JP2018107383A - 縦型ウエハボート - Google Patents
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Abstract
【課題】複数のSiCウエハを保持する縦型のウエハボートにおいて、ウエハ面内の膜厚均一性、及び高さ方向に複数保持されたウエハ間の膜厚均一性を向上することのできる縦型ウエハボートを提供する。【解決手段】支柱4は、熱伝導率の異なる第1の炭化珪素層5と第2の炭化珪素層6とを少なくとも含む複数の炭化珪素層が径方向に積層され、支持溝4aにおいて、手前側にSiCウエハWに接する前記第2の炭化珪素層が配され、奥側に前記第1の炭化珪素層が配され、前記第2の炭化珪素層の熱伝導率は、前記第1の炭化珪素層の熱伝導率よりも高い。【選択図】図2
Description
本発明は、縦型ウエハボートに関し、特にSiC(炭化珪素)ウエハを高温熱処理する際に用いられる、縦型ウエハボートに関する。
SiCパワーデバイスの製造においては、被処理基板であるSiCウエハに対し、酸化、酸窒化、アニール、POA(ポスト酸化アニール)などの複数の熱処理工程を実施するため、図4に示すような縦型熱処理炉30が用いられる。
図示する縦型熱処理炉30は、炉心管31と、均熱領域を確保するために前記炉心管31の外周囲に適宜の間隔を保持して配設された均熱管32と、前記炉心管31内のSiCウエハWを加熱するために前記均熱管32の外周囲に配設されたヒータ36とを備えている。
図示する縦型熱処理炉30は、炉心管31と、均熱領域を確保するために前記炉心管31の外周囲に適宜の間隔を保持して配設された均熱管32と、前記炉心管31内のSiCウエハWを加熱するために前記均熱管32の外周囲に配設されたヒータ36とを備えている。
また、縦型熱処理炉30は、前記炉心管31の出入口の温度を均一に保つための保温筒33と、SiCウエハWに対して処理ガスを炉心管31の頂部より内部空間に向けて供給するガス供給管34と、炉心管31内の雰囲気を排出するとともに炉心管31内を減圧する排気管35とを備えている。
また、前記保温筒33の上面には、熱処理が施される多数のSiCウエハWを積載した縦型ウエハボート10が載置される。
前記縦型ウエハボート10には、SiCウエハWが支持載置される支持溝10aが複数設けられ、高さ方向に複数枚のSiCウエハWを載置できるように構成されている。
前記縦型ウエハボート10には、SiCウエハWが支持載置される支持溝10aが複数設けられ、高さ方向に複数枚のSiCウエハWを載置できるように構成されている。
このように構成された縦型熱処理炉30においては、SiCウエハWを積載した縦型ウエハボート10が炉心管31に収容され、排気管35からの排気により炉心管31内が所定圧に減圧された状態で、炉心管31内がヒータ36により加熱される。また、ガス供給管34によって処理ガスが炉心管31の頂部から炉心管31内の下方に向けて供給される。これにより、炉心管31内では、高温の処理ガスが雰囲気とされ、SiCウエハWに所定の熱処理が施される。
ところで、前記のような縦型熱処理装置30においては、1200〜1400℃といった高温での熱処理がなされる。そのため、縦型ウエハボート10が石英ガラスにより形成されている場合には変形が生じ易いという課題があった。
また、縦型ウエハボート10が、シリコン含浸炭化珪素により形成されている場合には、Siが揮発するといった課題があり、実用的ではなかった。
前記課題に対し、特に高純度で耐熱性を要求される工程では、例えば特許文献1に開示される化学的気相成長法により堆積された炭化珪素(SiC)製のウエハボートが用いられている。
また、縦型ウエハボート10が、シリコン含浸炭化珪素により形成されている場合には、Siが揮発するといった課題があり、実用的ではなかった。
前記課題に対し、特に高純度で耐熱性を要求される工程では、例えば特許文献1に開示される化学的気相成長法により堆積された炭化珪素(SiC)製のウエハボートが用いられている。
しかしながら、特許文献1に開示されるように支柱が全て炭化珪素(SiC)により形成されたウエハボートにあっては、SiCウエハWを支持する支柱の熱伝導率に起因して、SiCウエハW面内の膜厚が不均一になる、或いは高さ方向に複数保持されたSiCウエハW間での膜厚が不均一になるという課題があった。
即ち、支柱の熱伝導率が低い場合、ウエハボートの支持溝に接するウエハ周縁部との温度差が大きいために、該ウエハ周縁部に温度ムラが発生し、膜厚均一性が悪化するという課題があった。
一方、支柱の熱伝導率が高い場合には、ボート内でウエハ温度が上がりやすく、先に設置されたボート上部のSiCウエハWと後で設置されたボート下部のSiCウエハWとの間の温度差が大きくなる。そのため、高さ方向に複数保持されたウエハ間での膜厚均一性が悪くなるという課題があった。
一方、支柱の熱伝導率が高い場合には、ボート内でウエハ温度が上がりやすく、先に設置されたボート上部のSiCウエハWと後で設置されたボート下部のSiCウエハWとの間の温度差が大きくなる。そのため、高さ方向に複数保持されたウエハ間での膜厚均一性が悪くなるという課題があった。
前記課題に対し、本願発明者が鋭意検討を重ねた結果、ウエハボートの支柱の熱伝導率を、ウエハ支持部とそれ以外の部分とで異なるものとすることにより、高さ方向の温度差を緩和しつつ、各ウエハの均熱を確保できることを見出し、本発明に至った。
本発明は、複数のSiCウエハを保持する縦型のウエハボートにおいて、ウエハ面内の膜厚均一性、及び高さ方向に複数保持されたウエハ間の膜厚均一性を向上することのできる縦型ウエハボートを提供することを目的とする。
上記目的を達成するためになされた本発明にかかる縦型ウエハボートは、複数の支柱を備え、前記支柱の側面に形成された複数の支持溝により、高さ方向に複数のSiCウエハを保持する縦型ウエハボートであって、前記支柱は、熱伝導率の異なる第1の炭化珪素層と第2の炭化珪素層とを少なくとも含む複数の炭化珪素層が径方向に積層され、前記支持溝において、手前側に前記SiCウエハに接する前記第2の炭化珪素層が配され、奥側に前記第1の炭化珪素層が配され、前記第2の炭化珪素層の熱伝導率は、前記第1の炭化珪素層の熱伝導率よりも高いことに特徴を有する。
尚、前記第1の炭化珪素層の熱伝導率は、75〜150W/mKの範囲内であり、前記第2の炭化珪素層の熱伝導率は、160〜320W/mKの範囲内であることが望ましい。
また、前記第1の炭化珪素層を形成する結晶粒径は、前記第2の炭化珪素層を形成する結晶粒径よりも小さく、前記第1の炭化珪素層を形成する結晶粒径は、40×4μm〜150×15μmの範囲内であって、前記第2の炭化珪素層を形成する結晶粒径は、80×20μm〜160×40μmの範囲内であることが望ましい。
また、前記支柱内には、軸方向に沿って空洞が形成され、前記空洞の周りに前記第1の炭化珪素層が形成され、前記第1の炭化珪素層の周りに前記第2の炭化珪素層が形成されていることが望ましい。
尚、前記第1の炭化珪素層の熱伝導率は、75〜150W/mKの範囲内であり、前記第2の炭化珪素層の熱伝導率は、160〜320W/mKの範囲内であることが望ましい。
また、前記第1の炭化珪素層を形成する結晶粒径は、前記第2の炭化珪素層を形成する結晶粒径よりも小さく、前記第1の炭化珪素層を形成する結晶粒径は、40×4μm〜150×15μmの範囲内であって、前記第2の炭化珪素層を形成する結晶粒径は、80×20μm〜160×40μmの範囲内であることが望ましい。
また、前記支柱内には、軸方向に沿って空洞が形成され、前記空洞の周りに前記第1の炭化珪素層が形成され、前記第1の炭化珪素層の周りに前記第2の炭化珪素層が形成されていることが望ましい。
このような構成によれば、支持溝によりSiCウエハの周縁部を保持した際、SiCウエハの周縁部には、第1の炭化珪素層よりも熱伝導率の高い第2の炭化珪素層が接することになる。したがって、支持溝により保持されるSiCウエハWの周縁部において温度ムラの発生が抑制され、ウエハ面内の膜厚均一性を向上することができる。
また、支柱内には、第2の炭化珪素層よりも熱伝導率の低い第1の炭化珪素層が形成されているため、高さ方向の熱伝導率が低い縦型ウエハボートを得ることができる。したがって、縦型ウエハボート内では、ウエハ温度の上昇速度が遅くなり、先に設置されたボート上部のSiCウエハと後で設置された下部のSiCウエハとの間の温度差が小さくなる。そのため、高さ方向に複数保持されたウエハ間での膜厚均一性を向上することができる。
また、支柱内には、第2の炭化珪素層よりも熱伝導率の低い第1の炭化珪素層が形成されているため、高さ方向の熱伝導率が低い縦型ウエハボートを得ることができる。したがって、縦型ウエハボート内では、ウエハ温度の上昇速度が遅くなり、先に設置されたボート上部のSiCウエハと後で設置された下部のSiCウエハとの間の温度差が小さくなる。そのため、高さ方向に複数保持されたウエハ間での膜厚均一性を向上することができる。
本発明の縦型ウエハボートを用いることで、熱処理時の面内温度及び高さ方向の温度均一性を確保し、ウエハ面内及びウエハ間の膜厚均一性を向上することができる。
以下に、本発明に係る実施の形態について図面を参照しつつ説明する。図1は、本発明に係る縦型ウエハボートの全体を示す斜視図であり、図2は、図1の縦型ウエハボートの支柱を一部拡大した斜視図である。
尚、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率等は、正確に図示されていない。
尚、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率等は、正確に図示されていない。
図1に示す縦型ウエハボート1は、円板状の天板2及び底板3と、それらを連結する複数(図では3本)の支柱4とを備える。
各支柱4は本実施の形態では円柱状であって、その側面には、図示するようにSiCウエハWを保持するための支持溝4aが複数段形成されている。前記支柱4は、例えば化学的気相成長法(CVD法)により堆積された少なくとも2層の炭化珪素(SiC)層により形成されている。
各支柱4は本実施の形態では円柱状であって、その側面には、図示するようにSiCウエハWを保持するための支持溝4aが複数段形成されている。前記支柱4は、例えば化学的気相成長法(CVD法)により堆積された少なくとも2層の炭化珪素(SiC)層により形成されている。
図2に示すように、支柱4は、軸中心部が空洞7とされ、その周りに第1の炭化珪素層5が形成され、第1の炭化珪素層5の周りに第2の炭化珪素層6が形成されている。したがって、各支持溝4aにおいては、奥側に空洞7及び第1の炭化珪素層5が配され、手前側に第2の炭化珪素層6が配される。前記第1の炭化珪素層5は、前記第2の炭化珪素層6よりも熱伝導率が低く形成されている。第1の炭化珪素層5の熱伝導率は、好ましくは75〜150W/mKの範囲内とされ、第2の炭化珪素層6の熱伝導率は、好ましくは160〜320W/mKの範囲内とされている。即ち、同じ炭化珪素層であっても、支持溝4aの奥側と手前側で熱伝導率が異なるように形成されている。
また、支柱4内に空洞7が形成されているため、ウエハボート1が軽量化されるだけでなく、中実構造の支柱よりも熱容量が低減され、支持するSiCウエハWへの影響をより小さくすることができる。
このように構成することによって、各支持溝4aにおいてSiCウエハWの周縁部は、第1の炭化珪素層5よりも熱伝導率の高い第2の炭化珪素層6と接触する。そのため、ウエハ周縁部は、支持溝4aとの接触による温度変化が抑制され温度ムラの発生が抑制される。その結果、ウエハ面内の膜厚均一性を向上することができる。
また、各支柱4においては、高さ方向に第2の炭化珪素層6よりも熱伝導率の低い第1の炭化珪素層5が連続して延びているため、ウエハ温度の上昇速度が遅くなり、先に設置されたボート上部のSiCウエハWと後で設置された下部のSiCウエハWとの間の温度差が小さくなる。そのため、高さ方向に複数保持されたウエハ間での膜厚均一性を向上することができる。
また、各支柱4においては、高さ方向に第2の炭化珪素層6よりも熱伝導率の低い第1の炭化珪素層5が連続して延びているため、ウエハ温度の上昇速度が遅くなり、先に設置されたボート上部のSiCウエハWと後で設置された下部のSiCウエハWとの間の温度差が小さくなる。そのため、高さ方向に複数保持されたウエハ間での膜厚均一性を向上することができる。
続いて、本発明に係る縦型ウエハボート1の製造方法について説明する。
支柱4を作製する場合、例えば、図3(a)に示すように円柱棒状の炭素基材20に対し化学的気相成長法(CVD法)により炭化珪素を堆積して形成する。
具体的には、成長初期において、熱伝導率が低くなるよう例えば1500℃で8時間、CVD処理を施し、炭素基材20の周りに結晶粒径が長さ40μm×幅4μm〜長さ150μm×幅15μmの炭化珪素を堆積させる。これにより図3(b)に示すように第1の炭化珪素層5が形成される。このときの第1の炭化珪素層5の厚さ寸法は、おおむね1.5mmである。
支柱4を作製する場合、例えば、図3(a)に示すように円柱棒状の炭素基材20に対し化学的気相成長法(CVD法)により炭化珪素を堆積して形成する。
具体的には、成長初期において、熱伝導率が低くなるよう例えば1500℃で8時間、CVD処理を施し、炭素基材20の周りに結晶粒径が長さ40μm×幅4μm〜長さ150μm×幅15μmの炭化珪素を堆積させる。これにより図3(b)に示すように第1の炭化珪素層5が形成される。このときの第1の炭化珪素層5の厚さ寸法は、おおむね1.5mmである。
続く成長後期において熱伝導率が高くなるよう、例えば1450℃で15時間、CVD処理を施し、第1の炭化珪素層5の周りに、より結晶粒径の大きい炭化珪素(好ましくは結晶粒径が長さ80μm×幅20μm〜長さ160μm×幅40μm)を堆積させる。これにより図3(c)に示すように第1の炭化珪素層5の周りに第2の炭化珪素層6が形成される。このとき第2の炭化珪素層6の厚さ寸法は、おおむね2.0mmある。
尚、炭化珪素の粒径は、成膜速度を変えることによって大きさを変えることができる。たとえば、粒径を大きくしたい場合、処理温度を下げる、雰囲気圧力を下げる、ガス濃度を下げる、のいずれかもしくは複数の方法で処理条件を調整し、処理時間を延ばすことにより所望の粒径とすることができる。
尚、炭化珪素の粒径は、成膜速度を変えることによって大きさを変えることができる。たとえば、粒径を大きくしたい場合、処理温度を下げる、雰囲気圧力を下げる、ガス濃度を下げる、のいずれかもしくは複数の方法で処理条件を調整し、処理時間を延ばすことにより所望の粒径とすることができる。
炭素基材20の周りに第1の炭化珪素層5、第2の炭化珪素層6が形成されると、これを高温(例えば1000℃)の酸素雰囲気中で酸化処理し、炭素基材20を灰化除去する。これにより図3(d)に示すように空洞7が形成される。
その後、第2の炭化珪素層6の表面を所定寸法になるよう研削加工し、図3(e)に示すように溝加工して複数の支持溝4aを形成し、支柱4を得ることができる。
同様にして複数の支柱(本実施形態では3本)を形成し、それらの両端をネジ、又はピンなどの連結機構によって天板2と底板3とに固定し、縦型ウエハボート1が製造される。
その後、第2の炭化珪素層6の表面を所定寸法になるよう研削加工し、図3(e)に示すように溝加工して複数の支持溝4aを形成し、支柱4を得ることができる。
同様にして複数の支柱(本実施形態では3本)を形成し、それらの両端をネジ、又はピンなどの連結機構によって天板2と底板3とに固定し、縦型ウエハボート1が製造される。
以上のように本発明に係る実施の形態によれば、各支柱4の支持溝4aにおいて、奥側に熱伝導率のより低い第1の炭化珪素層5が形成され、手前側に熱伝導率のより高い第2の炭化珪素層6が形成される。
これにより、支持溝4aによりSiCウエハWの周縁部を保持した際、SiCウエハWの周縁部には、第1の炭化珪素層5よりも熱伝導率の高い第2の炭化珪素層6が接することになる。したがって、支持溝4aにより保持されるSiCウエハWの周縁部において温度ムラの発生が抑制され、ウエハ面内の膜厚均一性を向上することができる。
これにより、支持溝4aによりSiCウエハWの周縁部を保持した際、SiCウエハWの周縁部には、第1の炭化珪素層5よりも熱伝導率の高い第2の炭化珪素層6が接することになる。したがって、支持溝4aにより保持されるSiCウエハWの周縁部において温度ムラの発生が抑制され、ウエハ面内の膜厚均一性を向上することができる。
また、支柱4内には、SiCウエハWに接する第2の炭化珪素層6よりも熱伝導率の低い第1の炭化珪素層5が形成されているため、高さ方向の熱伝導率が低い縦型ウエハボート1を得ることができる。したがって、縦型ウエハボート1内では、ウエハ温度の上昇速度が遅くなり、先に設置されたボート上部のSiCウエハWと後で設置された下部のSiCウエハWとの間の温度差が小さくなる。そのため、高さ方向に複数保持されたウエハ間での膜厚均一性を向上することができる。
尚、前記実施の形態においては、円柱棒状の炭素基材20を用い、円筒状の支柱4を形成するものとしたが、本発明にあっては、その構成に限定されるものではない。例えば、四角柱、或いは三角柱状の炭素基材にCVD処理を施し、四角筒状、或いは三角筒状の支柱4を形成するようにしてもよい。
また、前記実施の形態においては、支柱4は第1の炭化珪素層5と第2の炭化珪素層6の2層により形成されるものとしたが、本発明にあっては、その構成に限定されるものではない。即ち、支柱4が少なくとも第1の炭化珪素層5と第2の炭化珪素層6とを含めばよく、その他、例えば熱伝導率の異なる炭化珪素層が径方向にさらに積層され、複数の層をなしてもよい。
また、前記実施の形態にあっては、支柱4の形成において、炭素基材20(後に空洞7となる)の周りに第1の炭化珪素層5が成膜され、第1の炭化珪素層5の周りに第2の炭化珪素層6が成膜されるものとした。
しかしながら、本発明に係る縦型ウエハボートにあっては、その構成に限定されるものではない。例えば、支柱4に空洞7を設けなくてもよい。その場合、例えば炭化珪素からなる所定の熱伝導率を有する棒状基材を形成し、その棒状基材の周りに、より熱伝導率の高い炭化珪素層を成膜処理により積層し、支柱4を形成すればよい。
しかしながら、本発明に係る縦型ウエハボートにあっては、その構成に限定されるものではない。例えば、支柱4に空洞7を設けなくてもよい。その場合、例えば炭化珪素からなる所定の熱伝導率を有する棒状基材を形成し、その棒状基材の周りに、より熱伝導率の高い炭化珪素層を成膜処理により積層し、支柱4を形成すればよい。
以下、本発明を実施例に基づきさらに具体的に説明するが、本発明は下記実施例により制限されるものではない。
尚、以下の実施例1、比較例1、2において求めた膜厚均一性(%)は、以下の式(1)により計算した。
膜厚均一性(%)=((膜厚最大値−膜厚最小値)/(膜厚最大値+膜厚最小値))× 100 ・・・(1)
尚、以下の実施例1、比較例1、2において求めた膜厚均一性(%)は、以下の式(1)により計算した。
膜厚均一性(%)=((膜厚最大値−膜厚最小値)/(膜厚最大値+膜厚最小値))× 100 ・・・(1)
[実施例1]
φ5mmの円柱棒状の炭素基材に対し1500℃で8時間のCVD処理を施し、前記炭素基材の周りに第1の炭化珪素層を形成した。
次いで、1450℃で22時間のCVD処理を行い、前記第1の炭化珪素層の周りに第2の炭化珪素層を形成した。前記第1の炭化珪素層と第2の炭化珪素層とを合わせた厚み寸法は4mmであった。
次いで1000℃の酸素雰囲気中で前記炭素基材を燃焼除去し、2層の炭化珪素からなる円筒部材を得た。得られた炭化珪素からなる円筒部材は、内周側(第1の炭化珪素層)が96W/mK、外周側(第2の炭化珪素層)が210W/mKの熱伝導率であった。また、内周側(第1の炭化珪素層)の炭化珪素の粒径は100×14μm、外周側(第2の炭化珪素層)の炭化珪素の粒径は105×26μmであった。
φ5mmの円柱棒状の炭素基材に対し1500℃で8時間のCVD処理を施し、前記炭素基材の周りに第1の炭化珪素層を形成した。
次いで、1450℃で22時間のCVD処理を行い、前記第1の炭化珪素層の周りに第2の炭化珪素層を形成した。前記第1の炭化珪素層と第2の炭化珪素層とを合わせた厚み寸法は4mmであった。
次いで1000℃の酸素雰囲気中で前記炭素基材を燃焼除去し、2層の炭化珪素からなる円筒部材を得た。得られた炭化珪素からなる円筒部材は、内周側(第1の炭化珪素層)が96W/mK、外周側(第2の炭化珪素層)が210W/mKの熱伝導率であった。また、内周側(第1の炭化珪素層)の炭化珪素の粒径は100×14μm、外周側(第2の炭化珪素層)の炭化珪素の粒径は105×26μmであった。
この2層の炭化珪素層からなる円筒部材の外周面を研削して径を所定寸法とし、SiCウエハを積載するための複数の支持溝を回転切削具により形成した。この支持溝を洗浄、乾燥させて支柱を得た。
必要本数の支柱を同様に形成後、これらに天板、底板を組み付け、組立式の縦型ウエハボートを製造した。
必要本数の支柱を同様に形成後、これらに天板、底板を組み付け、組立式の縦型ウエハボートを製造した。
製造した縦型ウエハボートにSiCウエハ25枚を保持させ、炉内において1350℃で酸化処理を行った。その結果SiCウエハ上にSiO2膜が形成された。25枚のSiCウエハにおけるSiO2膜の膜厚均一性は9%であった。
[実施例2]
φ5mmの円柱棒状の炭素基材に対し1520℃で8時間のCVD処理を施し、前記炭素基材の周りに第1の炭化珪素層を形成した。
次いで、1470℃で22時間のCVD処理を行い、前記第1の炭化珪素層の周りに第2の炭化珪素層を形成した。前記第1の炭化珪素層と第2の炭化珪素層とを合わせた厚み寸法は4mmであった。
次いで1000℃の酸素雰囲気中で前記炭素基材を燃焼除去し、2層の炭化珪素からなる円筒部材を得た。得られた炭化珪素からなる円筒部材は、内周側(第1の炭化珪素層)が75W/mK、外周側(第2の炭化珪素層)が160W/mKの熱伝導率であった。また、内周側(第1の炭化珪素層)の炭化珪素の粒径は43×4.3μm、外周側(第2の炭化珪素層)の炭化珪素の粒径は86×22μmであった。
φ5mmの円柱棒状の炭素基材に対し1520℃で8時間のCVD処理を施し、前記炭素基材の周りに第1の炭化珪素層を形成した。
次いで、1470℃で22時間のCVD処理を行い、前記第1の炭化珪素層の周りに第2の炭化珪素層を形成した。前記第1の炭化珪素層と第2の炭化珪素層とを合わせた厚み寸法は4mmであった。
次いで1000℃の酸素雰囲気中で前記炭素基材を燃焼除去し、2層の炭化珪素からなる円筒部材を得た。得られた炭化珪素からなる円筒部材は、内周側(第1の炭化珪素層)が75W/mK、外周側(第2の炭化珪素層)が160W/mKの熱伝導率であった。また、内周側(第1の炭化珪素層)の炭化珪素の粒径は43×4.3μm、外周側(第2の炭化珪素層)の炭化珪素の粒径は86×22μmであった。
この2層の炭化珪素層からなる円筒部材の外周面を研削して径を所定寸法とし、SiCウエハを積載するための複数の支持溝を回転切削具により形成した。この支持溝を洗浄、乾燥させて支柱を得た。
必要本数の支柱を同様に形成後、これらに天板、底板を組み付け、組立式の縦型ウエハボートを製造した。
必要本数の支柱を同様に形成後、これらに天板、底板を組み付け、組立式の縦型ウエハボートを製造した。
製造した縦型ウエハボートにSiCウエハ25枚を保持させ、炉内において1350℃で酸化処理を行った。その結果SiCウエハ上にSiO2膜が形成された。25枚のSiCウエハにおけるSiO2膜の膜厚均一性は10%であった。
[実施例3]
φ5mmの円柱棒状の炭素基材に対し1480℃で8時間のCVD処理を施し、前記炭素基材の周りに第1の炭化珪素層を形成した。
次いで、1440℃で22時間のCVD処理を行い、前記第1の炭化珪素層の周りに第2の炭化珪素層を形成した。前記第1の炭化珪素層と第2の炭化珪素層とを合わせた厚み寸法は4mmであった。
次いで1000℃の酸素雰囲気中で前記炭素基材を燃焼除去し、2層の炭化珪素からなる円筒部材を得た。得られた炭化珪素からなる円筒部材は、内周側(第1の炭化珪素層)が150W/mK、外周側(第2の炭化珪素層)が320W/mKの熱伝導率であった。また、内周側(第1の炭化珪素層)の炭化珪素の粒径は68×17μm、外周側(第2の炭化珪素層)の炭化珪素の粒径は165×41μmであった。
φ5mmの円柱棒状の炭素基材に対し1480℃で8時間のCVD処理を施し、前記炭素基材の周りに第1の炭化珪素層を形成した。
次いで、1440℃で22時間のCVD処理を行い、前記第1の炭化珪素層の周りに第2の炭化珪素層を形成した。前記第1の炭化珪素層と第2の炭化珪素層とを合わせた厚み寸法は4mmであった。
次いで1000℃の酸素雰囲気中で前記炭素基材を燃焼除去し、2層の炭化珪素からなる円筒部材を得た。得られた炭化珪素からなる円筒部材は、内周側(第1の炭化珪素層)が150W/mK、外周側(第2の炭化珪素層)が320W/mKの熱伝導率であった。また、内周側(第1の炭化珪素層)の炭化珪素の粒径は68×17μm、外周側(第2の炭化珪素層)の炭化珪素の粒径は165×41μmであった。
この2層の炭化珪素層からなる円筒部材の外周面を研削して径を所定寸法とし、SiCウエハを積載するための複数の支持溝を回転切削具により形成した。この支持溝を洗浄、乾燥させて支柱を得た。
必要本数の支柱を同様に形成後、これらに天板、底板を組み付け、組立式の縦型ウエハボートを製造した。
必要本数の支柱を同様に形成後、これらに天板、底板を組み付け、組立式の縦型ウエハボートを製造した。
製造した縦型ウエハボートにSiCウエハ25枚を保持させ、炉内において1350℃で酸化処理を行った。その結果SiCウエハ上にSiO2膜が形成された。25枚のSiCウエハにおけるSiO2膜の膜厚均一性は8%であった。
[比較例1]
φ5mmの円柱棒状の炭素基材に対し、1500℃で15時間のCVD処理を施し、前記炭素基材の周りに4mmの厚みの炭化珪素を堆積させた。
次いで1000℃の酸素雰囲気中で前記炭素基材を燃焼除去し、1層の炭化珪素からなる円筒部材を得た。得られた円筒部材は、98W/mKの熱伝導率、粒径58×5.9μmであった。
φ5mmの円柱棒状の炭素基材に対し、1500℃で15時間のCVD処理を施し、前記炭素基材の周りに4mmの厚みの炭化珪素を堆積させた。
次いで1000℃の酸素雰囲気中で前記炭素基材を燃焼除去し、1層の炭化珪素からなる円筒部材を得た。得られた円筒部材は、98W/mKの熱伝導率、粒径58×5.9μmであった。
この1層の炭化珪素層からなる円筒部材の外周面を円筒研削して径を所定寸法とし、SiCウエハを積載するための複数の支持溝を回転切削具により形成した。この支持溝を洗浄、乾燥させて支柱を得た。
必要本数の支柱を同様に形成後、これらに天板、底板を組み付け、組立式の縦型ウエハボートを製造した。
必要本数の支柱を同様に形成後、これらに天板、底板を組み付け、組立式の縦型ウエハボートを製造した。
製造した縦型ボートにSiCウエハ25枚を保持させ、炉内において実施例と同じ条件にて酸化処理を行った。その結果SiCウエハ上にSiO2膜が形成された。25枚のSiCウエハにおけるSiO2膜の膜厚均一性は14%であった。
このとき、実施例のウエハボートの所定位置と同じ位置に載置されたSiCウエハのSiO2膜厚の面内分布が7%であったのに対し、比較例1のSiCウエハのSiO2膜厚の面内分布は13%と大きかった。
このとき、実施例のウエハボートの所定位置と同じ位置に載置されたSiCウエハのSiO2膜厚の面内分布が7%であったのに対し、比較例1のSiCウエハのSiO2膜厚の面内分布は13%と大きかった。
一方、高さ方向のSiO2膜厚の分布には差が見られなかった。これは、熱伝導率の低い支柱を用いたことで、高さ方向ではウエハ間の温度差が小さくなったためと考えられる。しかしながら、支柱の支持溝付近におけるSiCウエハの周縁部には、温度ムラが生じ、ウエハ面内の膜厚均一性が悪化した。
[比較例2]
φ5mmの円柱棒状の炭素基材に対し、1550℃で15時間のCVD処理を施し、前記炭素基材の周りに4mmの厚みの炭化珪素を堆積させた。次いで、1000℃の酸素雰囲気中で前記炭素基材を燃焼除去し、1層の炭化珪素からなる円筒部材を得た。得られた円筒部材は、200W/mKの熱伝導率、粒径98×25μmであった。
この1層の炭化珪素からなる円筒部材の外周面を円筒研削して径を所定寸法とし、SiCウエハを積載するための複数の支持溝を回転切削具により形成した。この支持溝を洗浄、乾燥させて支柱を得た。必要本数の支柱を同様に形成後、これらに天板、底板を組み付け、組立式の縦型ウエハボートを製造した。
φ5mmの円柱棒状の炭素基材に対し、1550℃で15時間のCVD処理を施し、前記炭素基材の周りに4mmの厚みの炭化珪素を堆積させた。次いで、1000℃の酸素雰囲気中で前記炭素基材を燃焼除去し、1層の炭化珪素からなる円筒部材を得た。得られた円筒部材は、200W/mKの熱伝導率、粒径98×25μmであった。
この1層の炭化珪素からなる円筒部材の外周面を円筒研削して径を所定寸法とし、SiCウエハを積載するための複数の支持溝を回転切削具により形成した。この支持溝を洗浄、乾燥させて支柱を得た。必要本数の支柱を同様に形成後、これらに天板、底板を組み付け、組立式の縦型ウエハボートを製造した。
製造した縦型ボートにSiCウエハ25枚を保持させ、炉内において実施例と同じ条件にて酸化処理を行った。その結果SiCウエハ上にSiO2膜が形成された。25枚のSiCウエハにおけるSiO2膜の膜厚の均一性は12%であった。
このとき、実施例のウエハボートの所定位置と同じ位置に保持されたSiCウエハのSiO2膜厚の面内分布が7%であったのに対し、比較例2のSiCウエハのSiO2膜厚の面内分布は7%であったが、高さ方向のSiO2膜厚の分布に差がみられた。
このとき、実施例のウエハボートの所定位置と同じ位置に保持されたSiCウエハのSiO2膜厚の面内分布が7%であったのに対し、比較例2のSiCウエハのSiO2膜厚の面内分布は7%であったが、高さ方向のSiO2膜厚の分布に差がみられた。
ウエハ面内の膜厚均一性が向上したのは、SiCウエハが接する支持溝の部位が高熱伝導率であったため、ウエハ面内の温度ムラが小さくなったためと考えられた。
一方、高さ方向に複数配置されたウエハ間で膜厚均一性が悪化したのは、支柱全体の熱伝導率が高いためにウエハ温度が上がりやすく、先に設置されたボート上部のSiCウエハと後で設置された下部のSiCウエハとの間の温度差が大きくなったためと考えられた。
一方、高さ方向に複数配置されたウエハ間で膜厚均一性が悪化したのは、支柱全体の熱伝導率が高いためにウエハ温度が上がりやすく、先に設置されたボート上部のSiCウエハと後で設置された下部のSiCウエハとの間の温度差が大きくなったためと考えられた。
以上の実施例の結果、本発明に係る縦型ウエハボートを用いることにより、熱処理時の面内温度及び高さ方向の温度均一性を確保し、ウエハ面内及びウエハ間の膜厚均一性を向上できることを確認した。
尚、本実施例においては、成膜速度を調整することで粒径を調整して熱伝導率を変えたが、成膜ガスへの窒素や酸素等不純物をドープする方法、SiとCの比率を変えるといった方法で熱伝導率を変えた炭化珪素でも同様の効果を得られる。
尚、本実施例においては、成膜速度を調整することで粒径を調整して熱伝導率を変えたが、成膜ガスへの窒素や酸素等不純物をドープする方法、SiとCの比率を変えるといった方法で熱伝導率を変えた炭化珪素でも同様の効果を得られる。
1 縦型ウエハボート
2 天板
3 底板
4 支柱
4a 支持溝
5 第1の炭化珪素層
6 第2の炭化珪素層
7 空洞
20 炭素基材
W SiCウエハ
2 天板
3 底板
4 支柱
4a 支持溝
5 第1の炭化珪素層
6 第2の炭化珪素層
7 空洞
20 炭素基材
W SiCウエハ
Claims (7)
- 複数の支柱を備え、前記支柱の側面に形成された複数の支持溝により、高さ方向に複数のSiCウエハを保持する縦型ウエハボートであって、
前記支柱は、熱伝導率の異なる第1の炭化珪素層と第2の炭化珪素層とを少なくとも含む複数の炭化珪素層が径方向に積層され、
前記支持溝において、手前側に前記SiCウエハに接する前記第2の炭化珪素層が配され、奥側に前記第1の炭化珪素層が配され、
前記第2の炭化珪素層の熱伝導率は、前記第1の炭化珪素層の熱伝導率よりも高いことを特徴とする縦型ウエハボート。 - 前記第1の炭化珪素層の熱伝導率は、75〜150W/mKの範囲内であることを特徴とする請求項1に記載された縦型ウエハボート。
- 前記第2の炭化珪素層の熱伝導率は、160〜320W/mKの範囲内であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載された縦型ウエハボート。
- 前記第1の炭化珪素層を形成する結晶粒径は、前記第2の炭化珪素層を形成する結晶粒径よりも小さいことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載された縦型ウエハボート。
- 前記第1の炭化珪素層を形成する結晶粒径は、40×4μm〜150×15μmの範囲内であることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載された縦型ウエハボート。
- 前記第2の炭化珪素層を形成する結晶粒径は、80×20μm〜160×40μmの範囲内であることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれかに記載された縦型ウエハボート。
- 前記支柱内には、軸方向に沿って空洞が形成され、前記空洞の周りに前記第1の炭化珪素層が形成され、前記第1の炭化珪素層の周りに前記第2の炭化珪素層が形成されていることを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれかに記載された縦型ウエハボート。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016255182A JP2018107383A (ja) | 2016-12-28 | 2016-12-28 | 縦型ウエハボート |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2016255182A JP2018107383A (ja) | 2016-12-28 | 2016-12-28 | 縦型ウエハボート |
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Family
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2020218483A1 (ja) * | 2019-04-26 | 2020-10-29 | 学校法人関西学院 | 半導体基板の製造方法、その製造装置、及び、エピタキシャル成長方法 |
GB2592141A (en) * | 2018-10-12 | 2021-08-18 | Hitachi High Tech Corp | Dichroic mirror array and light detecting device |
-
2016
- 2016-12-28 JP JP2016255182A patent/JP2018107383A/ja active Pending
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