weise wie beim Beispiel 3 durchgeführt, außer dass die Si-Imprägnierung innerhalb eines hochreinen Kohlenstoffbehälters mit einer Porosität von 0,5 % durchgeführt wurde.
Beispiel 5: Die Herstellung wurde auf dieselbe Weise wie beim Beispiel 3 durchgeführt, außer dass die Si-Imprägnierung innerhalb eines Behälters aus hochreinem Kohlenstoff mit einer Porosität von 30 % durchgeführt wurde.
Aus den mit Si imprägnierten Körpern, die gemäß den betreffenden Verfahren mit Si imprägniert waren, wurden Teststücke ausgeschnitten.
(2) Messverfahren
Jede Probe wurde mittels ICP-Emissionsspektralanalyse gemessen.
(3) Messergebnis
Das Messergebnis ist in Tabelle 6 gezeigt.
Die Metallverunreinigungen des mit Si unter Verwendung der Beispiele 3–5 imprägnierten Basismaterials ist deutlich niedriger als die metallische Verunreinigung des Basismaterials, das unter Verwendung des Vergleichsbeispiels 4 imprägniert wurde.
Es wurde bestätigt, dass sowohl bei Beispiel 4 unter Verwendung des hochreinen Kohlenstoffbehälters mit einer Porosität von 0,5 % als abgedichteten Behälter als auch bei Beispiel 5 unter Verwendung des hochreinen Kohlenstoffbehälters mit einer Porosität von 30 % der Fe-Gehalt etwas höher als bei Beispiel 3 unter Verwendung des hochreinen Kohlenstoffbehälters mit einer Porosität von 15 % war.
[6] Auswertungstest für das Wafer-Boot-Basismaterial
Es wurde die metallische Verunreinigung eines Wafer-Boot-Basismaterials gemessen, das eine darauf gebildete CVD-Schicht aufwies.
(1) Probenherstellung
Beispiel 6: Ein Wafer-Boot zur Wärmebehandlung eines Wafers von 8 Inch mit einem Gehalt an metallischen Verunreinigungen gemäß Tabelle 7 wurde auf dieselbe Weise wie bei dem oben beschriebenen Beispiel 2 hergestellt [2](1). Dieses Basismaterial wurde in einer Atmosphäre platziert, die im Wesentlichen aus Silangas bei 1100°C bestand, um eine SiC-Schicht mittels des CVD-Verfahrens zu erzeugen (Beispiel 6). Bei der Herstellung dieses Wafer-Boots wurde auch eine kleine Probe desselben ultrahochreinen Basismaterials wie das des Wafer-Boots darin platziert, um die CVD-Schicht zu bilden.
Vergleichsbeispiel 5: Ein Wafer-Boot zur Wärmebehandlung von Wafern von 8 Inch, das den in Tabelle 7 gezeigten Gehalt an metallischen Verunreinigungen hatte, wurde auf dieselbe Weise wie das oben beschriebene Vergleichsbeispiel 4 hergestellt. Eine CVD-SiC-Schicht wurde auf diesem Basismaterial in der gleichen Weise wie bei Beispiel 6 (Vergleichsbeispiel 5) gebildet. Bei der Herstellung dieses Wafer-Boots wurde auch eine kleine Probe desselben ultrahchreinen Basismaterials wie das des Wafer-Boots platziert, um die CVD-Schicht zu bilden.
(2) Messverfahren
Unter Verwendung von Beispiel 6 und Vergleichsbeispiel 5, die wie oben unter (1) erhalten wurden, wurde eine Wafer-Auswertung (Halbleiter-Auswertung) wie nachfolgend beschrieben durchgeführt.

1) Nachdem die Wafer-Boote gemäß Beispiel 6 und Vergleichsbeispiel 5 einem ersten Nasswaschen mit HF+H₂O (1:10) unterzogen wurden (leichtes Waschen, um Kontamination von der Handhabung zu eliminieren), wurden Wafer darauf geladen und bei 1100°C in N₂/O₂-Atmosphäre geheizt, und die auf die Waferoberfläche übertragenen Verunreinigungen wurden gemessen.
2) Nach dem ersten Waschen wurde ein zweites Nasswaschen mit der Durchführung einer Säurebehandlung bei 1100°C in O₂ und ein Entfernen der sich ergebenden Oxidschicht, in der die Oberflächenunreinheiten eingefangen waren, mit HF+H₂O durchgeführt, und dann wurde die Wärmebehandlung und die Wafer-Auswertung durchgeführt.
3) Bei der Herstellung des Wafer-Boots gemäß Beispiel 6 und Vergleichsbeispiel 5 wurde die Messung der inneren Verunreinigungen der CVD-Schicht durchgeführt, indem jede Probe, die dazu gleichzeitig hergestellt wurde, gemessen wurde.

(3) Messergebnis

1) Das Messergebnis nach dem ersten Waschen ist in Tabelle 8 gezeigt. Es wurde festgestellt, dass die auf die Waferoberfläche übertragene Menge an metallischen Verunreinigungen für jedes Element bei Beispiel 6 selbst durch das einfache Waschen minimiert werden kann, und dass die Übertragungsmenge relativ gering war, im Vergleich zu Vergleichsbeispiel 5. Insbesondere ist der Unterschied bezüglich der Übertragungsmenge von Fe und Na zwischen den beiden groß.
2) Das Messergebnis nach dem zweiten Waschen ist in Tabelle 9 gezeigt. Es wurde festgestellt, dass die auf die Waferoberfläche übertragene Menge an metallischen Verunreinigungen für jedes Element im Beispiel 6 durch das zweifache Waschen in erheblichem Maße minimiert werden kann, und die Übertragungsmenge war im Vergleich zu Vergleichsbeispiel 5 ziemlich gering. Insbesondere ist der Unterschied bei der Übertragungsmenge von Fe und Na zwischen den beiden groß.
3) Das Messergebnis für die inneren Verunreinigungen der CVD-Schicht ist in den 8 und 9 gezeigt. In Bezug auf Fe und Na, bei denen ein besonderer Unterschied zwischen den Proben der gemessenen Elemente beobachtet wurde, sind die Konzentrationsverteilungen der Innenschicht in den 8 und 9 gezeigt.

Es wurde festgestellt, dass die innere Verteilungskonzentration der Schicht sehr gering bei einem Schichtdickenbereich von 1–5 μm sowohl für Fe als auch Na war, und zwar im Vergleich zum Vergleichsbeispiel.
11 zeigt ein Beispiel des abgedichteten Behälters. Der abgedichtete Behälter 51 hat keine Öffnung, die sich durch die Dickenrichtung des Basismaterials erstreckt, aus dem er besteht. Der Seitenteil des abgedichteten Behälters 51 wird geöffnet, und er ist durch einen Deckel 52 verschließbar. Mit 53 bezeichnet ist das Fittingteil auf dem Deckel 52. Der gereinigte Körper des SIC-Elementes wird durch dieses Teil herausgenommen und eingeführt.
12 zeigt ein Beispiel der Innenstruktur des Heizofens. Der abgedichtete Behälter 51 wird innerhalb eines Ofenkörpers 61 angeordnet, so dass das inerte Gas ausreichend mitgetragen werden kann, wie durch den Pfeil angedeutet. Folglich wird der Dampf, der durch dieses Porenteil des abgedichteten Behälters 51 gelangt, wirksam ausgegeben.
Die Wirkung dieser Erfindung wird weiter beschrieben.
Das Verfahren zum Herstellen eines Si-SiC-Elementes zur Wärmebehandlung von Halbleitern gemäß dieser Erfindung erlaubt es, ein Si-SiC-Element bereitzustellen, das die metallische Kontamination für einen Halbleiter (Wafer), der zu beheizen ist, so weit wie möglich reduziert.
Insbesondere wird der Bearbeitungsschritt des Einstellens der Oberflächenrauigkeit (Ra) des Teils, das in Kontakt mit dem Halbleiterwafer in dem Si-SiC-Element zur Wärmebehandlung des Halbleiters gelangt, auf 0,20 μm oder weniger hinzugefügt, wodurch das Auftreten von Versetzungen bei der Wärmebehandlung eines Halbleiterwafers mit einem großen Durchmesser von 8 Inch oder mehr bei hoher Temperatur so weit wie möglich reduziert werden kann. Tabelle 1: Durchschnittliche Partikelgröße und Metallverunreinigung von Rohmaterialpulver (ppm)

(*1) (*2): Eine grobe Partikelgrößenfraktion mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 40 μm und eine feine Partikelgrößenfraktion mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 10 μm wurden in einem Gewichtsverhältnis von 70:30 gemischt.

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Claims

Verfahren zum Herstellen eines Si-SiC-Teils zur Wärmebehandlung von Halbleitern, das den ersten Schritt des Knetens, unter Verwendung eines Pressmittels, von einem SiC-Pulver aufweist, das eine Metallverunreinigungsmenge von insgesamt 0,2 ppm oder weniger aufweist; den zweiten Schritt des Bildens eines Presslings aus dem gekneteten Rohmaterial; den dritten Schritt des Calcinierens des Presslings; den vierten Schritt des Reinigens des calcinierten Körpers und den fünften Schritt des Imprägnierens des gereinigten Körpers mit Silizium innerhalb eines abgedichteten Behälters, der in einem Heizofenkörper vorgesehen ist.
Verfahren zum Herstellen eines Si-SiC-Teils zur Wärmebehandlung eines Halbleiters nach Anspruch 1, das ferner zusätzlich zu den ersten fünf Schritten den sechsten Schritt des Bearbeitens wenigstens eines Teils, das in Kontakt mit einem Halbleiter gelangt, auf eine Oberflächenrauhigkeit Ra von 0,2 μm oder weniger, aufweist.
Verfahren zum Herstellen eines Si-SiC-Teils zur Wärmebehandlung eines Halbleiters nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der abgedichtete Behälter aus einem porösen Kohlenstoffmaterial mit einer Porosität von 7–20 % gebildet ist.
Verfahren zum Herstellen eines Si-SiC-Teils zur Wärmebehandlung eines Halbleiters nach Anspruch 3, bei dem ein Mechanismus zum Zuführen und Ausgeben eines inerten Gases an dem Heizofenkörper vorgesehen ist.
Verfahren zum Herstellen eines Si-SiC-Teils zur Wärmebehandlung eines Halbleiters nach Anspruch 4, bei dem der Reinigungsschritt durch eine Wärmebehandlung bei einer Temperatur von 1900–2000°C in einer halogengashaltigen Atmosphäre durchgeführt wird.
Verfahren zum Herstellen eines Si-SiC-Teils zur Wärmebehandlung eines Halbleiters nach Anspruch 5, bei dem der Bearbeitungsschritt unter Verwendung einer Diamantscheibe durchgeführt wird.
Verfahren zum Herstellen eines Si-SiC-Teils zur Wärmebehandlung eines Halbleiters nach Anspruch 6, bei dem nach dem Bearbeitungsschritt ein Schritt zur Bildung einer CVD-SiC-Schicht durchgeführt wird.
Verfahren zum Herstellen eines Si-SiC-Teils zur Wärmebehandlung eines Halbleiters nach Anspruch 7, bei dem nach dem Schritt zur Bildung der CVD-SiC-Schicht ein Nasswaschen mit Säure durchgeführt wird.
Verfahren zum Herstellen eines Si-SiC-Teils zur Wärmebehandlung eines Halbleiters nach Anspruch 8, bei dem in einer sauren Hochtemperatur-Atmosphäre nach dem Nasswaschschritt mit Säure eine Wärmebehandlung durchgeführt wird, um auf der Oberfläche eine Siliziumoxidschicht zu bilden, und bei dem die Siliziumoxidschicht dann durch Nasswaschen entfernt wird.