JP2002313888A - 半導体用治具 - Google Patents

半導体用治具

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JP2002313888A
JP2002313888A JP2001110066A JP2001110066A JP2002313888A JP 2002313888 A JP2002313888 A JP 2002313888A JP 2001110066 A JP2001110066 A JP 2001110066A JP 2001110066 A JP2001110066 A JP 2001110066A JP 2002313888 A JP2002313888 A JP 2002313888A
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JP
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jig
semiconductor
wafer
cvd
free carbon
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Tadashi Noro
匡志 野呂
Takashi Takagi
俊 高木
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Ibiden Co Ltd
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Ibiden Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ウエハの処理品質を高めることができる,半
導体用治具を提供すること。 【解決手段】 ウエハの熱処理に用いられ,頂面12に
は,ウエハを載置する凹所となるウエハポケット10が
設けてあり,半導体用治具は遊離炭素を含むCVD法に
より生成させた炭化珪素主体の材料より構成されてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【技術分野】本発明は,CVD法により生成させた炭化
珪素(以降,CVD−SiCと省略表記する)よりな
り,エピタキシャル成長工程をはじめとする,主として
半導体デバイスの製造プロセスにおいてウエハを熱処理
する際に用いられるサセプタ等の半導体用治具に関す
る。
【0002】
【従来技術】半導体デバイスの製造プロセス中におい
て,エピタキシャル成長工程,CVD工程,アニール工
程等のウエハに熱処理を施す各種の熱処理工程がある。
エピタキシャル成長工程は,基材となるウエハ上に半導
体結晶を成長させるプロセスで,シリコン半導体よりな
るデバイス製造の場合には,ウエハ上にシリコン単結晶
膜を析出成長させる。上記エピタキシャル成長工程にお
いてウエハはサセプタ等の半導体用治具に載置される。
上記半導体用治具の構成材料としては,高純度黒鉛材の
表面を高純度の炭化珪素で被覆した材料が従来より広く
用いられていた。また,上記CVD工程,アニール工程
等の各種熱処理工程においても同様の半導体用治具が用
いられていた。
【0003】ところが,黒鉛材の表面に炭化珪素を被覆
して構成した半導体用治具は,炭化珪素と黒鉛材との物
性値(熱膨張率)が異なるため,熱処理工程途中で熱応
力による炭化珪素膜の剥離やクラックが発生し,使用不
能となる場合があった。また,炭化珪素の被膜厚みは5
0〜200μm程度と薄く,腐食性の強い雰囲気下で熱
処理工程を行なう場合は,炭化珪素被膜にピンホールが
発生し,そこから黒鉛材中の不純物が放出されてしまう
という問題があった。
【0004】更に,コストダウンを目的としたウエハの
処理サイクル向上のため,半導体用治具の熱容量を低減
することが考えられている。これについて,半導体用治
具の厚みを薄くすることが検討されているが,黒鉛材を
基材とする場合,強度面を鑑みて,厚みを所定の値より
薄くすることは困難であった。
【0005】このため,CVD−SiCより構成した半
導体用治具が提案されている。CVD−SiCは,CV
Dプロセスを利用して製作した半導体用治具で,非常に
緻密な炭素組織をもっており,硬度が高い。そのため,
強度的に強く,単なる黒鉛材を用いた半導体用治具より
も,より厚みを薄く,熱容量を小さくすることができ
る。
【0006】
【解決しようとする課題】しかしながら,CVD−Si
Cよりなる半導体用治具には次のような問題がある。C
VD−SiC製の半導体用治具において,CVD−Si
Cの性質上,熱処理の際に熱源として用いるキセノンラ
ンプの光が,半導体用治具を透過して,ウエハに到達す
るおそれがある。
【0007】また,半導体用治具のウエハポケットは機
械加工により形成するため,ウエハポケット内の載置面
にはカッターマークよりなる凹凸が多数存在する。従っ
て,上記凹凸によってキセノンランプの光の透過量にバ
ラツキが発生し,ウエハの処理品質が大きく低下した
り,処理の歩留率が低下することがあった。もちろん半
導体用治具を肉厚とすれば上記問題は回避できるが,半
導体用治具の熱容量が大となって,熱がウエハに届き難
くなるため,この方法は好ましくない。
【0008】本発明は,かかる従来の問題点に鑑みてな
されたもので,ウエハの処理品質及び処理効率を高める
ことができる,半導体用治具を提供しようとするもので
ある。
【0009】
【課題の解決手段】請求項1に記載の発明は,半導体プ
ロセスにおいて,ウエハの熱処理に用いられる半導体用
治具であって,上記半導体用治具の頂面には,ウエハを
載置する凹所となるウエハポケットが設けてあり,ま
た,上記半導体用治具の一部または全部は,遊離炭素を
含むCVD法により生成させた炭化珪素を主体とした材
料により構成されていることを特徴とする半導体用治具
にある。
【0010】次に,本発明の作用効果につき説明する。
後述する図3に示すように半導体用治具にウエハを載置
して,半導体用治具の頂面及び頂面の反対の底面からラ
ンプ加熱した場合について考える。本発明にかかる半導
体用治具は遊離炭素を含むCVD−SiCを主体とした
材料により構成される。通常のCVD−SiCはランプ
加熱時のランプの光をある程度透過させるが,遊離炭素
が存在することで上記材料は遮光性を獲得する。
【0011】そのため,本発明にかかる半導体用治具に
おいてランプ加熱時の光は遮断され,熱だけをウエハポ
ケットに伝導させることができる。よって,ウエハポケ
ットに形成された凹凸が光によってウエハに転写される
ことを防止でき,ウエハの処理品質を高めて,処理の歩
留率を高めることができる。更に,本発明によれば,急
速加熱可能なランプ加熱を利用できる半導体用治具を得
られるため,ウエハに対する処理効率を高めることもで
きる。また,CVD−SiCは高強度なので耐久性に優
れ,また高熱伝導性であり,速やかにウエハを加熱する
ことができる。
【0012】以上,本発明によれば,ウエハの処理品質
及び処理効率を高めることができる,半導体用治具を提
供することができる。
【0013】次に,請求項2記載の発明のように,少な
くともウエハポケットを覆う箇所は遊離炭素を含むCV
D法により生成させた炭化珪素を主体とした材料により
構成されていることが好ましい。
【0014】少なくともウエハポケットを覆う箇所を遊
離炭素を含むCVD−SiCとした場合も,上述と同様
にランプ加熱時の光を遮断し,熱だけをウエハポケット
に伝導させることができる。よって,ウエハの処理品質
を高めて,処理の歩留まり率を高めることができる。ま
た,急速加熱可能なランプ加熱を利用できる半導体用治
具を得られるため,ウエハに対する処理効率を高めるこ
ともできる。また,CVD−SiCは高強度なので耐久
性に優れ,また高熱伝導性であり,速やかにウエハを加
熱することができる。
【0015】本発明にかかる半導体用治具は,後述する
エピタキシャル成長(実施形態例参照)の他,CVD工
程やアニール工程等のウエハの熱処理工程に用いること
ができる。
【0016】次に,請求項3に記載の発明のように,上
記遊離炭素を含むCVD法により生成させた炭化珪素を
主体とした材料は,材料全体(100wt%)における
遊離炭素の含有率が0.01〜20.00wt%である
ことが好ましい。これにより,遮光性に優れ,高強度で
耐久性に優れ,高熱伝導性で容易にウエハを加熱するこ
とが可能な優れた半導体用治具を手に入れることができ
る。上記遊離炭素の含有率が0.01wt%未満である
場合,遮光性が低いことから,ランプ加熱における光の
遮断が困難となり,ウエハの処理品質が低下するおそれ
がある。また,20.00wt%を越えた場合,CVD
−SiCの強度が低下し,熱伝導率が低下するおそれが
ある。
【0017】次に,請求項4記載の発明のように,上記
半導体用治具は,波長400〜800nmの光に対して
50%以上不透過であることが好ましい。急速加熱が可
能となる熱源は処理時間の短縮に多いに有効であり,こ
のような熱源としてキセノンランプがある。半導体用治
具そのものが上述の範囲の波長に対して50%以上不透
過であるため,キセノンランプを熱源として用いた際
に,半導体用治具を介して該キセノンランプから発した
光がウエハポケットまで透過することを遮断することが
できる。
【0018】なお,キセノンランプはキセノンの中での
放電発光を利用する放電灯の一種で,分光分布は連続ス
ペクトルの部分が多く,自然昼光に似たスペクトルを示
す光を放つ。更に,点光源に近い明るい光源であり,点
灯と同時に安定に発光する特性を持つ。このため,加熱
のオン/オフ制御が容易で,処理時間の短縮に多いに有
効である。
【0019】波長が400〜800nmの光に対して5
0%未満不透過である場合,ウエハの処理品質が低下す
るおそれがある。もちろん100%不透過,つまり半導
体用治具によって,キセノンランプの光が全く透過しな
いことが最も好ましい。ランプの光が全く透過しなくと
も,ランプにより半導体用治具が加熱され,熱が半導体
用治具を介してウエハに伝導するため,問題なく熱処理
を行なうことができる。
【0020】更に,上述したごとく,キセノンランプは
自然昼光に近い光を発するため,可視光線領域の波長が
遮断できれば,本発明にかかる遮光層として十分な効果
を得ることができる。
【0021】
【発明の実施の形態】実施形態例 本発明の実施形態例にかかる半導体用治具につき,図1
〜図4を用いて説明する。図1に示すように,本例は,
半導体プロセスにおいて,ウエハの熱処理に用いられる
半導体用治具1であって,上記半導体用治具1の頂面1
2には,ウエハを載置する凹所となるウエハポケット1
0が設けてある。そして,上記半導体用治具1は遊離炭
素を含むCVD法により生成させた炭化珪素を主体とす
る材料により構成されている。
【0022】本例の半導体用治具1について詳細に説明
する。図1に示すごとく,本例の半導体用治具1は円板
体である。頂面12には円形のウエハポケット10が設
けてある。ウエハポケット10における載置面101と
は,ウエハ2をウエハポケット10に載置した際にウエ
ハ1と接触する面をさしている。この載置面101は後
述するごとくウエハポケット10が機械加工で作成され
ているため,平均として1〜10μm程度の凹凸を持っ
ている。なお,同図における符号11は底面である。
【0023】次に,上記半導体用治具1の製造方法につ
いて説明する。CVD装置内に黒鉛材料を基材としてセ
ットして,温度1350℃,真空度26664.4Pa
(200Torr)の条件下,反応ガスとしてメチルク
ロロシラン及びメタンガスを,キャリアガスとして水素
を供給した。なお,炭素源としてのメタンの混合割合は
15%(体積)である。
【0024】この結果,メチルクロロシラン及びメタン
が分解して,よりCリッチなCVD−SiC層が基材に
積層し,その組成は,遊離炭素の含有率が10wt%で
あるCVD−SiC板を得た。最後にCVD−SiC板
の頂面をダイヤモンド砥石を用いて機械加工し,ウエハ
2のウエハポケット10を設けて,半導体用治具1を得
た。なお,機械加工により形成されたウエハポケット1
0の全表面にはカッターマーク(加工に用いた刃の跡)
が存在した。
【0025】次に,本例の半導体用治具1を使用する際
の加熱方法について説明する。図3に示すごとく,ウエ
ハ2を加熱するために半導体用治具1の上下には,円周
上に熱源であるキセノンランプ31を配置する。
【0026】そして,本例に示した半導体用治具1を上
記加熱方法により加熱して,実際に8インチ(20.3
2cm)径のシリコンのウエハ2にエピタキシャル成長
処理を施したところ,ウエハ2の表面に形成された単結
晶のシリコン膜の厚みバラツキが1%以下となった。ま
た,比較のためにSiリッチなCVD−SiC(遊離炭
素の含有率が25wt%)よりなる半導体用治具(図示
略)を用いて,同様のエピタキシャル成長処理を行った
ところ,ウエハ2の表面に形成された単結晶シリコン膜
の厚みバラツキが8%となった。
【0027】次に,本例の作用効果について説明する。
図3に示す加熱方法で半導体用治具1を用いてウエハ2
に加熱処理を行なう際には,半導体用治具1の頂面12
や底面11からランプ加熱を施すが,この時,底面11
から熱は通るが光は遊離炭素を含むCVD−SiC主体
の材料を殆どを透過することができず,ウエハポケット
10に対し光が達しない。
【0028】そのため,ランプ加熱時にウエハポケット
10の,特に載置面101にある凹凸をウエハ2に転写
され難くすることができる。よって,ウエハ2の処理品
質を高くすることができる。更に,急速加熱可能なラン
プ加熱を利用できる半導体用治具1を得られるため,ウ
エハ2に対する処理効率を高めることもできる。
【0029】以上,本例によれば,ウエハの処理品質及
び処理効率を高めることができる,半導体用治具を提供
することができる。
【0030】また,図4に示すごとく,半導体用治具1
のウエハポケット10の下面側で,底面11からウエハ
ポケット10に至る箇所を遊離炭素含むCVD−SiC
主体の材料で構成した場合も,上記と同様の効果を得る
ことができる。
【0031】
【発明の効果】上述のごとく,本発明によれば,ウエハ
の処理品質を高めることができる,半導体用治具を提供
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施形態例における,半導体用治具の断面説明
図。
【図2】実施形態例における,半導体用治具の斜視図。
【図3】実施形態例における,CVD反応装置の説明
図。
【図4】実施形態例における,ウエハポケットの下面側
がCリッチなCVD−SiCで構成された半導体用治具
の断面説明図。
【符号の説明】
1...半導体用治具, 10...ウエハポケット, 12...頂面, 2...ウエハ,
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5F031 CA02 HA02 HA03 HA12 MA28 5F045 AB02 AB06 AC01 AC08 AD17 AE25 AF02 AF03 BB02 EK12 EK14 EM02 EM09 GH08

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体プロセスにおいて,ウエハの熱処
    理に用いられる半導体用治具であって,上記半導体用治
    具の頂面には,ウエハを載置する凹所となるウエハポケ
    ットが設けてあり,また,上記半導体用治具の一部また
    は全部は,遊離炭素を含むCVD法により生成させた炭
    化珪素を主体とした材料により構成されていることを特
    徴とする半導体用治具。
  2. 【請求項2】 請求項1において,少なくともウエハポ
    ケットを覆う箇所は遊離炭素を含むCVD法により生成
    させた炭化珪素を主体とした材料により構成されている
    ことを特徴とする半導体用治具。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2において,上記遊離炭素
    を含むCVD法により生成させた炭化珪素を主体とした
    材料は,材料全体(100wt%)における遊離炭素の
    含有率が0.01〜20.00wt%であることを特徴
    とする半導体用治具。
  4. 【請求項4】 請求項1〜3のいずれか一項において,
    上記半導体用治具は,波長400〜800nmの光に対
    して50%以上不透過であることを特徴とする半導体用
    治具。
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