JP2003197722A

JP2003197722A - 半導体ウェーハ熱処理用治具及びこれを用いた熱処理用装置並びに半導体ウェーハ熱処理用治具の製造方法

Info

Publication number: JP2003197722A
Application number: JP2001394757A
Authority: JP
Inventors: Shigeaki Kuroi; 茂明黒井; Atsuo Kitazawa; 厚男北澤; Masahiro Yamaguchi; 昌宏山口; Yushi Horiuchi; 雄史堀内
Original assignee: Toshiba Ceramics Co Ltd
Current assignee: Coorstek KK
Priority date: 2001-12-26
Filing date: 2001-12-26
Publication date: 2003-07-11

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】半導体ウェーハ熱処理用治具のＳｉＣ膜は高平
坦度で凸部がなく、半導体ウェーハと治具の接触面に処
理ガスの回り込みがよくて、リング接触部位で半導体ウ
ェーハに膜厚ムラが発生することがなく、さらに、Ｓｉ
Ｃ−ＣＶＤ膜の表層に純物層が存在しない半導体ウェー
ハ熱処理用治具、及び、治具の製造方法を提供する。【解決手段】半導体ウェーハ熱処理用治具２全体がリン
グ状薄板体からなり、ウェーハ保持面に同心円状に形成
された複数の貫通孔２ｃを有し、この貫通孔開口部面積
の総和は、ウェーハ保持面２ｂの総面積の７０〜９０％
であること、及び、原料粉を完全なリング状薄板体に形
成し、仮焼後周方向に交互に薄板体の表裏面に所定深さ
の凹部を形成した後、金属含浸を行い、その後、表裏面
各々対向面側から凹部に達するまで表面研磨を施し、複
数の貫通孔を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は半導体ウェーハ熱処
理用治具及びこれを用いた熱処理用装置並びに半導体ウ
ェーハ熱処理用治具の製造方法に係わり、特に半導体ウ
ェーハの保持面を改良した半導体ウェーハ熱処理用治具
及びこれを用いた熱処理用装置並びに金属含浸時反りや
クラックが発生しない半導体ウェーハ熱処理用治具の製
造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の製造工程においては、半導
体ウェーハをウェーハボートに載置し、このウェーハボ
ートを熱処理炉に収納し、加熱して熱処理を行ってい
る。

【０００３】半導体ウェーハが載置されるウェーハボー
トは、ウェーハを載置するための多数のスリットを有す
る複数の水平方向に延びる突起部によって、スリットが
形成されている棒形状の支持部材を複数本、縦方向に平
行に立設した構造になっており、半導体ウェーハは半導
体ウェーハの外周部の数点を支持部材のスリットで支持
された状態で、縦型熱処理炉で熱処理される。また、ウ
ェーハボートを形成する素材としては、ＳｉＣ膜を施し
たＳｉ含浸ＳｉＣが主として使用されている。

【０００４】ウェーハボートの支持部材に形成された突
起部で支持された半導体ウェーハは、支持部から自重に
よる応力を受け、さらに熱処理時にはウェーハ面内の温
度差によって熱応力を受ける。

【０００５】これら重畳した応力が半導体ウェーハのシ
リコン結晶のせん断降伏応力値を超えると、半導体ウェ
ーハに結晶転位が生じ、スリップとなり、半導体ウェー
ハの品質を低下させる。

【０００６】半導体ウェーハにスリップを発生させるせ
ん断降伏応力値は高温であるほど小さく、すなわちスリ
ップが発生しやすい。

【０００７】さらに近年、半導体デバイスの高集積化に
伴い、ウェーハ１枚あたりのデバイス収率を上げるた
め、ウェーハの大口径化が進んでおり、このウェーハ径
の増大と共に、ウェーハボートの支持部から受ける応力
が増大し、スリップ転位が発生しやすくなり問題となっ
ている。

【０００８】また、ＣＶＤ法により高温に加熱された半
導体ウェーハの表面にシリコン単結晶を堆積、成長させ
るためのエピタキシャル成長装置においては、バッチ
式、あるいは枚葉式サセプタにはＳｉＣ膜を形成した黒
鉛基材が用いられている。この場合にも上記と同様の問
題が発生している。

【０００９】このような従来の問題点を解決する方策と
して、リング形状のＳｉ−ＳｉＣ複合素材にＳｉＣ膜を
形成したウェーハ熱処理用治具を用い、この治具に半導
体ウェーハを載置し、これを従来のウェーハボートを形
成する段付きの複数本の支柱で支持して、熱処理炉に装
填し、熱処理することが行われていた。

【００１０】しかしながら、従来のウェーハ熱処理用治
具を用いたウェーハボートは、治具のＳｉＣ膜の表面粗
さが、Ｒａが１μｍ以上であるため、凸部を起点として
スリップが発生し、また、図１１に示すように、従来の
リング状治具の製造上の問題点として、予め貫通孔１１
及び切欠部１２が形成されたリング状治具１３、あるい
は、図１２に示すように、予め一側１４にのみ凹部１５
を形成したリング状治具１６におけるＳｉ注入工程等に
おいて反りやクラックが発生していた（図１１太線部が
クラックを示し、図１２（ｂ）が反り状態を示す）。さ
らに、従来の治具は半導体ウェーハと治具の接触面は処
理ガスの回り込みが悪く、リング接触部位で半導体ウェ
ーハに膜厚ムラが発生することが多かった。また、Ｓｉ
Ｃ−ＣＶＤ膜はその表層にＦｅなどの金属不純物が存在
する不純物層が存在し、半導体ウェーハを金属汚染する
問題があった。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】そこで、半導体ウェー
ハ熱処理用治具のＳｉＣ膜は高平坦度で凸部がなく、半
導体ウェーハにスリップが発生せず、半導体ウェーハと
治具の接触面に処理ガスの回り込みがよくて、リング接
触部位で半導体ウェーハに膜厚ムラが発生することがな
く、さらに、ＳｉＣ−ＣＶＤ膜の表層に不純物層が存在
しない半導体ウェーハ熱処理用治具が要望されていた。

【００１２】また、半導体ウェーハ熱処理用治具のＳｉ
Ｃ膜は高平坦度で凸部がなく、半導体ウェーハにスリッ
プが発生せず、半導体ウェーハと治具の接触面に処理ガ
スの回り込みがよくて、リング接触部位で半導体ウェー
ハに膜厚ムラが発生することがなく、さらに、ＳｉＣ−
ＣＶＤ膜の表層に不純物層が存在しない半導体ウェーハ
熱処理用装置が要望されていた。

【００１３】さらに、Ｓｉ注入工程等において反りやク
ラックが発生しない半導体ウェーハ熱処理用治具の製造
方法が要望されていた。

【００１４】本発明は上述した事情を考慮してなされた
もので、半導体ウェーハ熱処理用治具のＳｉＣ膜は高平
坦度で凸部がなく、半導体ウェーハにスリップが発生せ
ず、半導体ウェーハと治具の接触面に処理ガスの回り込
みがよくて、リング接触部位で半導体ウェーハに膜厚ム
ラが発生することがなく、さらに、ＳｉＣ−ＣＶＤ膜の
表層に不純物層が存在しない半導体ウェーハ熱処理用治
具を提供することを目的とする。

【００１５】また、半導体ウェーハ熱処理用治具のＳｉ
Ｃ膜は高平坦度で凸部がなく、半導体ウェーハにスリッ
プが発生せず、半導体ウェーハと治具の接触面に処理ガ
スの回り込みがよくて、リング接触部位で半導体ウェー
ハに膜厚ムラが発生することがなく、さらに、ＳｉＣ−
ＣＶＤ膜の表層に不純物層が存在しない半導体ウェーハ
熱処理用装置を提供することを目的とする。

【００１６】さらに、Ｓｉ注入工程等において反りやク
ラックが発生しない半導体ウェーハ熱処理用治具の製造
方法を提供することを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の１つの態様によれば、半導体ウェーハを処
理する際にウェーハ保持面により半導体ウェーハを保持
する治具において、全体がリング状薄板体からなり、こ
の薄板体のウェーハ保持面に同心円状に形成された複数
の貫通孔を有し、この貫通孔開口部面積の総和は、ウェ
ーハ保持面の総面積の７０〜９０％であることを特徴と
する半導体ウェーハ熱処理用治具が提供される。これに
より、半導体ウェーハを十分に支持でき、かつ、治具の
熱容量を小さくでき、半導体ウェーハにおけるスリップ
の発生が防止される。

【００１８】好適な一例では、上記リング状薄板体のウ
ェーハ保持面の平面度は、５０μｍ以下であり、かつ、
ウェーハ保持面の少なくとも表層３０μｍのＦｅ含有量
は１０^１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下である。これによ
り、治具に基因する半導体ウェーハのスリップの発生が
なく、金属汚染もない。

【００１９】他の好適な一例では、上記リング状薄板体
の内径は、保持する半導体ウェーハの直径の５０〜７５
％であり、また、上記貫通孔は少なくともリング状薄板
体の内径及び外径の中間径部位に形成されており、か
つ、この径方向の最大幅は、前記リング状薄板体の幅の
３０〜６０％である。これにより、治具の強度を十分に
保つことができると共に、処理ガスの流れが十分かつ均
一になり、半導体ウェーハに均一な膜が形成され、ま
た、治具の熱容量を減少させることができて、スリップ
発生が防止される。

【００２０】また、他の好適な一例では、上記リング状
薄板体の少なくとも表面は、ＣＶＤ法により形成された
ＳｉＣ材からなり、そのウェーハ保持面、その裏面及び
これら以外の側壁面の表面粗さは、粗い方から順に前記
側壁面、前記ウェーハ保持面、前記裏面となるように形
成されている。これにより、治具の脱落がなく、処理ガ
スの回り込みがよく、ウェーハ膜厚を均一にすることが
でき、裏面を基準面として、保持面の表面粗さを正確に
測定することができる。

【００２１】また、他の好適な一例では、上記側壁面の
表面粗さＲａは、０．８〜２．０μｍであり、ウェーハ
保持面の表面粗さＲａは、０．１〜０．７μｍであり、
かつ、裏面の表面粗さＲａは、０．０１〜０．０８μｍ
である。

【００２２】また、他の態様によれば、少なくとも水平
方向に延びる突起部を有する半円筒状部材もしくは複数
の棒状部材の前記突起部にリング状薄板体を１つもしく
は縦方向に複数配置するボートと上記リング状薄板体を
具備する半導体ウェーハ熱処理用装置において、前記ボ
ート及び前記リング状薄板体は、少なくとも表面がＣＶ
Ｄ法によるＳｉＣ材からなり、前記リング状薄板体の側
壁面の表面粗さＲａは、０．８〜２．０μｍであり、か
つ、前記円筒状部材もしくは複数の棒状部材各々のリン
グ状薄板体が当接する側壁面部の表面粗さＲａは０．８
〜２．０μｍであることを特徴とする半導体ウェーハ熱
処理用装置が提供される。これにより、半導体ウェーハ
の熱処理時に半導体ウェーハと治具の接触面に処理ガス
の回り込みがよくて、リング接触部位で半導体ウェーハ
に膜厚ムラが発生することがなく、さらに、ＳｉＣ−Ｃ
ＶＤ膜の表層に不純物層が存在しない。

【００２３】好適な一例では、上記リング状薄板体は、
全体がリング形状をなし、そのウェーハ保持面に同心円
状に形成された複数の貫通孔を有し、この貫通孔開口部
面積の総和が、ウェーハ保持面の総面積の７０〜９０％
である。

【００２４】また、他の好適な一例では、上記リング状
薄板体は、そのウェーハ保持面の平面度が５０μｍ以下
であり、かつ、ウェーハ保持面の少なくとも表層３０μ
ｍのＦｅ含有量は１０^１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下であ
る。

【００２５】また、他の好適な一例では、上記リング状
薄板体は、その内径が保持する半導体ウェーハの直径の
５０〜７５％であり、また、上記貫通孔は少なくともリ
ング状薄板体の内径及び外径の中間径部位に形成されて
おり、かつ、この径方向の最大幅は、前記リング状薄板
体の幅の３０〜６０％である。

【００２６】また、他の態様によれば、ウェーハ保持面
を複数の貫通孔が形成されたセラミックス製半導体ウェ
ーハ用治具の製造方法において、原料粉を完全なリング
状薄板体に形成し、仮焼後周方向に交互に薄板体の表裏
面に所定深さの凹部を形成した後、金属含浸を行い、そ
の後、表裏面各々対向面側から前記凹部に達するまで表
面研磨を施し、複数の貫通孔を形成することを特徴とす
る半導体ウェーハ熱処理用治具の製造方法が提供され
る。これにより、半導体ウェーハ熱処理用治具のＳｉＣ
膜は高平坦度で凸部がなく、製造工程時に反りやクラッ
クが発生しない。

【００２７】好適な一例では、上記金属含浸後に薄板体
の一部を切欠する。これにより、製造工程時に反りやク
ラックの発生がなく、薄板体はほぼ馬蹄形状に形成され
る。

【００２８】また、他の好適な一例では、上記複数の貫
通孔が形成された薄板体にＣＶＤ−ＳｉＣ膜を形成し、
このＳｉＣ膜を研磨し、しかる後、保持面をブラストす
る。これにより、平面度を５０μｍ以下、Ｒａ＝０．０
５μｍ以下とし、また、Ｆｅ含有量を１０^１４ａｔｏｍ
ｓ／ｃｍ^３以下にし、さらに、ウェーハ保持面の表面粗
さは裏面の粗さより粗くなる。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係わる半導体ウェ
ーハ熱処理用治具、この半導体ウェーハ熱処理用治具を
用いた熱処理用装置及び上記半導体ウェーハ熱処理用治
具の製造方法の実施の形態について添付図面を参照して
説明する。

【００３０】図１は本発明に係わる半導体ウェーハ熱処
理用装置の斜視図を示す。

【００３１】図１に示すように、本発明に係わる半導体
ウェーハ熱処理用装置１は、半導体ウェーハＳが載置さ
れる本発明に係わる半導体ウェーハ熱処理用治具（以下
単に治具という）２と、この治具２を着脱自在に受ける
支持部材、例えば、ボート３で構成されている。このボ
ート３には、ＳｉＣ材（膜）を施したＳｉ含浸ＳｉＣが
用いられ、円板形状の基台４と、この基台４に開口部５
が形成されるように立設された３本の支柱６、６、６
と、これら支柱６、６、６に設けられた支持部、例え
ば、多数の水平方向に延びる突起部７、７、７と、支柱
６、６、６の安定と支柱６、６、６間の間隔保持のため
に支柱６、６、６の上端に設けられたほぼ馬蹄形状の上
部固定板８で構成されている。

【００３２】上記治具２は、開口部５から挿入され、こ
の支柱６、６、６の各々の突起部７、７、７に載置され
てボート３に着脱に収納、配置される。

【００３３】図２乃至図４に示すように、治具２は、一
部切欠されたリング状（ほぼ馬蹄形状）でその基体をな
す薄板体２ａからなり、外径がＤ１、内径がＤ２に形成
されたウェーハ保持面２ｂを有し、厚さｔであり、ＣＶ
Ｄ法によりＳｉＣ膜を施したＳｉ含浸ＳｉＣの焼結体で
ある。なお、本実施形態における治具２は、例えばウェ
ーハ直径Ｄｓが３００ｍｍの半導体ウェーハＳに用いら
れるもので、その外径はＤ１＝３０１ｍｍ、内径はＤ２
＝２１０ｍｍ、厚さｔ＝２．５ｍｍのリング状薄板体で
ある。

【００３４】上記リング状薄板体のウェーハ保持面２ｂ
には多数の貫通孔２ｃが設けられており、この貫通孔開
口部面積の総和は、ウェーハ保持面２ｂの総面積の７０
〜９０％になっている。これにより、処理ガスの流れが
十分かつ均一になり、半導体ウェーハに均一な膜が形成
され、さらに、治具２の熱容量を減少させることができ
て、半導体ウェーハのスリップの発生を防止することが
できる。総面積が７０％より小さいと、処理ガスの流れ
を十分かつ均一にすることができず半導体ウェーハに均
一な膜を形成させることができず、さらに、治具の熱容
量を減少させることができず、スリップの発生を防止す
ることができない。総面積が９０％より大きいと、治具
の機械的強度が低下し、使用中に破損あるいは変形が生
じ、スリップを発生させる原因となる。

【００３５】また、ウェーハ保持面２ｂは、その平面度
は全面に亘り５０μｍ以下になるよう形成されている。
これにより、半導体ウェーハＳは面で保持されることに
なり、スリップ発生をより防止し得る。平面度が５０μ
ｍより大きいと、点で保持されることになり、スリップ
を発生させる原因となる。さらに、ウェーハ保持面２ｂ
の少なくとも表層３０μｍのＦｅ含有量は１０^１４ａｔ
ｏｍｓ／ｃｍ^３以下である。これにより、半導体ウェー
ハＳへの転移汚染の危険性が少なくなると共に、治具２
のＦｅ基因の破損等の問題をより効果的に回避し得る。

【００３６】上記内径Ｄ２はウェーハ直径Ｄｓの５０〜
７５％、すなわち、Ｄ２＝０．５０Ｄｓ〜０．７５Ｄｓ
に形成されている。これにより、半導体ウェーハＳを十
分に支持でき、また、治具２の熱容量を小さくできるの
で、半導体ウェーハＳにスリップが発生するのを防止で
きる。内径Ｄ２がウェーハ直径Ｄｓの５０％より小さい
（Ｄ２＜０．５０Ｄｓ）と、リング効果が得られず治具
の熱容量により半導体ウェーハにスリップが発生し易
く、また、内径Ｄ２がウェーハ直径Ｄｓの７５％より大
きい（Ｄ２＞０．７５Ｄｓ）と、支持される半導体ウェ
ーハに撓みが生じ、その支持点を起点としてスリップが
発生し易い。

【００３７】また、ウェーハ保持面２ｂには多数の貫通
孔２ｃが設けられており、この貫通孔２ｃは長円形状を
なし外径と内径との中間径Ｄ３（（Ｄ３＝Ｄ１＋Ｄ２）
／２）上に配置されており、貫通孔２ｃの径方向の幅Ｗ
１は、ウェーハ保持面２ｂの幅Ｗ２（Ｗ２＝Ｄ１−Ｄ
２）の３０〜６０％である。これにより、治具２の強度
を十分に保つことができると共に、処理ガスの流れが十
分かつ均一になり、半導体ウェーハＳに均一な膜が形成
され、また、治具２の熱容量を減少させることができ
て、半導体ウェーハＳにスリップが発生するのをより防
止できる。

【００３８】貫通孔２ｃの径方向の幅Ｗ１がウェーハ保
持面２ｂの幅Ｗ２の３０％より小さいと、処理ガスの流
れが不十分かつ不均一になり、半導体ウェーハに均一な
膜を形成できず、また、治具の熱容量を減少させること
ができず、半導体ウェーハにスリップが発生する。

【００３９】貫通孔２ｃの径方向の幅Ｗ１がウェーハ保
持面２ｂの幅Ｗ２の５０％より大きいと、治具の機械的
強度が低下し、使用中に破損あるいは変形が生じ、スリ
ップを発生させる原因となる。

【００４０】さらに、治具２を形成するリング状薄板体
の少なくとも表面は、上記のようにＣＶＤ法により形成
されたＳｉＣ材からなり、そのウェーハ保持面２ｂ、そ
の裏面２ｄ及びこれら以外の側壁面２ｅの表面粗さは、
粗い方から順に側壁面２ｅ、ウェーハ保持面２ｂ、裏面
２ｄとなるように形成されている。

【００４１】例えば、側壁面２ｅの表面粗さＲａは、
０．８〜２．０μｍであり、ウェーハ保持面２ｂの表面
粗さＲａは、０．１〜０．７μｍであり、かつ、裏面２
ｄの表面粗さＲａは、０．０１〜０．０８μｍである。

【００４２】側壁面２ｅの表面粗さＲａは、０．８〜
２．０μｍであり、図５及び図６に示すように、この側
壁面２ｅが接する支柱６の側壁部６ａも表面粗さＲａが
０．８〜２．０μｍであるので、使用時に両者間で滑り
がなく、治具２の脱落がない。また、ウェーハ保持面２
ｂの表面粗さＲａは、０．１〜０．７μｍであり、半導
体ウェーハＳと保持面２ａが密着し過ぎず、処理ガスの
回り込みがよく、ウェーハ膜厚を均一にすることができ
る。さらに、裏面２ｄの表面粗さＲａは、０．０１〜
０．０８μｍであり、この裏面２ｄを基準面として、保
持面２ａの表面粗さを正確に制御することができると共
にウェーハ熱処理用治具２をボート３に配置する際のパ
ーティクル発生を防止することが可能となる。

【００４３】なお、本発明に係わる半導体ウェーハ熱処
理用治具において、リング状とは完全な円環状に限ら
ず、本実施形態のように、円環の一部を切欠きいたほぼ
馬蹄形状のものも含む。また、半導体ウェーハ熱処理用
治具は、治具単独で用いられる場合、あるいは、図７に
示すように、一枚の半導体ウェーハＳＡを載せた治具２
Ａが載置される枚葉式ウェーハボート３Ａ、さらに、図
８に示すように、天板３Ｂａ及び底板３Ｂｂを有し、円
筒の一部を切欠した半円筒体、例えば２分割した半円筒
体３Ｂｃの内壁面に多数の突起部３Ｂｄを設けたボート
３Ｂ、サセプタなどボートとしての支持部材側は如何な
る形態であってもよく、これらの場合において同等の作
用、効果が生じることは言うまでもない。

【００４４】次に本発明に係わる半導体ウェーハ熱処理
用治具の製造方法について説明する。

【００４５】図９に示す本発明に係わる半導体ウェーハ
熱処理用治具の製造方法のフローに沿って、治具の製造
は行われる。例えば、炭化珪素原料粉を混練する（Ｓ
１）。炭化珪素原料粉としては、平均粒径が１５〜３５
μｍの第１炭化珪素粉末を５０〜７５重量部と、平均粒
径が０．５〜２．０μｍの第２炭化珪素粉末を２５〜５
０重量部と、さらに平均粒径が０．０１〜０．１μｍの
炭素質粉末を外割で３〜８重量部とを混合し、これに有
機結合剤を加えて行われる。

【００４６】炭化珪素原料粉を完全なリング状に成形す
る（Ｓ２）。炭化珪素原料粉をラバープレスなどにより
図１０（ａ）及び図１０（ｄ）に示すような薄板円板状
に成形する。

【００４７】仮焼する（Ｓ３）。仮焼は、成形体内に残
存する遊離炭素を燃焼させることなく、次工程における
反応焼結に与らせるために、真空雰囲気又は不活性ガス
雰囲気下６００℃程度で行うことが必要であり、この仮
焼を行うと、仮焼体が形成されて、シリコンを含浸する
際の保形性、安定性が増し、また、仮焼により不純物の
一部も除去されて純度が向上する。

【００４８】凹部を形成する（Ｓ４）。図１０（ｂ）及
び図１０（ｅ）に示すような仮焼体２ａの表裏両面、す
なわち、ウェーハ保持面２ｂ及び裏面２ｄに交互に周方
向に所定深さの凹部２ｇを形成する。

【００４９】金属含浸を行う（Ｓ５）。溶融シリコンに
浸漬し、不活性ガス雰囲気下で、炉内を１６００〜２０
００℃の温度範囲に加熱し反応焼結を行う。これによ
り、毛細管現象により成形体中の気孔に浸透し、シリコ
ンと仮焼体中の炭素とが反応する。この反応により成形
体の気孔中で炭化ケイ素が生成し、気孔を埋め多孔質体
中の気孔がより小さく、かさ密度が大きくなり、全体の
強度が向上することになる。シリコンと炭素との反応
は、１４２０〜２０００℃程度で起こるので、焼結は、
１６００〜２０００℃の温度範囲で行われ、１６００〜
１９００℃の範囲で行うことが好ましい。上記金属含浸
工程は、薄板体２ａのウェーハ保持面２ｂ、裏面２ｄに
交互に凹部２ｇは形成されているが、未だ貫通孔が形成
されていない状態で金属含浸と反応焼結が行われるの
で、従来のように薄板体の貫通孔を起点とするクラック
が入ることがない。また、従来にように薄板体の一側に
のみ凹部が形成されているのと異なり、薄板体２ａのウ
ェーハ保持面２ｂ、裏面２ｄに交互に凹部２ｇは形成さ
れており、さらに、薄板体２ａは完全なリング状である
ので、金属含浸後の薄板体２ａが反ることがない。

【００５０】研磨、貫通孔形成する（Ｓ６）。シリコン
が含浸され反応焼結された薄板体２ａのウェーハ保持面
２ｂ、裏面２ｄの各々対向面側から凹部２ｇに達するま
で表面研磨を施し、図１０（ｃ）及び図１０（ｆ）に示
すような複数の貫通孔２ｃを形成する。さらに、一部切
り欠いてほぼ馬蹄形状にする。本実施形態のように、一
部切欠してほぼ馬蹄形状にしてもよく、また、薄板体の
厚さ、ウェーハ保持面の幅の寸法などを考慮して切欠部
を設けず、完全なリング形状であってもよい。

【００５１】ＣＶＤ法によりＳｉＣ膜を形成する（Ｓ
７）。貫通孔２ｃ、切欠部が形成され金属が含浸された
薄板体２ａにＣＶＤ法によりＳｉＣ膜を形成する。

【００５２】ＳｉＣ膜を研磨する（Ｓ８）。これによ
り、ウェーハ保持面の平面度を５０μｍ以下、Ｒａ＝
０．０５μｍ以下とし、使用時半導体ウェーハのスリッ
プの発生を低減することができる。また、ＳｉＣ膜表層
を機械加工することにより不純物層を除去、特にＦｅ含
有量を１０^１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下にすることがで
きる。

【００５３】保持面をブラストする（Ｓ９）。ＳｉＣ膜
が形成された後研磨された保持面２ａをサンドブラスト
する。ブラスト粉には石英ガラスを用い、ブラスト後、
ＨＦ洗浄することにより、ブラスト粉により半導体ウェ
ーハＳが汚染されるのを防止する。ブラストにより、ウ
ェーハ保持面２ｂの表面粗さＲａは、０．１〜０．７μ
ｍになる。

【００５４】また、本発明に係わる半導体ウェーハ及び
半導体ウェーハ熱処理用治具を用いた半導体ウェーハの
熱処理方法について説明する。

【００５５】半導体ウェーハＳを熱処理する場合には、
図１に示すように、半導体ウェーハＳを本発明に係わる
治具２に同心円状に載置し、しかる後、この半導体ウェ
ーハＳが載置された治具２を開口部５から挿入して、突
起部７、７、７に多数載置し、ボート３に収納する。こ
の多数の治具２が収納されたボート３を熱処理炉（図示
せず）に装填し、熱処理炉を加熱して、半導体ウェーハ
Ｓを熱処理する。

【００５６】この熱処理工程において、治具２の内径Ｄ
２はウェーハ直径Ｄｓの５０〜７５％に形成されてお
り、半導体ウェーハＳを十分に支持でき、また、治具２
の熱容量を小さくできるので、半導体ウェーハＳにスリ
ップが発生するのを防止できる。

【００５７】多数の貫通孔２ｃは長円形状をなし外径と
内径との中間径Ｄ３上に配置されており、貫通孔２ｃの
径方向の幅Ｗ１は、ウェーハ保持面２ｂの幅Ｗ２の３０
〜６０％であり、治具２の強度を十分に保つことができ
ると共に、処理ガスの流れが十分かつ均一になり、半導
体ウェーハに均一な膜が形成され、また、治具２の熱容
量を減少させることができて、半導体ウェーハＳのスリ
ップの発生を防止することができる。

【００５８】また、ウェーハ保持面２ｂは、その平面度
は全面に亘り５０μｍ以下になるよう形成されている。
これにより、半導体ウェーハＳは面で保持されることに
なり、スリップが発生することがない。

【００５９】さらに、ウェーハ保持面２ｂの少なくとも
表層３０μｍのＦｅ含有量は１０^１ ^４ａｔｏｍｓ／ｃｍ
^３以下である。これにより、半導体ウェーハＳへの転移
汚染の危険性が少なくなると共に、治具２のＦｅ基因の
破損等の問題をより効果的に回避し得る。

【００６０】また、側壁面２ｅの表面粗さＲａは、０．
８〜２．０μｍであり、側壁面２ｅが接する側壁部６ａ
も同じ表面粗さであるので、両者間で滑りがなく、治具
２の脱落がない。

【００６１】さらに、ウェーハ保持面２ｂの表面粗さＲ
ａは、０．１〜０．７μｍであり、半導体ウェーハＳと
保持面２ａが密着し過ぎず、処理ガスの回り込みがよ
く、ウェーハ膜厚を均一にすることができる。

【００６２】

【発明の効果】本発明に係わる半導体ウェーハ熱処理用
治具によれば、処理ガスの流れが十分かつ均一になり、
半導体ウェーハに均一な膜が形成され、また、治具の熱
容量を減少させることができて、半導体ウェーハのスリ
ップの発生を防止することができ、さらに、半導体ウェ
ーハは面で保持されることになり、スリップ発生をより
防止でき、半導体ウェーハへの転移汚染の危険性が少な
くなると共に、治具のＦｅ基因の破損等の問題をより効
果的に回避し得る。

【００６３】また、本発明に係わる半導体ウェーハ熱処
理用装置によれば、半導体ウェーハに均一な膜が形成さ
れ、半導体ウェーハのスリップの発生を防止することが
でき、また、スリップ発生をより防止でき、半導体ウェ
ーハへの転移汚染の危険性が少なくなると共に、治具Ｆ
ｅ基因の破損等の問題をより効果的に回避し得る。

【００６４】また、本発明に係わる半導体ウェーハ熱処
理用治具の製造方法によれば、半導体ウェーハ熱処理用
治具のＳｉＣ膜は高平坦度で凸部がなく、クラックや反
りが発生しない半導体ウェーハ熱処理用治具の製造方法
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる半導体ウェーハ熱処理用装置の
斜視図。

【図２】本発明に係わる半導体ウェーハ熱処理用治具の
平面図。

【図３】図２のＡ−Ａ線に沿う断面図。

【図４】図２のＢ−Ｂ線に沿う断面図。

【図５】本発明に係わる半導体ウェーハ熱処理用治具の
組込み状態を示す半導体ウェーハ熱処理用装置の斜視
図。

【図６】本発明に係わる半導体ウェーハ熱処理用治具の
組込み状態を示す半導体ウェーハ熱処理用装置の断面
図。

【図７】本発明に係わる半導体ウェーハ熱処理用装置の
他の実施形態を示す半導体ウェーハ熱処理用装置の断面
図。

【図８】本発明に係わる半導体ウェーハ熱処理用装置の
他の実施形態を示す半導体ウェーハ熱処理用装置の断面
図。

【図９】本発明に係わる半導体ウェーハ熱処理用治具の
製造フロー図。

【図１０】（ａ）乃至（ｆ）は本発明に係わる半導体ウ
ェーハ熱処理用治具の製造状態を示す平面図及び断面
図。

【図１１】従来の半導体ウェーハ熱処理用治具の製造状
態を示す平面図。

【図１２】（ａ），（ｂ）はそれぞれ従来の半導体ウェ
ーハ熱処理用治具の製造状態を示す平面図及び断面図。

【符号の説明】

１半導体ウェーハ熱処理用装置２半導体ウェーハ熱処理用治具２ａ薄板体２ｂウェーハ保持面２ｃ貫通孔２ｄ裏面２ｅ側壁面２ｇ凹部３ボート４基台５開口部６支柱６ａ側壁部７突起部８上部固定板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者山口昌宏山形県西置賜郡小国町大字小国町378番地東芝セラミックス株式会社小国事業所内 (72)発明者堀内雄史山形県西置賜郡小国町大字小国町378番地東芝セラミックス株式会社小国事業所内Ｆターム(参考） 5F031 CA02 HA02 HA03 HA10 HA62 HA63 HA64 PA11 PA18 PA30 5F045 AA03 AA06 AB02 DP19 DQ05 EM02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体ウェーハを処理する際にウェーハ
保持面により半導体ウェーハを保持する治具において、
全体がリング状薄板体からなり、この薄板体のウェーハ
保持面に同心円状に形成された複数の貫通孔を有し、こ
の貫通孔開口部面積の総和は、ウェーハ保持面の総面積
の７０〜９０％であることを特徴とする半導体ウェーハ
熱処理用治具。
【請求項２】上記リング状薄板体のウェーハ保持面の
平面度は、５０μｍ以下であり、かつ、ウェーハ保持面
の少なくとも表層３０μｍのＦｅ含有量は１０^１４ａｔ
ｏｍｓ／ｃｍ^３以下であることを特徴とする請求項１に
記載の半導体ウェーハ熱処理用治具。
【請求項３】上記リング状薄板体の内径は、保持する
半導体ウェーハの直径の５０〜７５％であり、また、上
記貫通孔は少なくともリング状薄板体の内径及び外径の
中間径部位に形成されており、かつ、この径方向の最大
幅は、前記リング状薄板体の幅の３０〜６０％であるこ
とを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体ウェーハ
熱処理用治具。
【請求項４】上記リング状薄板体の少なくとも表面
は、ＣＶＤ法により形成されたＳｉＣ材からなり、その
ウェーハ保持面、その裏面及びこれら以外の側壁面の表
面粗さは、粗い方から順に前記側壁面、前記ウェーハ保
持面、前記裏面となるように形成されていることを特徴
とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の半導体ウ
ェーハ熱処理用治具。
【請求項５】上記側壁面の表面粗さＲａは、０．８〜
２．０μｍであり、ウェーハ保持面の表面粗さＲａは、
０．１〜０．７μｍであり、かつ、裏面の表面粗さＲａ
は、０．０１〜０．０８μｍであることを特徴とする請
求項４に記載の半導体ウェーハ熱処理用治具。
【請求項６】少なくとも水平方向に延びる突起部を有
する半円筒状部材もしくは複数の棒状部材の前記突起部
にリング状薄板体を１つもしくは縦方向に複数配置する
ボートと上記リング状薄板体を具備する半導体ウェーハ
熱処理用装置において、前記ボート及び前記リング状薄
板体は、少なくとも表面がＣＶＤ法によるＳｉＣ材から
なり、前記リング状薄板体の側壁面の表面粗さＲａは、
０．８〜２．０μｍであり、かつ、前記円筒状部材もし
くは複数の棒状部材各々のリング状薄板体が当接する側
壁面部の表面粗さＲａは０．８〜２．０μｍであること
を特徴とする半導体ウェーハ熱処理用装置。
【請求項７】上記リング状薄板体は、全体がリング形
状をなし、そのウェーハ保持面に同心円状に形成された
複数の貫通孔を有し、この貫通孔開口部面積の総和が、
ウェーハ保持面の総面積の７０〜９０％であることを特
徴とする請求項６に記載の半導体ウェーハ熱処理用装
置。
【請求項８】上記リング状薄板体は、そのウェーハ保
持面の平面度が５０μｍ以下であり、かつ、ウェーハ保
持面の少なくとも表層３０μｍのＦｅ含有量は１０^１４
ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３以下であることを特徴とする請求項
６又は７に記載の半導体ウェーハ熱処理用装置。
【請求項９】上記リング状薄板体は、その内径が保持
する半導体ウェーハの直径の５０〜７５％であり、ま
た、上記貫通孔は少なくともリング状薄板体の内径及び
外径の中間径部位に形成されており、かつ、この径方向
の最大幅は、前記リング状薄板体の幅の３０〜６０％で
あることを特徴とする請求項６乃至８のいずれか１項に
記載の半導体ウェーハ熱処理用装置。
【請求項１０】ウェーハ保持面を複数の貫通孔が形成
されたセラミックス製半導体ウェーハ用治具の製造方法
において、原料粉を完全なリング状薄板体に形成し、仮
焼後周方向に交互に薄板体の表裏面に所定深さの凹部を
形成した後、金属含浸を行い、その後、表裏面各々対向
面側から前記凹部に達するまで表面研磨を施し、複数の
貫通孔を形成することを特徴とする半導体ウェーハ熱処
理用治具の製造方法。
【請求項１１】上記金属含浸後に薄板体の一部を切欠
することを特徴とする請求項１０に記載の半導体ウェー
ハ熱処理用治具の製造方法。
【請求項１２】上記複数の貫通孔が形成された薄板体
にＣＶＤ−ＳｉＣ膜を形成し、このＳｉＣ膜を研磨し、
しかる後、保持面をブラストすることを特徴とする請求
項１０又は１１に記載の半導体ウェーハ熱処理用治具の
製造方法。