JP2012084683A - 支持体及びウエハ成膜処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ウエハを均一に加熱することができるとともに、低コストで大量生産が可能である支持体、及びこの支持体を用いたウエハ成膜処理方法を提供する。
【解決手段】半導体デバイス製造工程において用いられ、ウエハＷを載置する凹部１０が設けられている上面１ａを有する支持体であって、該支持体は、炭化ケイ素によって形成されており、凹部１０は、平面視において略円形状であるとともに、平面視における前記凹部１０の中心部を中心とした同心円状に設けられた複数の円環状の段によって形成されている底部１０Ｂを有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、半導体デバイス製造工程においてウエハを載置する支持体、及びこの支持体を用いたウエハ成膜処理方法に関する。

一般に、半導体デバイス製造工程のひとつであるウエハ成膜工程において、ウエハを載置するための支持体が用いられている。この時、ウエハに対する加熱やウエハの自重を原因として、ウエハはたわむことがある。ウエハがたわんだ場合においても、ウエハに対する加熱を均一にするために、球面形状に窪む凹部が設けられている支持体が知られている。ウエハは、球面形状に窪む凹部に載置されることにより、均一に加熱される（例えば、特許文献１参照）。

特開平７−３３５５７２号公報

ところで、上述した支持体には次のような問題があった。すなわち、ウエハ成膜工程に用いられる支持体は、耐熱性、高硬度性が求められるために炭化ケイ素によって形成されることが多い。炭化ケイ素は非常に硬度が高い物質であるため、例えば、オスカー式研磨に代表されるレンズ加工法やボールエンドミル加工法などでは、砥石が摩耗してしまうことがある。そのため、球面形状に窪む凹部を精度良く加工することは難しかった。また、型彫放電加工法を用いることも可能であるが、型彫放電加工法は、工具コストの高さと加工時間の長さとが原因で大量生産への適用が難しかった。

そこで、本発明は、底面が球面形状である凹部を有する支持体と同様に、ウエハを均一に加熱することができるとともに、低コストで大量生産が可能となる支持体、及びこの支持体を用いたウエハ成膜処理方法を提供することを目的とする。

まず、本発明の第１の特徴は、半導体デバイス製造工程において用いられ、ウエハ（ウエハＷ）を載置する凹部（凹部１０）が形成されている上面（上面１ａ）を有する支持体（サセプタ１）であって、前記支持体は、炭化ケイ素によって形成されており、前記凹部は、平面視において略円形状であるとともに、平面視における前記凹部の中心部を中心とした同心円状に設けられた複数の円環状の段によって形成されている底部（底部１０Ｂ）を有することを要旨とする。

これによれば、凹部の底部は、同心円状に設けられた複数の円環状の段によって形成されているため、凹部の底部を球面形状とする場合と比べて、標準的な砥石（ダイヤモンド研削石）を用いた加工法によって加工することができる。すなわち、加工が容易であるため、レンズ加工やボールエンドミル加工及び型彫り放電加工を用いる必要がない。その結果、低コストで大量生産が可能な支持体を提供することが可能となる。

本発明の第２の特徴は、第１の特徴に係り、前記底部は、前記凹部の周縁部（周縁段１１Ｓ）から前記凹部の中心部（中心段１１Ｃ）に向かうにつれて前記上面からの深さが深くなることを要旨とする。

これによれば、加工後の底部の形状は、凹部の周縁から中心へ向かうに従って上面からの深さが深くなる形状である。従って、載置されたウエハがたわんだ状態において、ウエハと底部との間隔がウエハ全体に渡って均一となる。その結果、ウエハ成膜工程においてウエハを均一に加熱することが可能となる。

本発明の第３の特徴は、第１または２の特徴に係り、前記凹部の中央では、前記底部が球面形状であることを要旨とする。

本発明の第４の特徴は、ウエハを支持体に載置するウエハ載置工程と、前記ウエハを成膜するウエハ成膜工程とを有するウエハ成膜処理方法であって、前記支持体は、ウエハを載置する凹部が形成されている上面を有するとともに、炭化ケイ素によって形成されており、前記凹部は、平面視において略円形状であるとともに、平面視における前記凹部の中心部を中心とした同心円状に設けられた複数の円環状の段によって形成されている底部を有し、前記底部は、前記凹部の周縁部から前記凹部の中心部に向かうにつれて前記上面からの深さが深くなり、前記複数の円環状の段におけるそれぞれの段は、平面視における前記凹部の中心に近い端部である内周端を有し、ウエハ載置工程において、平面視におけるウエハと重なる段のうち、少なくとも前記上面に最も近い段の内周端にウエハが接触することを要旨とする。

本発明の第５の特徴は、第４の特徴に係り、ウエハ載置工程において、平面視におけるウエハと重なる段のうち、前記上面に最も近い段の内周端にのみウエハが接触することを要旨とする。

本発明の第６の特徴は、第４の特徴に係り、ウエハ載置工程において、平面視におけるウエハと重なる段のうち、複数の段の内周端にウエハが接触することを要旨とする。

本発明の特徴によれば、底面が球面形状である凹部を有する支持体と同様に、ウエハを均一に加熱することができるとともに、低コストで大量生産が可能となる支持体、及びこの支持体を用いたウエハ成膜処理方法を提供することができる。

図１は、本実施形態に係る支持体の平面図である。 図２（ａ）は、図１におけるＡ−Ａ’断面図である。図２（ｂ）は、本実施形態に係る凹部の斜視図である。 図３は、凹部１０の加工方法を模式的に示す図である。 図４（ａ）及び（ｂ）は、ウエハ成膜処理工程において、凹部１０に載置されたウエハの状態を模式的に示す図である。 図５は、実施例に係る凹部２０を示す図である。 図６は、実施例に係る凹部３０を示す図である。 図７は、その他の実施形態に係る凹部を模式的に示す図である。 図８は、その他の実施形態に係る凹部を模式的に示す図である。

本発明に係る空気入りタイヤの実施形態について、図面を参照しながら説明する。具体的には、（１）支持体の構成、（２）凹部の構成、（３）凹部の加工方法、（４）ウエハ成膜処理方法、（５）作用・効果、（６）実施例、（７）その他の実施形態について説明する。

なお、以下の図面の記載において、同一または類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なのものであり、各寸法の比率などは現実のものとは異なることを留意すべきである。従って、具体的な寸法などは以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれる。

また、以後の説明及び図面において、上下方向、左右方向と規定しているが、これらはすべてウエハが支持体に載置された姿勢における方向を示している。

（１）支持体の構成
まず、本実施形態に係る支持体（サセプタ１）の構成について、図１乃至図２を参照して説明する。図１は、本実施形態に係る支持体の平面図である。図２（ａ）は、図１におけるＡ−Ａ’断面図である。図２（ｂ）は、本実施形態に係る凹部の斜視図である。

図１に示すように、サセプタ１は、平面視において略円形状である。また、サセプタ１は、上下方向及び左右方向の断面視において、ウエハが載置される側の面である上面１ａと、上面１ａと反対側の面である下面１ｂとを有している（図２（ａ）参照）。

サセプタ１の上面１ａにはウエハを載置する４つの凹部１０が設けられている。凹部１０は、平面視において略円形状である。ここで、略円形状とは、円形状、楕円形状、一部が直線となる形状を含むことを意味している。

また、平面視における凹部１０の大きさは、凹部１０に載置されるウエハよりも大きく形成されればよく、適宜設定することができる。なお、本実施形態において、サセプタ１は、炭化ケイ素によって形成されている。

（２）凹部の構成
図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、凹部１０は、上面１ａに形成され、下面１ｂに向かって凸となる窪んだ形状を有している。すなわち、凹部１０は、上面１ａと連なり上面１ａから下面１ｂへ向かう方向に延びる壁部１０Ｗと、ウエハが載置される底部１０Ｂとによって形成されている。壁部１０Ｗは、上面１ａと略９０度の角度となるよう形成されている。底部１０Ｂは、同心円状に設けられた複数の円環状の段によって形成されている。すなわち、底部１０Ｂは、段差を有する形状である。具体的には、底部１０Ｂを形成する複数の段のうち、平面視における凹部１０の中心に位置する段（以後の説明において、中心段１１Ｃとする）が最も下面１ｂ側に位置する。また、底部１０Ｂを形成する複数の段のうち、平面視において最も外側に位置する段（以後の説明において周縁段１１Ｓとする）が最も上面１ａ側に位置している。すなわち、底部１０Ｂは、中心段１１Ｃから周縁段１１Ｓに向かって上り階段状に形成されている。

また、図２（ａ）に示すように、サセプタ１の厚さｈｓは、上面１ａから中心段１１Ｃまでの深さｈｃよりも大きい。すなわち、凹部１０は、サセプタ１を貫通することはない。本実施形態においては、底部１０Ｂは、中心段１１Ｃを一段と数えた場合、１０段に形成されている。また、各段の上下方向の段差ｈｄは、０．０１ｍｍ（１０μｍ）以下となるように形成されている。

（３）凹部の加工方法
次に、図３を参照して、凹部１０の加工方法について説明する。図３は、凹部１０の加工方法を模式的に示す図である。

上述したように、凹部１０は、上下方向及び左右方向の断面視において、サセプタ１の上面１ａと略９０度の角度で形成されている壁部１０Ｗと、階段状に形成された底部１０Ｂとによって形成されている。従って、図３に示すように、標準的な研磨治具Ｄによって凹部１０を加工することができる。研磨治具Ｄは、回転体Ｄ１と、回転体Ｄ１の研磨面に取付けた円盤状かつ平坦のダイヤモンド粉集合体Ｄ２とにより構成されている。サセプタ１の凹部１０を加工する場合、回転体Ｄ１を回転させながらダイヤモンド粉集合体Ｄ２を、上面１ａに対して垂直に押し当てることによって加工することができる。

（４）ウエハ成膜処理方法
次に、図面を参照して、ウエハ成膜処理方法について説明する。

ウエハ成膜処理方法のうち、ウエハを成膜するウエハ成膜工程については、熱酸化法、ＣＶＤ法、スパッタリング法などの周知の技術を適宜採用することができるため説明を省略する。ここでは、ウエハＷを凹部１０に載置するウエハ載置工程において、凹部１０に載置されるウエハＷについて説明をする。図４（ａ）及び（ｂ）は、ウエハ載置工程において、凹部１０に載置されたウエハＷの状態を模式的に示す図である。

図４（ａ）に示すウエハ載置工程においては、凹部１０を構成する複数の段のうち、周縁段１１ＳにウエハＷが支持されている。具体的には、周縁段１１Ｓにおいて、平面視における凹部１０の中心に近い端部である内周端１１Ｓｅによって支持されている。すなわち、図４（ａ）に示すウエハ載置工程においては、ウエハＷは、周縁段１１Ｓの内周端１１Ｓｅを除く他の底部１０Ｂとは接触しない。

この場合、ウエハＷと底部１０Ｂとの間隔は、内周端１１Ｓｅ以外の部分においてウエハ全体に渡って略均一となる。従って、ウエハＷを均一に加熱することが可能となり、その結果、ウエハＷの温度ムラを抑制することができる。

また、ウエハ載置工程において、図４（ｂ）のようにウエハＷを載置することも可能である。図４（ｂ）は、中心段１１Ｃを除く全ての段にウエハＷが接触している。具体的には、ウエハＷは、底部１０Ｂを形成するそれぞれの段における内周端によって支持されている。

このように、ウエハＷをそれぞれの段の内周端にのみ接触させることによって、ウエハＷと底部１０Ｂとの接触面積を少なくすることが可能となる。また、それぞれの段の内周端は、平面視において円形状に形成されているため、ウエハＷと内周端とが接触している部分に偏りやばらつきが起こらない。その結果、ウエハＷ全体に渡って均一に加熱することが可能となり、その結果、ウエハＷの温度ムラを抑制することができる。

（５）作用・効果
次に、本実施形態に係るサセプタ１の作用、及び効果について説明する。

本実施形態によれば、サセプタ１は、炭化ケイ素によって形成されており、凹部１０は、平面視において略円形状であるとともに、平面視における凹部１０の中心部を中心とした同心円状に設けられた複数の円環状の段によって形成されている底部１０Ｂを有し、底部１０Ｂは、凹部１０Ｂの周縁段１１Ｓから凹部１０Ｂの中心段１１Ｃに向かうにつれて上面１ａからの深さが深くなるように形成されている。

これによれば、凹部１０の底部１０Ｂは、階段状に形成されているため、凹部１０の底部を球面形状とする場合と比べて、標準的な研削治具Ｄを用いた加工法によって加工することができる。すなわち、加工が容易であるため、レンズ加工やボールエンドミル加工及び型彫り放電加工を用いる必要がない。その結果、低コストで大量生産が可能なサセプタ１を提供することが可能となる。

また、本実施形態のサセプタ１によれば、底部１０Ｂの形状が凹部１０の周縁段１１Ｓから中心段１１Ｃへ向かうにつれて上面１ａからの深さが深くなる形状であり、且つ、底部１０Ｂを形成する各段の上下方向の段差は０．０１ｍｍ以下となるように形成されている。すなわち、各段の上下方向の段差を０．０１ｍｍ以下とすることにより、曲線を直線補間し、球面形状のような底部１０Ｂを形成することができる。その結果、ウエハ成膜工程において、ウエハＷを均一に加熱することが可能となる。

（６）実施例
次に、図面を参照して実施例を具体的に説明する。図５は、実施例に係る凹部２０を示す図である。図６は、実施例に係る凹部３０を示す図である。なお、図５及び６において示されている数値の単位はミリメートルである。

図５に示すサセプタ２は、上下方向の厚さが４ｍｍである。また、サセプタ２に設けられている凹部２０は、直径が１５２ｍｍ、サセプタ２の上面２ａから周縁段２１Ｓまでの上下方向の深さが０．８ｍｍである。図５に示す凹部２０の底部２０Ｂは、１０段に形成されている。底部２０Ｂを形成する各段の上下方向の段差は０．００３ｍｍである。

また、上下方向及び左右方向の断面視において、底部２０Ｂを形成する各段の左右方向の長さＬ（図５においては、２段目を一例としている）は、中心段２１Ｃから周縁段２１Ｓに向かうにつれて短くなるように形成されている。具体的には、図５に示すように、底部２０Ｂを形成する各段の左右方向の長さＬを比較した場合、中心段２１Ｃの長さ２１ＣＬ（平面視における中心段２１Ｃの半径に相当する）は１５ｍｍで最も長く、周縁段２１Ｓの長さ２１ＳＬが最も短く形成されている。

図６に示すサセプタ３は、上下方向の厚さが２ｍｍである。また、サセプタ３に設けられている凹部３０は、直径が１０２ｍｍ、サセプタ３０の上面３ａから周縁段３１Ｓまでの上下方向の深さが０．７ｍｍである。図６に示す凹部３０の底部３０Ｂは、７段に形成されている。底部３０Ｂを形成する各段の上下方向の段差は０．００６ｍｍである。

また、上下方向及び左右方向の断面視において、底部３０Ｂを形成する各段の左右方向の長さＬ（図６においては、２段目を一例としている）は、中心段３１Ｃから周縁段３１Ｓに向かうにつれて短くなるように形成されている。具体的には、図６に示すように、底部３０Ｂを形成する各段の左右方向の長さＬを比較した場合、中心段３１Ｃの長さ３１ＣＬ（平面視における中心段３１Ｃの半径に相当する）は１０ｍｍで最も長く、周縁段３１Ｓの長さ３１ＳＬが最も短く形成されている。

（７）その他の実施形態
上述したように、本発明の実施形態を通じて本発明の内容を開示したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例が明らかとなる。例えば、本発明の実施形態は、次のように変更することができる。

図７に示すように、中心段１１Ｃのみ、下面へ向かって凸となる球面形状であってもよい。中心段１１Ｃが下面１１ｂに向かう方向に凸となる球面形状であるため、ウエハＷがたわんだ場合において、ウエハＷとサセプタ１０との間隔をウエハＷ全体に渡ってより均一にすることができる。また、中心段１１Ｃの加工においては、中心段１１Ｃの直径は凹部１０の直径と比べて小さいため、加工時に用いられるダイヤモンド砥石を球形状のものに取り替えるだけで、球面形状の中心段を加工することができる。

図８に示すように、底部１０Ｂは、周縁段１１Ｓから中心段１１Ｃに向かうにつれて上面１ａからの深さが浅くなるように形成されていてもよい。すなわち、上下方向において、周縁段１１Ｓが最も下面１ｂ側に位置し、周縁段１１Ｓから上面１ａに向かって凸となる形状であってもよい。このように形成された凹部１０においても、底部１０Ｂが階段状に形成されているため、標準的な研削治具を用いた加工法によって容易に加工することができる。その結果、低コストで大量生産が可能なサセプタを提供することが可能となる。さらには、ウエハ成膜工程において、平面視におけるウエハ中心部が上下方向上側にたわむ場合においても、ウエハを均一に加熱することが可能となる。

また、実施形態において、サセプタ１に設けられている凹部は４つであると説明したが、これに限られず１つの凹部が設けられた枚葉式サセプタであってもよい。サセプタ１に設けられる凹部の数は適宜設定することができる。

また、底部１０Ｂの段数は、実施例において説明した７段や１０段に限られず、載置するウエハの大きさや特徴によって適宜設定することができる。

また、実施例において、底部１０Ｂを形成する複数の段における上下方向の段差は、統一されていたがこれに限られない。すなわち、上面からの深さが深くなるにつれて上下方向の段差を大きくすることも可能である。反対に、上面からの深さが深くなるにつれて上下方向の段差を小さくすることも可能である。段差の構成については、載置されるウエハの大きさや特徴によって適宜設定することができる。同様に、各段の左右方向の長さについても適宜設定することができる。

このように、本発明は、ここでは記載していない様々な実施の形態などを含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は、上述の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。

１，２，３…サセプタ、１ａ，２ａ，３ａ…上面、 １ｂ，２ｂ，３ｂ…下面、 １０，２０，３０…凹部、 １０Ｗ…壁部、 １０Ｂ，２０Ｂ，３０Ｂ…底部、 １１Ｃ，２１Ｃ，３１Ｃ…中心段、 １１Ｓ，２１Ｓ，３１Ｓ…周縁段、１１Ｓｅ…内周端、 Ｗ…ウエハ、 Ｄ…研磨治具

Claims (6)

1. 半導体デバイス製造工程において用いられ、ウエハを載置する凹部が形成されている上面を有する支持体であって、
   前記支持体は、炭化ケイ素によって形成されており、
   前記凹部は、平面視において略円形状であるとともに、平面視における前記凹部の中心部を中心とした同心円状に設けられた複数の円環状の段によって形成されている底部を有することを特徴とする支持体。
2. 前記底部は、前記凹部の周縁部から前記凹部の中心部に向かうにつれて前記上面からの深さが深くなることを特徴とする請求項１に記載の支持体。
3. 前記凹部の中央では、
   前記底部が球面形状であることを特徴とする請求項１または２に記載の支持体。
4. ウエハを支持体に載置するウエハ載置工程と、
   前記ウエハを成膜するウエハ成膜工程とを有するウエハ成膜処理方法であって、
   前記支持体は、ウエハを載置する凹部が形成されている上面を有するとともに、炭化ケイ素によって形成されており、
   前記凹部は、平面視において略円形状であるとともに、平面視における前記凹部の中心部を中心とした同心円状に設けられた複数の円環状の段によって形成されている底部を有し、
   前記底部は、前記凹部の周縁部から前記凹部の中心部に向かうにつれて前記上面からの深さが深くなり、
   前記複数の円環状の段におけるそれぞれの段は、平面視における前記凹部の中心に近い端部である内周端を有し、
   ウエハ載置工程において、平面視におけるウエハと重なる段のうち、少なくとも前記上面に最も近い段の内周端にウエハが接触することを特徴とするウエハ成膜処理方法。
5. ウエハ載置工程において、平面視におけるウエハと重なる段のうち、前記上面に最も近い段の内周端にのみウエハが接触することを特徴とする請求項４に記載のウエハ成膜処理方法。
6. ウエハ載置工程において、平面視におけるウエハと重なる段のうち、複数の段の内周端にウエハが接触することを特徴とする請求項４に記載のウエハ成膜処理方法。

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