JP2000119079A - 半導体熱処理用Ｓｉ−ＳｉＣ製部材およびその製造方法 - Google Patents

半導体熱処理用Ｓｉ−ＳｉＣ製部材およびその製造方法

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JP2000119079A
JP2000119079A JP30915998A JP30915998A JP2000119079A JP 2000119079 A JP2000119079 A JP 2000119079A JP 30915998 A JP30915998 A JP 30915998A JP 30915998 A JP30915998 A JP 30915998A JP 2000119079 A JP2000119079 A JP 2000119079A
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semiconductor
heat treatment
wafer
cvd
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Yushi Horiuchi
雄史 堀内
Shigeaki Kuroi
茂明 黒井
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Toshiba Ceramics Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】大口径半導体ウェーハ熱処理用に適し、半導体
ウェーハの汚染がなくスリップを発生させない半導体熱
処理用部材およびその製造方法を提供する。 【解決手段】半導体熱処理用Ｓｉ−ＳｉＣ製ウェーハボ
ート１の基材に金属不純物含有量として、Ｆｅの含有量
が０．０５ｐｐｍ以下、ＮｉとＣｕとＮａとＣａとＣｒ
とＫの合計含有量が０．０５ｐｐｍ以下のものを用い、
かつ半導体ウェーハが接触するウェーハボートの部位７
の表面粗さ（Ｒａ）を０．２０μｍ以下にする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は例えば、シリコン単
結晶ウェーハ等の半導体熱処理用Ｓｉ−ＳｉＣ製部材お
よびその製造方法に係わり、特に半導体の汚染がなくス
リップを発生させない半導体熱処理用部材およびその製
造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、珪素（Ｓｉ）と炭化珪素（Ｓｉ
Ｃ）からなるＳｉ−ＳｉＣ系材質は緻密性、高純度およ
び強度に優れているため、半導体熱処理用の部材等例え
ば半導体熱処理用ウェーハボート（以下、ウェーハボー
トと記す。）に用いられている。
【０００３】しかし、近年半導体デバイスの高集積化が
進み半導体ウェーハ熱処理用ウェーハボートなどの熱処
理用治具に高純度化の要求が厳しくなってきており、こ
のウェーハボートの基材となるＳｉ−ＳｉＣ系材質にも
より高純度化が要求されてきた。
【０００４】従来のＳｉ−ＳｉＣ系材質は高純度基材と
いわれるものでも、金属不純物含有量として、Ｆｅの含
有量が０．２ｐｐｍ以上、ＮｉとＣｕとＮａとＣａとＣ
ｒとＫとの合計含有量が０．２ｐｐｍ以上もあり、上記
高純度化の要求に応えることができなかった。
【０００５】また、高温の酸化拡散工程、比較的低温の
ＬＰ−ＣＶＤ工程いずれにおいても、ウェーハボート基
材から半導体ウェーハへの不純物拡散は避けられない。
【０００６】そこでＣＶＤ−ＳｉＣ膜が、（１）耐熱
性、耐食性に優れる、（２）金属不純物の含有量が極め
て少ない、（３）基材内部の金属等の不純物の半導体ウ
ェーハへの拡散を抑制できる、（４）緻密質で内部気泡
を有さず、高硬度で研磨特性に優れる等の優れた特性を
有するのに着目して、図１０に示すようにＣＶＤ−Ｓｉ
Ｃ膜２１をウェーハボート２２の基材２３の表面２４に
形成し、基材２３に含有される金属不純物の拡散を抑制
し半導体ウェーハＷ１への汚染を防止する方策がとられ
ている。
【０００７】しかし、従来のウェーハボート２２に用い
られるＳｉ−ＳｉＣ基材２３中に含まれる金属不純物濃
度は、上述のようにＦｅが０．２ｐｐｍ以上、他金属不
純物の合計含有量が０．２ｐｐｍ以上もありこのように
基材２２に不純物が多く含有されていると、この基材表
面にＣＶＤ−ＳｉＣ膜を形成する際に不純物がＳｉＣ膜
２１の表面２１ｓにまで高濃度に拡散して存在すること
となり、結果、このウェーハボートに半導体ウェーハＷ
１を載置し、熱処理を行った場合、半導体ウェーハＷ１
が汚染されていた。この不純物の拡散は通常のＳｉＣ膜
のバルク濃度がＦｅで０．０４ｐｐｍ程度と基材２２よ
りも高純度であるが、Ｓｉ−ＳｉＣ基材中に存在する不
純物がＣＶＤ結晶成長中にその先端に偏析し、成長方向
に移動していったものと推定される。
【０００８】従って、従来はこの偏析した金属不純物を
除去するために厳重なふっ酸洗浄等を行っていた。
【０００９】そこでこれらの不都合を解消するため、特
開平６−２０６７１８号公報には、Ｓｉ−ＳｉＣ基材に
ＣＶＤ−ＳｉＣ膜を形成する替わりにこの基材を全く用
いず金属不純物含有量の合計が約５重量ｐｐｍ以下であ
る超高純度の一体の自立式ＣＶＤ−ＳｉＣで形成した高
温半導体加工用器具が開示されている。
【００１０】しかし、この高温半導体加工用器具は基材
を有しないので、機械的強度が弱く、また製造される器
具の形状が限定される問題がある。
【００１１】さらに、ＣＶＤ−ＳｉＣ膜は、その成膜過
程において反応の核が生成されたあとこの核を基に結晶
成長が起こり生成される場合には、合成条件により大き
さや個数は異なるもののＣＶＤ−ＳｉＣ膜の表面には突
起が発生することがある。この場合、自立式ＣＶＤ−Ｓ
ｉＣを得るためには、できるだけ高い強度を得るために
研磨を行わないのが通常である。
【００１２】従って、この場合、例えば８インチ以上の
大口径半導体ウェーハをウェーハボートを用いて１１０
０℃以上の高温で熱処理する場合、この突起が原因とな
り半導体ウェーハに転位（いわゆるスリップ）が起きる
などの問題が生じる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】そこで、大口径半導体
ウェーハ熱処理用に適し半導体ウェーハの汚染がなくス
リップを発生させない半導体熱処理用部材およびその製
造方法が要望されており、本発明は特に大口径半導体ウ
ェーハ熱処理用に適し、半導体ウェーハの汚染がなくス
リップを発生させない半導体熱処理用部材およびその製
造方法を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
になされた本願請求項１の発明は、ＳｉＣにＳｉを含浸
してなるＳｉ−ＳｉＣを基材とする半導体熱処理用Ｓｉ
−ＳｉＣ製部材において、前記基材の金属不純物含有量
として、Ｆｅの含有量が０．０５ｐｐｍ以下、ＮｉとＣ
ｕとＮａとＣａとＣｒとＫとの合計含有量が０．０５ｐ
ｐｍ以下であり、かつ少なくとも半導体が接触する部位
の表面粗さ（Ｒａ）が０．２０μｍ以下であることを特
徴とする半導体熱処理用Ｓｉ−ＳｉＣ製部材であること
を要旨としている。
【００１５】本願請求項２の発明では、上記基材の表面
にＣＶＤ−ＳｉＣ膜を形成したものであって、このＣＶ
Ｄ−ＳｉＣ膜の少なくとも表面から１０μｍの領域のＦ
ｅおよびＮａの含有量が３００ｐｐｂ以下であることを
特徴とする請求項１に記載の半導体熱処理用Ｓｉ−Ｓｉ
Ｃ製部材であることを要旨としている。
【００１６】本願請求項３の発明では、Ｆｅが０．０５
ｐｐｍ以下、かつＮｉ、Ｃｕ、Ｎａ、Ｃａ、Ｃｒ、Ｋの
合計が０．０５ｐｐｍ以下の金属不純物を含有するＳｉ
Ｃ粉末と、成形助剤を混練する混練工程と、この混練原
料から成形体を作る成形工程と、この成形体を仮焼する
仮焼工程と、この仮焼体を純化する純化工程と、この純
化体にＳｉを含浸する含浸工程と、このシリコンが含浸
された部材に搭載される半導体ウェーハが接触する前記
部材の部位の表面粗さ（Ｒａ）を０．２０μｍ以下にす
る加工工程とを有する半導体熱処理用Ｓｉ−ＳｉＣ製部
材の製造方法であることを要旨としている。
【００１７】本願請求項４の発明では、上記加工工程が
ダイヤモンドブレードを用いた加工であることを特徴と
する請求項３に記載の半導体熱処理用Ｓｉ−ＳｉＣ製部
材の製造方法であることを要旨としている。
【００１８】本願請求項５の発明では、上記含浸工程は
部材仮焼体を加熱炉本体内に設けられた密閉容器に収納
し、Ｓｉを部材仮焼体に含浸させことを特徴とする請求
項３または４に記載の半導体熱処理用Ｓｉ−ＳｉＣ製部
材の製造方法であることを要旨としている。
【００１９】本願請求項６の発明では、上記加工工程の
後に、ＣＶＤ−ＳｉＣ膜形成工程を行う請求項３ないし
５のいずれか１項に記載の半導体熱処理用Ｓｉ−ＳｉＣ
製部材の製造方法であることを要旨としている。
【００２０】本願請求項７の発明では、上記ＣＶＤ−Ｓ
ｉＣ膜形成工程により形成されるＣＶＤ−ＳｉＣ膜は、
この膜の少なくとも表面から１０μｍの領域のＦｅおよ
びＮａの含有量が３００ｐｐｂ以下であることを特徴と
する請求項６に記載の半導体熱処理用Ｓｉ−ＳｉＣ製部
材の製造方法であることを要旨としている。
【００２１】
【発明の実施の形態】本発明に係わる半導体熱処理用部
材の実施の形態について説明する。
【００２２】本発明に係わる半導体熱処理用部材の構造
として、２つの実施形態が考えられる。
【００２３】第１の実施形態は、ウェーハボートや枚葉
式サセプタ等の半導体熱処理用部材の基材として、Ｓｉ
ＣにＳｉを含浸した超高純度のＳｉ−ＳｉＣを用い、か
つ半導体が接する部材の部位を極めて平坦にした半導体
熱処理用部材である。
【００２４】第２の実施形態は、半導体熱処理用部材の
基材として、ＳｉＣにＳｉを含浸した超高純度のＳｉ−
ＳｉＣを用い、かつ半導体が接する部材の部位を極めて
平坦にし、さらに、この平坦部位を含む基材表面にＣＶ
Ｄ−ＳｉＣ膜を形成した半導体熱処理用部材である。
【００２５】本発明に係わる半導体熱処理用Ｓｉ−Ｓｉ
Ｃ製部材の第１の実施形態の代表例としての縦型ウェー
ハボートを図面を参照して説明する。
【００２６】図１に示すように、Ｓｉ−ＳｉＣ製ウェー
ハボート例えば縦型ウェーハボート１は、Ｓｉ−ＳｉＣ
の基材から形成された底板２と支柱３と天板４とを組み
立てて構成される。
【００２７】支柱３は断面が例えば正方形形状で底板２
上に４本立設され、各々の支柱３には半導体ウェーハＷ
が搭載されるために支持部６が形成される。支持部６
は、図２に示すように、支持溝５を長手方向に櫛歯状に
形成されている。
【００２８】上記底板、支柱および天板からなるＳｉ−
ＳｉＣ製ウェーハボート基材は金属不純物含有量とし
て、Ｆｅの含有量が０．０５ｐｐｍ以下、一方ＮｉとＣ
ｕとＮａとＣａとＣｒとＫの合計含有量が０．０５ｐｐ
ｍ以下の超高純度のものである。
【００２９】また、搭載される半導体ウェーハＷが接触
するウェーハボート１の部位、例えば支持部６の上表面
７の表面粗さ（Ｒａ）が０．２０μｍ以下と極めて平坦
に形成されている。
【００３０】上記基材のＦｅの含有量を０．０５ｐｐｍ
以下、および代表的含有金属の合計含有量を０．０５ｐ
ｐｍ以下とするのは、ウェーハボート１を用いた半導体
ウェーハＷの熱処理時、ＣＶＤ−ＳｉＣ膜が基材に形成
されていなくとも、半導体ウェーハＷを金属汚染させな
いためである。
【００３１】Ｆｅの含有量が０．０５ｐｐｍを超え、上
述した他の含有金属の合計含有量が０．０５ｐｐｍを超
えるとウェーハボート１を用いた半導体ウェーハＷの熱
処理時、半導体ウェーハＷは著しく金属汚染される。
【００３２】また、半導体ウェーハＷが接触するウェー
ハボート１の部位の表面粗さ（Ｒａ）を０．２０μｍ以
下にするのは、ウェーハボート１を用いた半導体ウェー
ハＷの熱処理時、半導体ウェーハＷ表面にスリップを発
生させないためである。
【００３３】表面粗さ（Ｒａ）が０．２０μｍを超える
と、ウェーハボート１を用いた半導体ウェーハＷの熱処
理時、半導体ウェーハＷ表面にスリップを発生させる。
【００３４】上述のような構造を有するＳｉ−ＳｉＣ製
ウェーハボート１は図３に示すような工程流れにより製
造される。
【００３５】すなわち、ウェーハボートの製造にはＳｉ
Ｃ粉末と成形助剤を混練する混練工程と、この混練原料
を成形し底板成形体２ｐ、支柱成形体３ｐおよび天板成
形体４ｐを作る成形工程と、これらの成形体２ｐ、３
ｐ、４ｐを加工する工程と、この加工された成形体２
ｐ、３ｐ、４ｐを仮焼する工程と、この仮焼された成形
体２ｔ、３ｔ、４ｔを純化する純化工程と、この純化さ
れた純化体２ｔ、３ｔ、４ｔを接着剤を用いて接着する
接着工程と、この接着されて形成されたウェーハボート
純化体１ｔにシリコンを含浸させ加熱する含浸工程と、
このシリコンが含浸されたウェーハボート１を研磨する
工程と、このウェーハボート１の支柱３に複数の半導体
ウェーハ搭載用の支持溝５を形成する溝切り工程と、こ
のウェーハボート１を洗浄する工程とよりなっている。
【００３６】上記混練工程では、超高純度例えばＦｅが
０．０５ｐｐｍ以下、かつＮｉ、Ｃｕ、Ｎａ、Ｃａ、Ｃ
ｒ、Ｋの合計が０．０５ｐｐｍ以下の金属不純物を含有
するＳｉＣ粉末で平均粒径の異なる微粉集合体および粗
粉集合体の混合物を出発原料とし、このＳｉＣ粉末にフ
ェノール樹脂、アクリル系樹脂などの焼結助剤、成形助
剤を混合するものである。
【００３７】上記仮焼工程は常法の条件にて、例えばＡ
ｒガス雰囲気中１５００〜２０００℃で成形体２ｐ、３
ｐ、４ｐを約２時間加熱処理し、仮焼体２ｔ、３ｔ、４
ｔを得る。
【００３８】図４に示すように、これらの純化体２ｔ、
３ｔ、４ｔを接着して組み立てられたウェーハボート純
化体１ｔは、続いてシリコンの含浸工程に移されるが、
このシリコンの含浸工程は、誘導加熱炉本体８内に設け
られ清浄に保たれたカーボン製の密閉容器９にウェーハ
ボート仮焼体１ｔを収納する。この密閉容器９に収納さ
れたウェーハボート純化体１ｔは、ポリシリコンが加
熱、溶融された溶融シリコンＳが入った溶融シリコン槽
１０上方に溶融シリコンＳと離間状態で置き、一端が溶
融シリコンＳ中に没し他端がウェーハボート成形体１ｔ
に取り付けらた耐熱性の毛細管体１１を用いて、溶融シ
リコンＳをウェーハボート成形体１ｔに含浸させる。
【００３９】しかる後誘導加熱コイル１２を付勢し移動
させながらウェーハボート成形体１ｔの含浸を行う。こ
の純化体１ｔの含浸を誘導加熱炉本体８に設けられた上
記密閉容器９を用いて行うことにより、Ｓｉが含浸され
たウェーハボート１は金属に汚染されることがない。
【００４０】溝切り工程では、ダイヤモンドブレードを
用いて切削しウェーハボート１の支柱２にウェーハ支持
用の支持溝５を形成する。
【００４１】ダイヤモンドブレードを用いることで、切
削された支持部６の上表面７はその表面粗さがＲａ≦
０．２０μｍとすることができ、ＣＶＤ−ＳｉＣ膜面よ
りも表面粗さは粗くない。
【００４２】上述のように、ウェーハボート１に超高純
度の基材を用い、半導体ウェーハＷが接触する部位を表
面粗さが０．２０μｍ以下と極めて平坦にしたので、基
材表面にＣＶＤ−ＳｉＣ膜を形成しなくとも、半導体ウ
ェーハＷを汚染することがなく、スリップを発生させる
こともない。また、ＣＶＤ−ＳｉＣ膜を形成しないの
で、ＳｉＣ膜の表面に偏析した金属不純物を除去するた
めの厳重な洗浄を必要としない。
【００４３】上記代表例では、ウェーハボートについて
説明したが、変形例として図５に示すような枚葉式サセ
プタについて説明する。
【００４４】枚葉式サセプタ２１は口径３００ｍｍ半導
体ウェーハのような大口径ウェーハ用に適するもので、
円盤形状のサセプタ本体２２と、このサセプタ本体２２
に設けられ半導体ウェーハＷが収納される収納凹部２３
とで形成されている。
【００４５】前記サセプタ本体２１を形成する基材は、
金属不純物含有量として、Ｆｅの含有量が０．０５ｐｐ
ｍ以下、ＮｉとＣｕとＮａとＣａとＣｒとＫとの合計含
有量が０．０５ｐｐｍ以下であり、かつ半導体ウェーハ
Ｗが接触する部位例えば収納凹部２３の表面２４の表面
粗さ（Ｒａ）が０．２０μｍ以下になっている。
【００４６】なお、上記枚葉式サセプタ２１も、上述し
た代表例のウェーハボートと同様の製造方法により製造
することができる。
【００４７】次に本発明に係わる半導体熱処理用Ｓｉ−
ＳｉＣ製部材の第２の実施形態の代表例としての縦型ウ
ェーハボートを図面を参照して説明する。
【００４８】第２の実施形態のＳｉ−ＳｉＣ製縦型ウェ
ーハボート３１は、図１に示された第１の実施形態のウ
ェーハボートと同様の形状を有し、Ｓｉ−ＳｉＣの基材
から形成されている。ウェーハボート３１は、図６に示
すように、Ｓｉ−ＳｉＣの基材から形成された底板（図
示せず）と支柱３２と天板（図示せず）とを組み立てて
構成される。
【００４９】上記底板、支柱３２および天板からなるＳ
ｉ−ＳｉＣ製ウェーハボート基材は、金属不純物含有量
として、Ｆｅの含有量が０．０５ｐｐｍ以下、一方Ｎｉ
とＣｕとＮａとＣａとＣｒとＫの合計含有量が０．０５
ｐｐｍ以下の超高純度のものである。さらに、図７に示
すように、底板、支柱３２および天板を形成する基材の
表面３３には、所定の厚さ例えば数十〜約１００μｍの
ＣＶＤ膜３４が形成されており、このＣＶＤ膜３４の表
面３５から深さｔが少なくとも１０μｍの領域では、Ｆ
ｅおよびＮａの含有量が３００ｐｐｂ以下に保たれてい
る。
【００５０】上記基材のＦｅの含有量を０．０５ｐｐｍ
以下、および他の代表的含有金属の合計含有量を０．０
５ｐｐｍ以下とするのは、ウェーハボート３１を用いた
半導体ウェーハＷの熱処理時、基材からＣＶＤ−ＳｉＣ
膜の表面に偏析した金属不純物により、半導体ウェーハ
Ｗを金属汚染するのを防止するためである。
【００５１】Ｆｅの含有量が０．０５ｐｐｍを超え、代
表的含有金属の合計含有量が０．０５ｐｐｍを超えると
基材にＣＶＤ−ＳｉＣ膜を形成しても、ＳｉＣ膜の表面
に金属不純物が偏析して、半導体ウェーハＷの熱処理
時、半導体ウェーハＷは金属汚染される。
【００５２】また、半導体ウェーハＷが接触するウェー
ハボート１の部位の表面粗さ（Ｒａ）を０．２０μｍ以
下にするのは、ＣＶＤ−ＳｉＣ膜の表面粗さは基材の表
面粗さに大きな影響を受けるためである。
【００５３】表面粗さ（Ｒａ）が０．２０μｍを超える
と、ＣＶＤ−ＳｉＣ膜の表面粗さ（Ｒａ）も０．２０μ
ｍを超え、半導体ウェーハＷの熱処理時、半導体ウェー
ハＷ表面にスリップを発生させる。
【００５４】ＣＶＤ膜３４の表面３５から深さｔが少な
くとも１０μｍの領域で、ＦｅおよびＮａの含有量を３
００ｐｐｂ以下にするのは、半導体ウェーハＷが接触す
る部位への金属不純物の拡散を少なくすることができ、
半導体ウェーハＷの熱処理時、半導体ウェーハＷを汚染
することがないためである。
【００５５】ＦｅおよびＮａの含有量が３００ｐｐｂを
超えると、半導体ウェーハＷの熱処理時、ＣＶＤ膜３４
に含有されるＦｅおよびＮａにより、半導体ウェーハＷ
は汚染される。
【００５６】第２の実施形態のＳｉ−ＳｉＣ製ウェーハ
ボート３１の製造も、その中間工程（溝切り工程）まで
は、第１の実施形態のＳｉ−ＳｉＣ製ウェーハボート３
１の製造と同様に、図３に示すような工程流れにより製
造される。
【００５７】第１の実施形態のウェーハボートと同様に
製造され溝切りされたウェーハボート３１は、常法のＣ
ＶＤ法により厚さ例えば数十μｍ〜約１００μｍのＣＶ
Ｄ膜３４が形成される。
【００５８】このＣＶＤ膜３４が形成されたウェーハボ
ート３１は洗浄されて完成される。
【００５９】上述のように、ウェーハボート３１に超高
純度の基材を用い、半導体ウェーハＷが接触する部位を
極めて平坦にし、かつ基材表面にＣＶＤ−ＳｉＣ膜を形
成したので、より一層半導体ウェーハＷを汚染すること
がなくなり、スリップを発生も抑制できる。また、ＣＶ
Ｄ−ＳｉＣ膜したにも拘わらず、超高純度の基材を用い
ることにより、ＳｉＣ膜の表面への金属不純物の偏析を
なくし、厳重な洗浄を不必要とした。
【００６０】なお、第２の実施形態の変形例として、枚
葉式サセプタにＣＶＤ膜を形成したものが考えられる。
【００６１】
【実施例】［１］ウェーハボート基材の評価試験 ウェーハボート基材の金属不純物含有量を測定する。
【００６２】（１）試料の作製 実施例：平均粒径および金属不純物含有量が表１のよ
うな超高純度のＳｉＣ粉末に、成形助剤であるアクリル
系バインダーを加えて混練し、鋳込みにより断面が２ｃ
ｍ×２ｃｍ長さが３０ｃｍの試験片成形体を作製した。
この成形体をアルゴン雰囲気中、１７００℃で約２時間
焼成した後適切な純化を行い、試験片を得た。この試験
片純化体を誘導加熱炉本体内に設けられた高純度カーボ
ン製密閉容器を用い、減圧下で溶融シリコンが含浸され
た試験片含浸体を得た。
【００６３】比較例１：平均粒径および金属不純物含
有量が表１のようなＳｉＣ粉末を用い、また含浸工程を
密閉容器を用いない従来の含浸方法を採用することを除
き、その他は実施例と同様の方法で試験片含浸体を得
た。
【００６４】
【表１】 （２）測定方法 上記（１）で得られた実施例および比較例１の試験片か
ら一部を切り出し、酸抽出した溶液をＩＣＰ発光分析法
により測定する。
【００６５】（３）測定結果 測定結果は表２のとおりである。
【００６６】
【表２】 実施例では最も多く含まれるＦｅでも０．０２ｐｐｍで
あり、他金属は全て０．０１ｐｐｍないしそれ以下の値
であり、実施例では極めて超高純度なのがわかる。一
方、比較例１ではＦｅは０．２７ｐｐｍと実施例の１
３．５倍の含有量であり、他の金属も実施例の３〜６倍
含有されている。
【００６７】［２］ウェーハボートの支持溝の表面粗さ
測定 半導体ウェーハが接触する支持溝の表面粗さを測定す
る。
【００６８】（１）試料の作製 実施例：平均粒径および金属不純物含有量が表１のよ
うな超高純度のＳｉＣ粉末に成形助剤であるアクリル系
バインダーを加えて混練し、鋳込みにより底板成形体、
支柱成形体および天板成形体を作製した。
【００６９】これらの成形体をアルゴン雰囲気中、１７
００℃で約２時間焼成し、底板純化体、支持純化体およ
び天板純化体を得た。得られたこれらの純化体を接着剤
（炭化珪素粉末と炭素粉末からなる混合粉末にフェノー
ル系バインダーを加えたもの）を用いて接着してボート
純化体を組み立てた。このボート純化体を誘導加熱炉本
体内の高純度カーボン製密閉容器を用い、減圧下で溶融
シリコンが含有されたウェーハボート含浸体を得た。こ
のウェーハボート含浸体にダイアモンドブレードを用い
て支持溝を形成し８インチウェーハ用のウェーハボート
得た。
【００７０】比較例：平均粒径および金属不純物含有
量が表１のような高純度のＳｉＣ粉末を用い実施例と同
様の方法で８インチウェーハ用のウェーハボートを得た
（比較例２（基材））。但し、シリコン含浸工程は移動
式の高周波コイルにより誘導加熱されたヒータ上でシリ
コンを含浸する従来の方法を用いた。さらにこのウェー
ハボートにＣＶＤによりＳｉＣ膜を形成した（比較例３
（膜付））。但し、純化処理は従来の方法で行い、支持
溝は従来の切削工具を用いて形成した。
【００７１】（２）測定方法 上記（１）で得られた実施例および比較例３（膜付）の
支持溝を形成する支持片を１個切り出し、その半導体ウ
ェーハが支持される表面を表面粗さ測定機により測定し
た。 （３）測定結果 測定結果は表３のとおりである。
【００７２】
【表３】 実施例の表面粗さは０．１２μｍで比較例３（膜付）の
０．４５μｍに比べて１／３と極めて平坦である。
【００７３】［３］ウェーハボートの不純物転写試験 ウェーハボートを用いて熱処理中に半導体ウェーハに転
写される金属不純物量を測定する。
【００７４】（１）試料の作製 ［２］（１）において作製したウェーハボート（実施
例、比較例２（基材）、比較例３（膜付））を用意す
る。
【００７５】（２）測定方法 試料のウェーハボート（実施例、比較例２（基材）、比
較例３（膜付））にそれぞれ８インチのシリコンウェー
ハを１枚搭載し、Ｎ2 ／Ｏ2 雰囲気中、１１００℃で熱
処理を行い、シリコンウェーハ表面に転写される金属不
純物を測定する。
【００７６】（３）測定結果 測定結果は表４のとおりである。
【００７７】
【表４】 実施例はＮｉ、Ｃａ以外の金属では比較例（膜付）より
も転写された量が少ない。また、ＣＶＤ膜がない比較例
（基材）に比べると転写量は全ての金属において少な
く、約１／５〜１／２である。
【００７８】［４］ウェーハボートによる半導体ウェー
ハのスリップ発生試験 （１）測定方法 上記［２］（１）で得られた実施例および比較例３（膜
付）の上部、中央部および下部の３カ所の位置にそれぞ
れ８インチシリコンウェーハを１枚づつ合計３枚搭載
し、１２００℃まで所定の速度で昇温し、１時間この温
度保持した後、シリコンウェーハを取り出し、微分干渉
顕微鏡によりスリップの発生状況を観察した。
【００７９】（２）観察結果 測定結果は表５のとおりである。
【００８０】
【表５】 比較例３（膜付）では中央部および下部に搭載したシリ
コンウェーハに多くのスリップが発生しているが、実施
例にはいずれの位置に搭載したシリコンウェーハにもス
リップは発生していない。
【００８１】［５］含浸方法の違いによるＳｉ含浸基材
の金属汚染測定 （１）試料の作製 上述の［２］（１）同様の方法でボート含浸体を２個作
製し、１個は本発明の如き密閉容器を用いない従来のＳ
ｉ含浸方法によりＳｉを含浸し（従来例）、他の１個は
本発明に係わるＳｉ含浸方法によりＳｉを含浸する（実
施例）。
【００８２】それぞれの方法によりＳｉ含浸されたＳｉ
含浸ボート含浸体から試験片を切り出す。
【００８３】（２）測定方法：各試料をＩＣＰ発光分光
法により測定する。
【００８４】（３）測定結果測定結果は表６のとおりで
ある。
【００８５】
【表６】 実施例を用いてＳｉを含浸した基材の金属不純物含有量
は、従来例を用いて含浸した基材の金属不純物含有量よ
りも著しく少なくなっている。
【００８６】［６］ウェーハボート基材の評価試験 ＣＶＤ膜を形成したウェーハボート基材の金属不純物含
有量を測定する。
【００８７】（１）試料の作製 １）実施例：超高純度ＳｉＣ粉末を出発原料とし、製造
形態中に適切な純化処理を行った後、洗浄な雰囲気の炉
にてＳｉ注入を行い、金属不純物含有量が表７のような
８インチウェーハ熱処理用ウェーハボートを作製した。
次に、この基材を１１００℃中でシラン系ガスを主体と
した雰囲気中に置き、ＣＶＤ法によりＳｉＣ膜を形成さ
せた（実施例２）。なお、このウェーハボート作製の
際、このウェーハボートと同じ超高純度基材の小試料を
置き、ＣＶＤ膜を形成させた。
【００８８】２）比較例：高純度なＳｉＣ粉末を用い、
通常の純化とＳｉ注入により、金属不純物含有量が表７
のような８インチウェーハ熱処理用ウェーハボートを作
製した。この次に、この基材に実施例と同様の方法によ
りＣＶＤ−ＳｉＣ膜を形成させた（比較例４）。なお、
このウェーハボート作製の際、実施例と同様に、ウェー
ハボートと同じ超高純度基材の小試料を置き、ＣＶＤ膜
を形成させた。
【００８９】
【表７】 （２）測定方法 上記（１）で得られた実施例および比較例を用いて、以
下のようなウェーハ評価（半導体的評価）を行った。
【００９０】１）実施例２および比較例４のウェーハボ
ートをＨＦ＋Ｈ2 Ｏ（１：１０）で第１Ｗｅｔ洗浄（ハ
ンドリング汚染を排除するための簡易な洗浄）した後、
ウェーハを搭載してＮ2 ／Ｏ2 雰囲気中、１１００℃に
て熱処理を行い、ウェーハ表面に転写される不純物量を
測定した。
【００９１】２）上記第１洗浄後、さらに、Ｏ2 中に１
１００℃で酸処理を行い、表面不純物をトラップした酸
化膜をＨＦ＋Ｈ2 Ｏで除去する第２Ｗｅｔ洗浄を行い、
熱処理とウェーハ評価を行った。
【００９２】３）実施例２および比較例４のウェーハボ
ートの作製時、同時に作製した各小試料を用いて、ＣＶ
Ｄ膜内の不純物の測定を行った。
【００９３】（３）測定結果 １）第１Ｗｅｔ洗浄測定結果は表８のとおりである。
【００９４】
【表８】 ・簡単な洗浄でも、実施例２は各元素共ウェーハ表面に
転写された金属不純物量は少なく、また、比較例４と比
べても著しく転写量が少ないことがわかった。とりわ
け、Ｆｅ、Ｎａの転写量の差異が両者で大きい。
【００９５】２）第２Ｗｅｔ洗浄測定結果は表９のとお
りである。
【００９６】
【表９】 ・二度の洗浄により、実施例２は各元素共ウェーハ表面
に転写された金属不純物量は極めて少なく、また、比較
例４と比べても著しく転写量が少ないことがわかった。
とりわけ、Ｆｅ、Ｎａの転写量の差異が両者で大きい。
【００９７】３）ＣＶＤ膜内の不純物の測定結果は図８
および図９のとおりである。
【００９８】・測定元素中、両試料間で特に顕著な差異
が見られたＦｅとＮａについて膜内濃度分布を図８およ
び図９に示す。
【００９９】・実施例は膜厚１〜５μｍの範囲におい
て、膜内分布濃度がＦｅ、Ｎａ共に従来例に比べて、著
しく少ないことがわかった。
【０１００】
【発明の効果】本発明に係わる半導体熱処理用Ｓｉ−Ｓ
ｉＣ製部材およびその製造方法は、熱処理用部材基材と
してその含有金属不純物濃度がＣＶＤ−ＳｉＣ膜の含有
金属不純物濃度と同等または以下の基材を用い、かつ搭
載される半導体が接触する熱処理用部材の部位の表面粗
さを０．２０μｍ以下にすることで、ＣＶＤ−ＳｉＣ膜
を形成しない半導体熱処理用Ｓｉ−ＳｉＣ製部材の使用
を可能にした。従って、特に８インチ以上の大口径半導
体ウェーハを熱処理用部材を用いて高温で熱処理しても
半導体ウェーハを汚染させることもなく、スリップを発
生させることもない。
【０１０１】また、ＣＶＤ−ＳｉＣ膜形成を行わない場
合には、大規模な設備と成膜時間を要しないので安価な
半導体熱処理用Ｓｉ−ＳｉＣ製部材およびその製造方法
を提供することができる。
【０１０２】さらに支持溝の切削工程においてダイヤモ
ンドブレードを用いたので半導体ウェーハが接触するウ
ェーハボートの部位の表面粗さ（Ｒａ）を０．２０μｍ
以下にすることができ、スリップ発生の防止に役立たせ
ることができる。
【０１０３】また、含浸工程を加熱炉本体内に設けられ
た密閉容器を用いて行うので、部材の金属汚染を防止す
ることができる。
【０１０４】さらに、熱処理用部材の基材にＣＶＤ−Ｓ
ｉＣ膜の含有金属不純物濃度と同等または以下の基材を
用い、半導体が接触する部位の表面粗さを０．２０μｍ
以下にし、かつ、ＣＶＤ−ＳｉＣ膜を形成し、このＣＶ
Ｄ−ＳｉＣ膜の少なくとも表面から１０μｍの領域のＦ
ｅおよびＮａの含有量を３００ｐｐｂ以下にする場合に
は、半導体が接触する部位をより平坦にすることができ
ると共に、この部位への金属不純物の拡散を少なくする
ことができるので、熱処理により半導体にスリップの発
生がなく、また半導体ウェーハを汚染することのない半
導体熱処理用Ｓｉ−ＳｉＣ製部材を提供することができ
る。
【０１０５】また、超高純度の基材を用いることによ
り、ＣＶＤ−ＳｉＣ膜してもＳｉＣ膜の表面への金属不
純物の偏析をなくすことができて、厳重な洗浄を不必要
とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる半導体熱処理用Ｓｉ−ＳｉＣ製
ウェーハボートの斜視図。
【図２】図１の半導体熱処理用Ｓｉ−ＳｉＣ製ウェーハ
ボートの要部の断面図。
【図３】本発明に係わる半導体熱処理用Ｓｉ−ＳｉＣ製
ウェーハボートの製造工程流れ図。
【図４】本発明に係わる半導体熱処理用Ｓｉ−ＳｉＣ製
ウェーハボートの製造工程の含浸工程に用いられる誘導
加熱炉の断面図。
【図５】本発明に係わる半導体熱処理用Ｓｉ−ＳｉＣ製
部材の変形例の枚葉式サセプタの断面図。
【図６】本発明に係わる半導体熱処理用Ｓｉ−ＳｉＣ製
部材の他の実施形態のウェーハボートの要部断面図。
【図７】図６に示すウェーハボートの要部のＡ部拡大
図。
【図８】本発明の実施例のＦｅの膜内濃度分布の説明
図。
【図９】本発明の実施例のＮａの膜内濃度分布の説明
図。
【図１０】従来のウェーハボートの要部断面図。
【符号の説明】
１ 半導体熱処理用Ｓｉ−ＳｉＣ製ウェーハボート（縦
型ウェーハボート） ２ 底板 ３ 支柱 ４ 天板 ５ 支持溝 ６ 支持部 ７ ウェーハボートの部位（支持部上表面） ８ 誘導加熱炉本体 ９ 密閉容器 １０ 溶融シリコン槽 １１ 毛細管体 １２ 誘導加熱コイル ２１ ＣＶＤ−ＳｉＣ膜 ２２ 熱処理用ウェーハボート ２３ 基材 ２４ 表面 ３１ Ｓｉ−ＳｉＣ製縦型ウェーハボート ３２ 支柱 ３３ 表面 ３４ ＣＶＤ膜 ３５ 表面 Ｗ 半導体ウェーハ ｔ 深さ
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 21/22 ５０１ Ｈ０１Ｌ 21/22 ５０１Ｇ

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ＳｉＣにＳｉを含浸してなるＳｉ−Ｓｉ
    Ｃを基材とする半導体熱処理用Ｓｉ−ＳｉＣ製部材にお
    いて、前記基材の金属不純物含有量として、Ｆｅの含有
    量が０．０５ｐｐｍ以下、ＮｉとＣｕとＮａとＣａとＣ
    ｒとＫとの合計含有量が０．０５ｐｐｍ以下であり、か
    つ少なくとも半導体が接触するの部位の表面粗さ（Ｒ
    ａ）が０．２０μｍ以下であることを特徴とする半導体
    熱処理用Ｓｉ−ＳｉＣ製部材。
  2. 【請求項２】 上記基材の表面にＣＶＤ−ＳｉＣ膜を形
    成したものであって、このＣＶＤ−ＳｉＣ膜の少なくと
    も表面から１０μｍの領域のＦｅおよびＮａの含有量が
    ３００ｐｐｂ以下であることを特徴とする請求項１に記
    載の半導体熱処理用Ｓｉ−ＳｉＣ製部材。
  3. 【請求項３】 Ｆｅが０．０５ｐｐｍ以下、かつＮｉ、
    Ｃｕ、Ｎａ、Ｃａ、Ｃｒ、Ｋの合計が０．０５ｐｐｍ以
    下の金属不純物を含有するＳｉＣ粉末と、成形助剤を混
    練する混練工程と、この混練原料から成形体を作る成形
    工程と、この成形体を仮焼する仮焼工程と、この仮焼体
    を純化する純化工程と、この純化体にＳｉを含浸する含
    浸工程と、このシリコンが含浸された部材に搭載される
    半導体が接触する前記部材の部位の表面粗さ（Ｒａ）を
    ０．２０μｍ以下にする加工工程とを有する半導体熱処
    理用Ｓｉ−ＳｉＣ製部材の製造方法。
  4. 【請求項４】 上記加工工程がダイヤモンドブレードを
    用いた加工であることを特徴とする請求項３に記載の半
    導体熱処理用Ｓｉ−ＳｉＣ製部材の製造方法。
  5. 【請求項５】 上記含浸工程は部材仮焼体を加熱炉本体
    内に設けられた密閉容器に収納し、Ｓｉを部材仮焼体に
    含浸させことを特徴とする請求項３または４に記載の半
    導体熱処理用Ｓｉ−ＳｉＣ製部材の製造方法。
  6. 【請求項６】 上記加工工程の後に、ＣＶＤ−ＳｉＣ膜
    形成工程を行う請求項３ないし５のいずれか１項に記載
    の半導体熱処理用Ｓｉ−ＳｉＣ製部材の製造方法。
  7. 【請求項７】 上記ＣＶＤ−ＳｉＣ膜形成工程により形
    成されるＣＶＤ−ＳｉＣ膜は、この膜の少なくとも表面
    から１０μｍの領域のＦｅおよびＮａの含有量が３００
    ｐｐｂ以下であることを特徴とする請求項６に記載の半
    導体熱処理用Ｓｉ−ＳｉＣ製部材の製造方法。
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