JP6322159B2 - Wafer boat and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、ウエハボート及びその製造方法に関し、例えば半導体デバイスの製造工程で使用される縦型減圧CVD装置において、シリコンウエハを保持するウエハボート及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a wafer boat and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a wafer boat for holding a silicon wafer and a method for manufacturing the same in a vertical vacuum CVD apparatus used in a semiconductor device manufacturing process.
処理対象であるシリコンウエハの表面に成膜する場合、化学的気相成長による成膜を行うCVD装置が用いられる。図4に従来の縦型減圧CVD装置30を示す。このCVD装置30は、炉本体31と、炉本体31内に収容され、複数のシリコンウエハWが収容されるプロセスチューブ32と、炉本体31とプロセスチューブ32との間に配置されるヒータとを備えている。プロセスチューブ32は、高純度石英や炭化珪素(SiC)によって形成され、その内部が加熱されることによって高温の状態が維持されるようになっている。また、プロセスチューブ32は、真空ポンプ(図示せず)に接続され、プロセスチューブ32の内部を所定気圧(例えば1.3kPa)以下に減圧可能となされている。
When a film is formed on the surface of a silicon wafer to be processed, a CVD apparatus that performs film formation by chemical vapor deposition is used. FIG. 4 shows a conventional vertical reduced
前記プロセスチューブ32によって覆われるベース33の中央部には、ボート受け34が設けられ、このボート受け34の上に、縦型ラック状のウエハボート50が配置される。このウエハボート50には、複数のシリコンウエハWが上下方向に所定の間隔を空けて保持されている。また、ウエハボート50の側部には、反応ガスを炉内に導入するためのガス導入管35が配設され、また、炉内の温度を測定する熱電対を内蔵した熱電対保護管36が設けられている。
A
このような縦型減圧CVD装置30においては、ウエハボート50に複数のシリコンウエハWが保持され、炉本体31内に収容される。
次いで、炉内を所定圧(例えば133kPa以下)に減圧するとともに、例えば800〜1200℃の高温に加熱し、ガス導入管35を介してキャリアガス(H2など)とともにSiCl4などの反応性ガス(原料ガス)を炉内に導入することで、シリコンウエハWの表面に多結晶シリコン膜やシリコン酸化膜(SiO2)等の形成が行われる。
In such a vertical reduced
Next, the inside of the furnace is depressurized to a predetermined pressure (for example, 133 kPa or less), heated to a high temperature of, for example, 800 to 1200 ° C., and a reactive gas such as SiCl 4 together with a carrier gas (such as H 2 ) through the
尚、ウエハボート50の上下部には、炉内でのガスの流れや温度の均一性を保持すること等を目的として、シリコンウエハWと同一形状のダミーウエハDWが数枚ずつ配置されている。また、複数配置されたシリコンウエハWに混在させてモニタウエハMWが配置されている。このモニタウエハMWは、シリコンウエハWに付着するパーティクルの状態や膜の膜厚などを調べるために配置されている。
In addition, several dummy wafers DW having the same shape as the silicon wafer W are arranged on the upper and lower portions of the
従来、ウエハボート50は、図5に示すように、収納するシリコンウエハWよりも大きい外径を有する上下一対の天板51及び底板52と、それらを連結する複数(図では4本)の支柱53とにより構成されている。尚、天板51及び底板52の中央には、それぞれ大きく開口部51a,52aが形成され、天板51及び底板52は環形状となされている。
また、前記支柱53には、シリコンウエハWを支持するための支持溝55が設けられ、これにより支柱側面から突出したウエハ支持部54が形成されている。即ち、複数の支柱53に形成されたウエハ支持部54にシリコンウエハWの縁部を係止することにより、シリコンウエハWを保持するようになっている。
Conventionally, as shown in FIG. 5, the
The
ところで、特許文献1においては、ウエハボート50として、炭化珪素膜(SiC膜)のみから構成された中空体構造のものが提案されている。
特許文献1に開示されたウエハボート50の支柱53は、次のようにして形成される。即ち、図6(a)に示すカーボン基材60の表面に化学的気相成長法により炭化珪素の層58(300〜1500μm厚)を堆積する(図6(b))。
次いで、カーボン基材60を焼却除去することにより、図6(c)に示すような中空構造の支柱53を得る。
このような支柱53を有するウエハボート50によれば、基材60を持たない高純度な炭化珪素のみの構造のため、基材60からの不純物による汚染を防止することができる。
By the way, in patent document 1, the thing of the hollow body structure comprised only from the silicon carbide film (SiC film) as the
The support |
Next, the
According to the
特許文献1に開示されるウエハボート50にあっては、前記のように中空構造であり、図7に示すウエハ支持部54(荷重を受ける部分)の内部は、図8(図7のA−A断面)に示すように全体が空洞の状態(肉薄の状態)となる。
しかしながら、縦型減圧CVD装置30において用いられるウエハボート50にあっては、炉への搬入及び搬出の際に不均一な加熱或いは冷却を受けるため、大きな熱応力が発生する。そのため、肉薄のウエハ支持部54では剛性が足りずに変形が生じ、ウエハのスリップ発生の原因となるという課題があった。
The
However, since the
また、図8に細線で示すように、ウエハ支持部54(支持溝55)の表面に略直交する方向に炭化珪素が堆積(成長)する。そのため、シリコンウエハWに当接するウエハ支持部54の表面には粒状の炭化珪素が析出する。
このため、熱処理の際、ウエハ支持部54において粒状面からのパーティクル(炭化珪素の粒)が発生しやすく、ウエハWに付着するという課題があった。
Further, as indicated by thin lines in FIG. 8, silicon carbide is deposited (grown) in a direction substantially orthogonal to the surface of the wafer support portion 54 (support groove 55). Therefore, granular silicon carbide is deposited on the surface of the
For this reason, during the heat treatment, there is a problem that particles (silicon carbide grains) are easily generated from the granular surface in the
本発明は、前記したような事情の下になされたものであり、処理対象のシリコンウエハを支持するウエハボートにおいて、熱処理の際に変形することのない充分な剛性を有するとともに、熱処理の際、パーティクルの発生を抑制することのできるウエハボート及びその製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made under the circumstances as described above, and in a wafer boat that supports a silicon wafer to be processed, it has sufficient rigidity not to be deformed during heat treatment, and during heat treatment, An object of the present invention is to provide a wafer boat capable of suppressing the generation of particles and a manufacturing method thereof.
前記課題を解決するためになされた、本発明に係るウエハボートは、天板および底板と、それらを連結するとともにシリコンウエハを保持するための支持溝が形成された複数の支柱とを備えたウエハボートであって、少なくとも前記支柱は、化学的気相成長法により堆積された炭化珪素により形成され、かつ筒状の棒部材の側面に切削による前記支持溝が形成された中空構造であり、前記支柱の支持溝において、前記シリコンウエハに接する係止面は、該係止面に沿った方向に炭化珪素が堆積されていることに特徴を有する。
このように構成することによって、前記支柱の支持溝において、ウエハ加重を受ける部位(係止面を含む突出部分)は、その基端部が中空構造ではないため、高い剛性が得られ、熱処理持の変形を防止することができる。
また、係止面は、その中央に開口を有するため、ウエハとの接触面積を低減することができ、熱処理持のスリップ発生率を低減することができる。
さらに、前記係止面における炭化珪素の成長方向が、係止面と平行となる(即ち、ウエハ面と平行になる)ため、シリコンウエハの縁部が係止面に当接しても炭化珪素のパーティクルの発生を格段に抑制することができる。
A wafer boat according to the present invention, which has been made to solve the above-mentioned problems, includes a top plate and a bottom plate, and a wafer having a plurality of support columns that are connected to each other and are formed with support grooves for holding silicon wafers. The boat is a hollow structure in which at least the support column is formed of silicon carbide deposited by a chemical vapor deposition method, and the support groove formed by cutting is formed on a side surface of a cylindrical rod member. in support groove of the strut, locking surface in contact with the silicon wafer, that have a characteristic that the silicon carbide is deposited in a direction along the engaging surface.
By configuring as this, in the support groove of the strut, the site receiving the wafer weights (protruding portion including a locking surface), since the base end portion is not a hollow structure, provides high rigidity, heat treatment The deformation of holding can be prevented.
In addition, since the locking surface has an opening in the center thereof, the contact area with the wafer can be reduced, and the slip generation rate with heat treatment can be reduced.
Further, since the growth direction of silicon carbide on the locking surface is parallel to the locking surface (that is, parallel to the wafer surface), even if the edge of the silicon wafer contacts the locking surface, Generation of particles can be remarkably suppressed.
また、前記した課題を解決するため、本発明に係るウエハボートの製造方法は、天板および底板と、それらを連結するとともにシリコンウエハを保持するための支持溝が形成された複数の支柱とを備えたウエハボートの製造方法であって、棒状のカーボン基材の表面に、化学的気相成長法により炭化珪素を堆積するステップと、前記カーボン基材を除去し、炭化珪素からなる筒状の棒部材を形成するステップと、前記筒状の棒部材の側面に切削加工により前記支持溝を形成し、前記支柱を形成するステップとを含むことに特徴を有する。
このような方法によれば、前記した本発明のウエハボートを製造することができる。
Further, in order to solve the above-described problem, a method for manufacturing a wafer boat according to the present invention includes a top plate and a bottom plate, and a plurality of support columns in which support grooves for connecting silicon wafers and holding silicon wafers are formed. A method of manufacturing a wafer boat comprising a step of depositing silicon carbide on a surface of a rod-like carbon substrate by chemical vapor deposition, and removing the carbon substrate to form a cylindrical shape made of silicon carbide. The method includes a step of forming a bar member, and a step of forming the support groove by side cutting on the side surface of the cylindrical bar member to form the support column.
According to such a method, the above-described wafer boat of the present invention can be manufactured.
本発明によれば、処理対象のシリコンウエハを支持するウエハボートにおいて、熱処理の際に変形することのない充分な剛性を有するとともに、熱処理の際、パーティクルの発生を抑制することのできるウエハボート及びその製造方法を得ることができる。 According to the present invention, in a wafer boat that supports a silicon wafer to be processed, a wafer boat that has sufficient rigidity not to be deformed during heat treatment and can suppress generation of particles during heat treatment, and The manufacturing method can be obtained.
以下、本発明に係るウエハボート及びその製造方法の実施形態について図面に基づき説明する。尚、本発明に係るウエハボートにあっては、既に図4乃至図8を用いて説明した従来のウエハボートとは、シリコンウエハを支持する溝を有する支柱の構成のみが異なるため、その他の構成部分については詳細な説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of a wafer boat and a manufacturing method thereof according to the present invention will be described with reference to the drawings. The wafer boat according to the present invention is different from the conventional wafer boat already described with reference to FIGS. 4 to 8 only in the configuration of the pillar having the groove for supporting the silicon wafer. Detailed description of the portion is omitted.
図1は、本発明のウエハボートが有する複数の支柱のうち、1本をボート内面側から見た斜視図である。図1に示すように、支柱1は、その長手方向に沿って内側に複数の支持溝2が所定の間隔を空けて形成されている。シリコンウエハは、その縁部が複数の支柱1の支持溝2の係止面3(ウエハ支持部)に当接して支持され、ウエハボートに保持されることになる。
FIG. 1 is a perspective view of one of a plurality of pillars of a wafer boat according to the present invention as viewed from the inner surface of the boat. As shown in FIG. 1, the support | pillar 1 is formed with the
図2(a)〜(d)は、この支柱1の形成方法を模式的に示す断面図である。支柱1を形成するには、先ず図2(a)に示すように直棒状のカーボン基材10(例えば、等方性黒鉛材)を用意し、1500℃で15時間、化学的気相成長法(CVD)による処理を行う。このCVD処理により、基材表面に炭化珪素層11を所定の膜厚(例えば3000〜4000μm)となるまで形成する(図2(b))。ここで、炭化珪素層11の厚さを3000〜4000μmと肉厚に形成することにより、高い剛性を確保することができる。尚、基材10の上下端には炭化珪素層11を形成せず、基材10の上下端面が露出した状態となされる。
FIGS. 2A to 2D are cross-sectional views schematically showing a method for forming the column 1. In order to form the column 1, first, as shown in FIG. 2 (a), a straight carbon substrate 10 (for example, isotropic graphite material) is prepared, and chemical vapor deposition is performed at 1500 ° C. for 15 hours. Processing by (CVD) is performed. By this CVD process, the silicon carbide layer 11 is formed on the surface of the substrate until a predetermined film thickness (for example, 3000 to 4000 μm) is reached (FIG. 2B). Here, high rigidity can be ensured by forming the thickness of the silicon carbide layer 11 as thick as 3000 to 4000 μm. The silicon carbide layer 11 is not formed on the upper and lower ends of the
次いで、酸素雰囲気で、これらを例えば1000℃に加熱する。これにより、基材10は、その露出した上下端部から燃焼し除去される。
基材10が除去されると、図2(c)に示すように筒状の炭化珪素層11(棒部材)が形成される。
この筒状の炭化珪素層11の側面に対し、その長手方向に沿って、回転切削具を用いて並列に複数の溝加工を施す。これにより図2(d)に示すように、複数の支持溝2を有する支柱1が形成される。
また、同様に必要本数の支柱1を形成後、これらに天板、底板(図示せず)を組み付け、組み立て式の縦型ウエハボート(図示せず)が製造される。尚、前記天板及び底板としては、図5に示したような従来の形状のものでよい。
Next, they are heated to, for example, 1000 ° C. in an oxygen atmosphere. Thereby, the
When
A plurality of grooves are formed in parallel on the side surface of the cylindrical silicon carbide layer 11 along the longitudinal direction using a rotary cutting tool. As a result, as shown in FIG. 2D, the support column 1 having a plurality of
Similarly, after the necessary number of support columns 1 are formed, a top plate and a bottom plate (not shown) are assembled to them to manufacture an assembling type vertical wafer boat (not shown). The top plate and the bottom plate may have a conventional shape as shown in FIG.
図3は、支柱1に形成された複数の支持溝2において、シリコンウエハの縁部に当接する係止面3を示す斜視図である。この支持溝2は、前記のように炭化珪素を堆積させた後に、溝加工により形成したものであるため、前記係止面3における炭化珪素の成長方向が、図3に複数の細線で示すように係止面3と平行となる(即ち、ウエハ面と平行になる)。これにより、従来技術と比較して、係止面における炭化珪素の粒界が占める割合が低減され、結果的に、シリコンウエハの縁部が係止面3に当接しても炭化珪素のパーティクルの発生が大幅に低減される。
FIG. 3 is a perspective view showing the locking
以上のように本発明に係る実施の形態によれば、基材上に炭化珪素層を堆積後、基材を除去して炭化珪素からなる中空構造に形成されるウエハボートにおいて、筒状に形成された肉厚の炭化珪素層(棒部材)に対し、その長手方向に沿って並列に溝加工を施すことによって、複数の支持溝2を有する支柱1が形成される。
この支柱1の構造によれば、支持溝2においてウエハ加重を受ける部位(係止面3を含む突出部分)は、その基端部が中空構造ではないため、高い剛性を得ることでき、熱処理持の変形を防止することができる。
また、係止面3は、中央が開口した状態であるため、ウエハとの接触面積を低減することができ、熱処理持のスリップ発生を防止することができる。
さらに、前記係止面3における炭化珪素の成長方向が、係止面3と平行となる(即ち、ウエハ面と平行になる)ため、シリコンウエハの縁部が係止面3に当接しても炭化珪素のパーティクルの発生を格段に抑制することができる。
As described above, according to the embodiment of the present invention, a silicon carbide layer is deposited on a base material, and then the base material is removed to form a hollow structure made of silicon carbide. A pillar 1 having a plurality of
According to the structure of this support column 1, the portion that receives the wafer load in the support groove 2 (protruding portion including the locking surface 3) can have high rigidity because the base end portion is not a hollow structure, and can retain heat treatment. Can be prevented from being deformed.
Further, since the locking
Furthermore, since the growth direction of silicon carbide on the locking
本発明に係るウエハボート及びその製造方法について、実施例に基づきさらに説明する。本実施例では、前記実施の形態に示したウエハボートを製造し、得られたウエハボートの性能を検証した。 The wafer boat and its manufacturing method according to the present invention will be further described based on examples. In this example, the wafer boat shown in the above embodiment was manufactured, and the performance of the obtained wafer boat was verified.
[実施例1]
実施例1では、カーボン基材(例えば、等方性黒鉛材)に、1500℃で15時間、CVD処理を行い、炭化珪素を3000〜4000μmの厚さ被覆した。次いで、1000℃の大気雰囲気中で前記カーボン基材を燃焼除去し、中空構造の炭化珪素のみ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、その粒径が約直径100μm×長さ200μmの柱状結晶であった。そして、得られた円筒部材にウェハを載置するための複数の支持溝を回転切削具により形成し、ウエハと接する係止面3を鏡面研磨した。また、支持溝を形成した円筒部材を酸洗浄した後、純水による洗浄を行い、乾燥することにより支柱を得た。また、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、組み立て式縦型ウエハボートを製造した。
さらに、製造した縦型ウエハボートによりシリコンウエハ50枚を支持し、炉内において900℃で1時間の熱処理を行った。
この実施例1では、熱処理後のシリコンウエハにおいて、表裏面に付着したパーティクル量(個/ウエハ)を測定した。
[Example 1]
In Example 1, a carbon base material (for example, isotropic graphite material) was subjected to CVD treatment at 1500 ° C. for 15 hours to coat silicon carbide with a thickness of 3000 to 4000 μm. Subsequently, the carbon base material was burned and removed in an air atmosphere at 1000 ° C. to obtain a cylindrical member made of only silicon carbide having a hollow structure. The obtained cylindrical member made of silicon carbide was a columnar crystal having a particle size of about 100 μm diameter × 200 μm length. Then, a plurality of support grooves for placing the wafer on the obtained cylindrical member were formed by a rotary cutting tool, and the locking
Furthermore, 50 silicon wafers were supported by the manufactured vertical wafer boat, and heat treatment was performed in a furnace at 900 ° C. for 1 hour.
In Example 1, the amount of particles (pieces / wafer) adhering to the front and back surfaces of the heat-treated silicon wafer was measured.
[比較例1]
比較例1では、予め溝加工を施したカーボン基材に、1300℃で10時間、CVD処理を行い、炭化珪素を300〜1500μmの厚さ被覆した。次いで、1000℃の大気雰囲気中で前記カーボン基材を燃焼除去し、中空構造の炭化珪素のみからなる円筒部材を得た。また、ウエハを載置する溝部表面を鏡面研磨した。
次いで、研磨後の中空部材を酸洗浄した後、純水洗浄し、乾燥することにより支柱を得た。
また、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、組み立て式縦型ウエハボートを製造した。
また、製造した縦型ウエハボートを用い、実施例1と同条件でウエハの熱処理をおこない、ウエハ表裏面のパーティクル量(個/ウエハ)を測定した。
実施例1及び比較例1の結果を表1に示す。
[Comparative Example 1]
In Comparative Example 1, a carbon substrate that had been grooved in advance was subjected to a CVD treatment at 1300 ° C. for 10 hours to coat silicon carbide with a thickness of 300 to 1500 μm. Subsequently, the carbon base material was burned and removed in an air atmosphere at 1000 ° C. to obtain a cylindrical member made of only silicon carbide having a hollow structure. Further, the surface of the groove portion on which the wafer was placed was mirror-polished.
Next, the polished hollow member was washed with acid, washed with pure water, and dried to obtain a support.
Moreover, after forming the required number of support columns in the same manner, the top plate and the bottom plate were assembled to produce an assembly type vertical wafer boat.
Further, using the manufactured vertical wafer boat, the wafer was heat-treated under the same conditions as in Example 1, and the amount of particles (pieces / wafer) on the front and back surfaces of the wafer was measured.
The results of Example 1 and Comparative Example 1 are shown in Table 1.
表1に示すように、本発明のウエハボートを用いることにより、熱処理後のウエハに付着するパーティクルを大幅に低減できることを確認した。 As shown in Table 1, it was confirmed that by using the wafer boat of the present invention, particles adhering to the wafer after the heat treatment can be greatly reduced.
1 支柱
2 支持溝
3 係止面
10 カーボン基材(基材)
11 炭化珪素層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Support |
11 Silicon carbide layer
Claims (2)
少なくとも前記支柱は、化学的気相成長法により堆積された炭化珪素により形成され、 かつ筒状の棒部材の側面に切削による前記支持溝が形成された中空構造であり、
前記支柱の支持溝において、前記シリコンウエハに接する係止面は、該係止面に沿った方向に炭化珪素が堆積されていることを特徴とするウエハボート。 A wafer boat comprising a top plate and a bottom plate, and a plurality of support columns that are connected to each other and are formed with support grooves for holding silicon wafers,
At least the support column is a hollow structure formed of silicon carbide deposited by chemical vapor deposition and having the support groove formed by cutting on the side surface of a cylindrical rod member.
In the support groove of the support column, a silicon boat is deposited on a locking surface in contact with the silicon wafer in a direction along the locking surface.
棒状のカーボン基材の表面に、化学的気相成長法により炭化珪素を堆積するステップと、
前記カーボン基材を除去し、炭化珪素からなる筒状の棒部材を形成するステップと、
前記筒状の棒部材の側面に切削加工により前記支持溝を形成し、前記支柱を形成するステップとを含むことを特徴とするウエハボートの製造方法。 A method for manufacturing a wafer boat comprising a top plate and a bottom plate, and a plurality of support columns that are connected to each other and are formed with support grooves for holding silicon wafers,
Depositing silicon carbide on the surface of the rod-shaped carbon substrate by chemical vapor deposition;
Removing the carbon substrate and forming a cylindrical rod member made of silicon carbide;
Forming the support groove by cutting on a side surface of the cylindrical bar member and forming the support column.
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