JP3733762B2

JP3733762B2 - ダミーウエハ及びその製造法

Info

Publication number: JP3733762B2
Application number: JP29941698A
Authority: JP
Inventors: 宏小島
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 1997-11-07
Filing date: 1998-10-21
Publication date: 2006-01-11
Anticipated expiration: 2018-10-21
Also published as: JPH11238690A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体製造工程での低圧ＣＶＤ装置に用いられるダミーウエハの製造法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ウエハの表面に、例えば窒化シリコン等の膜を形成する際には、低圧ＣＶＤ装置が用いられている。この低圧ＣＶＤ装置は、例えば図２に示すように、アウターチューブ１１とインナーチューブ１２とで構成された二重管１３を有している。アウターチューブ１１及びインナーチューブ１２の下部には、基台１４が配置され、これらのチューブ１１、１２を支持している。基台１４には、インナーチューブ１２の内側の空間に連通するガス導入管１５と、インナーチューブ１２とアウターチューブ１１との間の空間に連通する排気管１６とが取付けられている。
【０００３】
基台１４の下面には開口があり、リフト１８によって昇降動作する蓋体１７が開閉可能に取付けられている。蓋体１７上には、台座１９を介してウエハボート２０が設置され、ウエハボート２０には、多数の半導体ウエハＷが上下に配列されて支持されている。したがって、リフト１８により蓋体１７が上昇すると、蓋体１７上に台座１９を介して設置されたウエハボート２０及びウエハＷが二重管１３内に導入され、蓋体１７が基台１４の開口を封止する。また、リフト１８により蓋体１７が下降すると、基台１４の開口が開いて、蓋体１７上に台座１９を介して設置されたウエハボート２０及びウエハＷが取り出されるようになっている。また、二重管１３の外周には、ヒータを有する円筒状の炉体２１が配置されている。
【０００４】
このＣＶＤ装置においては、半導体ウエハＷが支持された部分が一定の温度になるようにすることが重要であるが、実際にはウエハボート２０の上下端部近傍に支持されたウエハＷの温度は、中間部に支持されたウエハＷの温度に比べて変動し、不良品を発生しやすい傾向がある。このため、ウエハボート２０の上下端部近傍には、ダミーウエハＷａを置くことにより、中間部に配置された本当のウエハＷの温度条件が一定になるようにしている。
【０００５】
従来、このようなダミーウエハＷａとしては、シリコンウエハの不良品や、むだ材を使っていた。しかしながら、シリコンウエハ自体も不足する傾向があるため、カーボン基板の表面にＳｉＣ膜をコーティングした基板や、全体がＳｉＣでできた基板からなるダミーウエハが用いられるようになってきた。特に、全体がＳｉＣからなるダミーウエハは、窒化シリコン等のＣＶＤ膜と熱膨張率が近いため、表面に形成されたＣＶＤ膜が剥れにくく、ＣＶＤ膜がある程度厚くなるまで繰り返し使用しても、ＣＶＤ膜の剥れによるパーティクル汚染が起こりにくいという利点があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、全体がＳｉＣからなるダミーウエハにおいても、数回使用すると、ＣＶＤ膜の剥れによるパーティクル汚染を生じる虞れがあるため、比較的頻繁にＣＶＤ膜の洗浄、除去作業を行う必要があった。
【０００７】
したがって、本発明の目的は、ＣＶＤ膜がかなり厚くなっても剥れにくく、それによってＣＶＤ膜の洗浄、除去作業の回数を著しく少なくすることができるようにしたダミーウエハの製造法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明のダミーウエハの製造法は、カーボン基板を製作する工程と、このカーボン基板表面にＣＶＤコーティングによってＳｉＣ膜を形成する工程と、前記カーボン基板を除去してＳｉＣ基板を作成する工程と、このＳｉＣ基板を研削加工する工程と、前記ＳｉＣ基板を面取りする工程と、前記ＳｉＣ基板表面をサンドブラストして、平均表面粗さＲａを１〜１０μｍとする工程とを含むことを特徴とする。
【００１１】
上記本発明のダミーウエハの製造法においては、ＳｉＣ又はＡｌ₂Ｏ₃からなる砥粒を用いてサンドブラストすることが好ましい。また、粒度２０〜３２０メッシュの砥粒を用いてサンドブラストすることが好ましい。更に、サンドブラストの圧力１．０〜９．０ｋｇ／ｃｍ²、時間２〜３０分の条件で処理することが好ましい。
【００１３】
本発明のダミーウエハの製造法によれば、ＣＶＤコーティングによって形成したＳｉＣ膜からダミーウエハを形成するので、ＳｉＣの純度を十分に高くすることができ、また、全体がＳｉＣからなるものであるので、窒化シリコン、ポリシリコン等のＣＶＤ膜と熱膨張係数が近く、ＣＶＤ装置からボートを出し入れして、８００℃から２０℃までの激しい温度変化を繰り返しても、ダミーウエハ表面に付着したＣＶＤ膜が剥れにくい。そして、最後の工程のサンドブラストの砥粒の材質や大きさを選択することにより、所望の表面粗さＲａを得ることができ、平均表面粗さＲａを１〜１０μｍにすることにより、上記ＣＶＤ膜が物理的、機械的に密着させ、より一層剥れにくくさせることができ、ＣＶＤ処理を繰り返してダミーウエハの表面にＣＶＤ膜がかなり厚く形成されても、ＣＶＤ膜の剥れを防止することができる。その結果、このようにして製造されたダミーウエハは、ＣＶＤ膜を除去するための洗浄作業の回数を著しく少なくすることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１には、本発明のダミーウエハの製造工程が示されている。
まず、工程Ｓ１として、高純度カーボン基板１を製作する。このカーボン基板１の材質としては、ＪＩＳＲ７２２１に定められた高純度黒鉛を用いることができる。カーボン基板１の形状及び大きさは、目的とするダミーウエハの形状にほぼ合わせた形状及び大きさとすることが好ましく、厚さは２〜３０ｍｍが好ましい。
【００１５】
次に、工程Ｓ２として、カーボン基板１の表面にＳｉＣ膜２ａを所定の厚さになるようにＣＶＤコーティングする。ＳｉＣ膜２ａの厚さは、目的とするダミーウエハの厚さよりやや厚い程度が好ましく、具体的には０．７〜５．０ｍｍが好ましい。このＳｉＣ膜２ａは、ＣＶＤ膜であるためβ型である。また、不純物濃度が０．５ｐｐｍ以下となるように形成されることが好ましいが、工業的に形成する場合は、０．０１ｐｐｍ以上で十分である。
【００１６】
次いで、工程Ｓ３として、カーボン基板１を除去して、２枚のＳｉＣ基板２ｂを作成する。カーボン基板１の除去は、例えばダイヤモンドカッタでカーボン基板１の肉厚中心部を平面方向に沿ってスライスし、残ったカーボン基板１を研削して除去する方法などが採用される。
【００１７】
続いて、工程Ｓ４として、上記ＳｉＣ基板２ｂを研削加工して、所定の厚さ及び大きさのＳｉＣ基板２ｃを作成する。このＳｉＣ基板２ｃの厚さは０．３〜３．０ｍｍ、最大径は半導体ウエハに合わせて１００〜４００ｍｍであることが好ましい。また、ＳｉＣ基板２ｃの形状は、半導体ウエハの形状に合わせた形状とされ、例えば円形、又は円形の外周の一部を直線的に切欠いた形状などが好ましく採用される。
【００１８】
更に、工程Ｓ５として、上記ＳｉＣ基板２ｃの外周を面取りして、外周が丸みを帯びた形状あるいはテーパ状等をなすＳｉＣ基板２ｄを作成する。
【００１９】
最後に、工程Ｓ６として、ＳｉＣ基板２ｄ表面をサンドブラスト処理して、平均表面粗さＲａを１〜１０μｍとすることにより、本発明のダミーウエハＷａを得る。
【００２０】
この場合、砥粒としては、ＳｉＣ、Ａｌ₂Ｏ₃等の硬質粒子からなり、粒度２０〜３２０メッシュのものを用いることが好ましい。砥粒の粒度が、上記範囲よりも細かいと、平均表面粗さＲａを１μｍ以上にすることが難しくなり、上記範囲よりも粗いと、平均表面粗さＲａが１０μｍを超える可能性があり、また、衝撃によってＳｉＣ基板が破損する虞れがある。
【００２１】
また、サンドブラストは、圧力１．０〜９．０ｋｇ／ｃｍ²、時間２〜３０分の条件で処理することが好ましい。サンドブラストの圧力が上記よりも低く、処理時間が上記よりも短いと、平均表面粗さＲａを１μｍ以上にすることが難しくなり、サンドブラストの圧力が上記よりも高く、処理時間が上記よりも長いと、ＳｉＣ基板を破損したり、厚さ等が変化したりする虞れがある。
【００２２】
こうして得られた本発明のダミーウエハＷａは、全体がＳｉＣからなり、平均表面粗さＲａが１〜１０μｍである。上記表面粗さＲａが１μｍよりも小さいと、半導体製造時のＣＶＤ膜の剥れ防止効果が十分に得られず、１０μｍを超えると、製造作業性が悪くなると共に、サンドブラストの際に砥粒の衝撃によって基板が破損する虞れがある。平均表面粗さＲａは上記範囲中１．３〜８μｍの範囲が好ましく、１．５〜７μｍの範囲が特に好ましい。
【００２３】
また、好ましくは、最大表面粗さＲｍａｘが６〜１００μｍとされている。最大表面粗さＲｍａｘが上記の範囲であることが好ましい理由は、上記平均表面粗さＲａの限定理由とほぼ同じである。
【００２４】
更に、好ましくは、厚さが０．３〜３．０ｍｍ、最大径が１００〜４００ｍｍとされ、円形又は円形の一部を切欠いた形状をなしている。これは、半導体ウエハに準じた厚さ、大きさ、及び形状とすることが、ＣＶＤ装置の温度調節上及び取扱い上好ましいからである。
【００２５】
更にまた、好ましくは、β型のＳｉＣからなり、ＳｉＣ中の不純物濃度が０．５〜０．０１ｐｐｍとされている。β型のＳｉＣは、ＣＶＤ法によって形成できるので、高純度のものを作りやすいという特徴がある。また、純度が上記範囲よりも低いと、半導体ウエハへの汚染を十分に防止できず、純度が上記よりも高いと原料等の製造が難しく、コスト高となる。
【００２６】
【実施例】
図１に示した工程に従って、ダミーウエハを製造した。ダミーウエハの厚さは０．７ｍｍ、最大径は２００ｍｍ、形状は円形とした。ダミーウエハを構成するＳｉＣ中の不純物濃度は０．２７ｐｐｍであった。
【００２７】
最後のブラスト工程において、ブラスト処理を行わないもの（比較例）、２４０メッシュのＳｉＣ砥粒でブラストしたもの（実施例１）、１００メッシュのＳｉＣ砥粒でブラストしたもの（実施例２）、６０メッシュのＳｉＣ砥粒でブラストしたもの（実施例３）、３０メッシュのＳｉＣ砥粒でブラストしたもの（実施例４）を得た。
【００２８】
その結果、得られた各ダミーウエハの平均表面粗さＲａ、及び最大表面粗さＲｍａｘは、表１に示す通りであった。これらのダミーウエハを用いて、ＣＶＤ法により半導体ウエハに窒化シリコン膜を形成する作業を何回か繰り返し行い、ダミーウエハの表面に付着する窒化シリコン膜の厚さがどのくらいで、半導体ウエハのパーティクル汚染が発生するかを調査した。この結果を表１に示す。
【００２９】
【表１】

【００３０】
表１に示されるように、ブラスト処理により、平均表面粗さＲａが１．０１〜４．６μｍとされた実施例１〜４のダミーウエハは、ブラスト処理をせず、平均表面粗さＲａが０．４μｍの比較例のダミーウエハに比べて、パーティクル汚染が発生するＣＶＤ膜の膜厚が顕著に厚くなることがわかる。したがって、実施例１〜４のダミーウエハでは、表面に付着したＣＶＤ膜を洗浄して除去する作業の回数を減らすことができ、半導体製造工程におけるＣＶＤ処理の作業性を向上させることができる。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のダミーウエハの製造法によれば、全体がＳｉＣからなるダミーウエハを製造することができるので、窒化シリコン、ポリシリコン等のＣＶＤ膜と熱膨張係数が近く、ＣＶＤ装置からボートを出し入れして、激しい温度変化を繰り返しても、ダミーウエハ表面に付着したＣＶＤ膜が剥れにくい。また、平均表面粗さＲａを１〜１０μｍとしたことにより、上記ＣＶＤ膜がより一層剥れにくくなり、ＣＶＤ処理を繰り返してダミーウエハの表面にＣＶＤ膜がかなり厚く形成されても、ＣＶＤ膜の剥れを防止することができる。このため、ダミーウエハ表面に付着したＣＶＤ膜を除去するための洗浄作業の回数を著しく少なくすることが可能となり、生産性の向上及び製造コスト低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のダミーウエハの製造工程を示す説明図である。
【図２】一般的なＣＶＤ装置の一例を示す正面断面図である。
【符号の説明】
１カーボン基板
２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄＳｉＣ基板
Ｗａダミーウエハ

Claims

カーボン基板を製作する工程と、このカーボン基板表面にＣＶＤコーティングによってＳｉＣ膜を形成する工程と、前記カーボン基板を除去してＳｉＣ基板を作成する工程と、このＳｉＣ基板を研削加工する工程と、前記ＳｉＣ基板を面取りする工程と、前記ＳｉＣ基板表面をサンドブラストして、平均表面粗さＲａを１〜１０μｍとする工程とを含むことを特徴とするダミーウエハの製造法。
ＳｉＣ又はＡｌ ₂ Ｏ ₃ からなる砥粒を用いてサンドブラストする請求項１記載のダミーウエハの製造法。
粒度２０〜３２０メッシュの砥粒を用いてサンドブラストする請求項１又は２記載のダミーウエハの製造法。
サンドブラストの圧力１．０〜９．０ｋｇ／ｃｍ ² 、時間２〜３０分の条件で処理する請求項１〜３のいずれか１つに記載のダミーウエハの製造法。