JPH02237111A - 半導体ウェーハ熱処理用治具 - Google Patents
半導体ウェーハ熱処理用治具Info
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- JPH02237111A JPH02237111A JP5853989A JP5853989A JPH02237111A JP H02237111 A JPH02237111 A JP H02237111A JP 5853989 A JP5853989 A JP 5853989A JP 5853989 A JP5853989 A JP 5853989A JP H02237111 A JPH02237111 A JP H02237111A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、半導体ウェーハの製造工程における酸化炉、
拡散炉及びＣＶＤ炉等の炉内で使用されるボート、サセ
プターやカンチバドル等の半導体ウェーハ熱処理用治具
に関する。
拡散炉及びＣＶＤ炉等の炉内で使用されるボート、サセ
プターやカンチバドル等の半導体ウェーハ熱処理用治具
に関する。
（従来の技術）
従来、この種の半導体ウエーハ熱処理用治具としては存
害ガスの放出がなく、化学的、熱的に安定なことが必須
の条件であり、例えば炭素基材に炭化珪素をコーティン
グしたものが用いられていた。しかし、この炭化珪素の
コーティング中、及び加熱処理に伴い加熱冷却サイクル
中に炭化珪素膜にクランクが発生し、露出した炭素基材
部分に含まれる吸着ガスが処理雰囲気中に放出して半導
体ウェーハが金属汚染されるという問題があった。また
、従来の半導体ウェーハ熱処理用治具によりＨ２雰囲気
に曝すエビタキシャル成長を行うと、炭化珪素は掻く微
量の鉄等の存在によってＨ２雰囲気下で分解が促進され
、炭化珪素膜にビンホールが発生して同様に炭素基材中
の吸着ガスが放出して半導体ウエーハが金属汚染される
という問題があった。
害ガスの放出がなく、化学的、熱的に安定なことが必須
の条件であり、例えば炭素基材に炭化珪素をコーティン
グしたものが用いられていた。しかし、この炭化珪素の
コーティング中、及び加熱処理に伴い加熱冷却サイクル
中に炭化珪素膜にクランクが発生し、露出した炭素基材
部分に含まれる吸着ガスが処理雰囲気中に放出して半導
体ウェーハが金属汚染されるという問題があった。また
、従来の半導体ウェーハ熱処理用治具によりＨ２雰囲気
に曝すエビタキシャル成長を行うと、炭化珪素は掻く微
量の鉄等の存在によってＨ２雰囲気下で分解が促進され
、炭化珪素膜にビンホールが発生して同様に炭素基材中
の吸着ガスが放出して半導体ウエーハが金属汚染される
という問題があった。
これらの問題を解決するために、■高純度黒鉛面上に、
おのおの高純度の炭化珪素中間層および窒化珪素表面層
を形成被覆してなる加熱支持体（特公昭４４−７６５２
号公報）、■カーボン製サセプタ本体の表面にシリコン
カーバイド層、該層上にシリコンナイトライド層、多結
晶シリコン層及びシリコンオキサイド層のうち少なくと
もシリコンナイトライド層を含む２Ｎを蒸着形成した半
導体ウェーハ処理用サセブタ（特開昭５３−６６１６４
号公報）、■炭素基材の表面層に、厚さｌ０μ以上の高
密度窒化珪素膜を形成せしめたサセブター（特開昭５４
−１５７７７８号公報）が提案されている． （発明が解決しようとする課題） 上記した■又は■の公報に記載される高純度又は高密度
の窒化珪素膜を形成するには、高温（■では１２００゜
Ｃ、■では１３００〜１４００゜Ｃ）で、ＳｉＣｌａや
ＳｉＨＣ１，を用いて行い、その結果α一ＳｔユＮ４や
β−Ｓｉ３Ｎａという結晶化された窒化珪素膜のコーテ
ィングが行われるものであり、用いられる窒化珪素の膜
厚は、■ｌＯ〜５０μ程度、■１０μ以上を必要とする
ものであった。さらに具体的に言えば、上記■特開昭５
４−１５７７７８号公報の実施例１に記載されるごとく
、所定の炭素基材を、石英ガラス管を炉心管とした高周
波加熱炉に挿入し、誘導加熱により炭素基材表面を１３
５０゜Ｃに加熱した後、炉心管内にＳ ｉ Ｃ Ｅ ａ
を毎分５ｃｃ，Ｈｚを毎分５００ＣＣ及びＮＨ３を毎分
４０ｃｃ供給させて炭素基材表面層に厚さ１００μの結
晶化された窒化珪素膜を形成しサセブクーを得ているも
のである。
おのおの高純度の炭化珪素中間層および窒化珪素表面層
を形成被覆してなる加熱支持体（特公昭４４−７６５２
号公報）、■カーボン製サセプタ本体の表面にシリコン
カーバイド層、該層上にシリコンナイトライド層、多結
晶シリコン層及びシリコンオキサイド層のうち少なくと
もシリコンナイトライド層を含む２Ｎを蒸着形成した半
導体ウェーハ処理用サセブタ（特開昭５３−６６１６４
号公報）、■炭素基材の表面層に、厚さｌ０μ以上の高
密度窒化珪素膜を形成せしめたサセブター（特開昭５４
−１５７７７８号公報）が提案されている． （発明が解決しようとする課題） 上記した■又は■の公報に記載される高純度又は高密度
の窒化珪素膜を形成するには、高温（■では１２００゜
Ｃ、■では１３００〜１４００゜Ｃ）で、ＳｉＣｌａや
ＳｉＨＣ１，を用いて行い、その結果α一ＳｔユＮ４や
β−Ｓｉ３Ｎａという結晶化された窒化珪素膜のコーテ
ィングが行われるものであり、用いられる窒化珪素の膜
厚は、■ｌＯ〜５０μ程度、■１０μ以上を必要とする
ものであった。さらに具体的に言えば、上記■特開昭５
４−１５７７７８号公報の実施例１に記載されるごとく
、所定の炭素基材を、石英ガラス管を炉心管とした高周
波加熱炉に挿入し、誘導加熱により炭素基材表面を１３
５０゜Ｃに加熱した後、炉心管内にＳ ｉ Ｃ Ｅ ａ
を毎分５ｃｃ，Ｈｚを毎分５００ＣＣ及びＮＨ３を毎分
４０ｃｃ供給させて炭素基材表面層に厚さ１００μの結
晶化された窒化珪素膜を形成しサセブクーを得ているも
のである。
しかし、このような結晶化した窒化珪素膜のコーティン
グを行うと、１２００〜１４００゜Ｃの高温処理が必要
となり、治具材料（カーボン、炭化珪素等）から不純物
が外部へ噴出し（この噴出量は筋温になればなるほど多
くなりコーティング膜への取り込みも多くなる）かかる
汚染された窒化珪素膜に接触した半導体ウェーハの金属
汚染の一因となり、かつコーティング処理時間が長くな
るという問題があるとともに、結晶化した窒化珪素膜の
シール効果があまり良好でな＜ｎ＊厚として１０μ以上
を必要とするものであった。また、上記した■特開昭５
３−６６１６４号公報は、「シリコンナイトライド層は
厚い膜厚に形成することが困難なためピンホールが発生
しやすく、このピンホールからの汚染を防ぐためにシリ
コンオキサイドあるいは多結晶シリコン層を形成してい
る」 （■同公報、第２頁、左上欄、第６〜１０行）と
記載し、窒化珪素（結晶化したもの）膜単独ではそのビ
ンホールのために汚染防止が困難であることを教示して
いる。
グを行うと、１２００〜１４００゜Ｃの高温処理が必要
となり、治具材料（カーボン、炭化珪素等）から不純物
が外部へ噴出し（この噴出量は筋温になればなるほど多
くなりコーティング膜への取り込みも多くなる）かかる
汚染された窒化珪素膜に接触した半導体ウェーハの金属
汚染の一因となり、かつコーティング処理時間が長くな
るという問題があるとともに、結晶化した窒化珪素膜の
シール効果があまり良好でな＜ｎ＊厚として１０μ以上
を必要とするものであった。また、上記した■特開昭５
３−６６１６４号公報は、「シリコンナイトライド層は
厚い膜厚に形成することが困難なためピンホールが発生
しやすく、このピンホールからの汚染を防ぐためにシリ
コンオキサイドあるいは多結晶シリコン層を形成してい
る」 （■同公報、第２頁、左上欄、第６〜１０行）と
記載し、窒化珪素（結晶化したもの）膜単独ではそのビ
ンホールのために汚染防止が困難であることを教示して
いる。
本発明は、非品質（アモルファス）の窒化珪素膜のシー
ル効果が高いことを見出すことにより、コーティングに
際して高温処理が必要でなく治具材料（カーボン、炭化
珪素等）から不純物の外部への噴出が減少し、従って高
純度の窒化珪素膜の形成が可能でありかつコーティング
処理時間も大幅に短縮でき、さらに窒化珪素単独でしか
もその膜厚が１０００人と薄くても十分なシール効果が
達成できるようにした半導体ウェーハ熱処理用治具を提
供することを目的としている， （課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本発明の半導体ウ工一ハ熱
処理用治具は、カーボン製熱処理用治具の表面に、直接
又は間接に厚さが少なくとも１０００人の非晶質窒化珪
素膜を形成せしめたものである。
ル効果が高いことを見出すことにより、コーティングに
際して高温処理が必要でなく治具材料（カーボン、炭化
珪素等）から不純物の外部への噴出が減少し、従って高
純度の窒化珪素膜の形成が可能でありかつコーティング
処理時間も大幅に短縮でき、さらに窒化珪素単独でしか
もその膜厚が１０００人と薄くても十分なシール効果が
達成できるようにした半導体ウェーハ熱処理用治具を提
供することを目的としている， （課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本発明の半導体ウ工一ハ熱
処理用治具は、カーボン製熱処理用治具の表面に、直接
又は間接に厚さが少なくとも１０００人の非晶質窒化珪
素膜を形成せしめたものである。
カーボン製熱処理用治具としては、炭化珪素膜のコーテ
ィングを行ったものでもよいし、またコーティングがな
いものでもよい。
ィングを行ったものでもよいし、またコーティングがな
いものでもよい。
非品質の窒化珪素膜のコーティング（デポジション）条
件は、６００〜１ ０ ０ ０ ”ＣのＣＶＤ （化学
気相成長）法によって行われる。
件は、６００〜１ ０ ０ ０ ”ＣのＣＶＤ （化学
気相成長）法によって行われる。
非品質窒化珪素膜の膜厚は、１０００〜１００００人（
０．１−１μ）が好ましいが、これ以上の厚さを通用で
きることはいうまでもない．１００００人以下では、シ
ール効果が十分でなくなり好まし《ない。即ち、本発明
によれば、前記した従来技術の高密度窒化珪素膜が１０
μ以上を必要としたのに対し、十分の一以下の膜厚で良
好なシール効果が達成できるものである。
０．１−１μ）が好ましいが、これ以上の厚さを通用で
きることはいうまでもない．１００００人以下では、シ
ール効果が十分でなくなり好まし《ない。即ち、本発明
によれば、前記した従来技術の高密度窒化珪素膜が１０
μ以上を必要としたのに対し、十分の一以下の膜厚で良
好なシール効果が達成できるものである。
以下に本発明に到達するまでに行った実験例を挙げて説
明する． 実験例１ 治具材料からの金属汚染量と温度の関係についての実Ｍ
． カーボン製治具とシリコンウエーハを７００〜１１００
゜Ｃの温度で、３０分、Ｎ．中で熱処理を行う．その後
、シリコンウェーハのみ３０分、１０００℃、ドライＯ
ｔ酸化を行った後、光導電減衰法（ＡＳＴＭＦ２８）に
より、ウエーハ・ライフ・タイムを測定した。そのウェ
ーハ・ライフ・タイムより、汚染量を汚染物質を鉄（Ｆ
．ｅ）として次の式から算出した。
明する． 実験例１ 治具材料からの金属汚染量と温度の関係についての実Ｍ
． カーボン製治具とシリコンウエーハを７００〜１１００
゜Ｃの温度で、３０分、Ｎ．中で熱処理を行う．その後
、シリコンウェーハのみ３０分、１０００℃、ドライＯ
ｔ酸化を行った後、光導電減衰法（ＡＳＴＭＦ２８）に
より、ウエーハ・ライフ・タイムを測定した。そのウェ
ーハ・ライフ・タイムより、汚染量を汚染物質を鉄（Ｆ
．ｅ）として次の式から算出した。
汚染ｌ＝１／ｖσＩ−．（１／ウェーハ・ライフ・タイ
ム）（式中、ｙ＝２．３ｘｌＯ’ｃｍ／ｓｅｃ：キャリ
アーの熱運動速度、σｒａ＝ １． ５ ｘ １ ０
−’ｂｃｒＡ：捕獲断面積） その結果を第１表に示した。
ム）（式中、ｙ＝２．３ｘｌＯ’ｃｍ／ｓｅｃ：キャリ
アーの熱運動速度、σｒａ＝ １． ５ ｘ １ ０
−’ｂｃｒＡ：捕獲断面積） その結果を第１表に示した。
第１表
第１表に示した結果から、明らかなごとく、シリコンウ
ェーハの汚染量は温度の上昇とともに増大し、１ ０
０ ０ ’Ｃを越えると顕著に増加することが判明した
。
ェーハの汚染量は温度の上昇とともに増大し、１ ０
０ ０ ’Ｃを越えると顕著に増加することが判明した
。
実験例２
窒化珪素膜の生成温度と結晶性の関係についての実験。
ＳｉＨ．，ＳｉＨ．ｃｆ．，Ｓ ｉＣ１４の３種類のシ
リコン・ソースを用いて、生成温度７００〜１４００℃
の範囲でＮＨ．との反応により、窒化珪素膜を基板上に
成長させた。
リコン・ソースを用いて、生成温度７００〜１４００℃
の範囲でＮＨ．との反応により、窒化珪素膜を基板上に
成長させた。
電子線による反射回折法を用いて各膜よりの回折パター
ンを写真に撮影し、その回折パターンを写真に撮影し、
その回折パターンの線幅より、次の弐により粒径を求め
た。
ンを写真に撮影し、その回折パターンを写真に撮影し、
その回折パターンの線幅より、次の弐により粒径を求め
た。
粒径一Ｌλ／ΔＳ（Ｌ：カメラと試料の距離、λ：波長
、ΔＳ：線幅） その結果を第２表に示した。（第２表において、微結晶
相の粒径は０．５〜１０μｍであり、Ａはα−Ｓｉ，Ｎ
４，Ｂはβ−Ｓｔ：＋Ｎａである。）第２表から明らか
なごとく、６００〜１０００゜Ｃで生成するＳｉ３Ｎ．
膜は非品質（アモルファス）であり、生成温度が上昇す
ると結晶化度が増大することが判明した。
、ΔＳ：線幅） その結果を第２表に示した。（第２表において、微結晶
相の粒径は０．５〜１０μｍであり、Ａはα−Ｓｉ，Ｎ
４，Ｂはβ−Ｓｔ：＋Ｎａである。）第２表から明らか
なごとく、６００〜１０００゜Ｃで生成するＳｉ３Ｎ．
膜は非品質（アモルファス）であり、生成温度が上昇す
ると結晶化度が増大することが判明した。
第２表
温度（ｘｌＯＯ゜Ｃ）
非品質 微結晶 単結晶
非品質
微結晶
単結晶
非品質
微結晶
単結晶
（第２表において、微結晶相の粒径は０．５μｍ〜１０
μｍ，Ａはα ＳｉＪ４、Ｂはβ−ＳｉＪ４である。） 第２表から明らかなごとく、６００−１０００゜Ｃで生
成するＳｉＪａ膜は非品質（アモルファス）であり、生
成温度が上昇すると結晶化度が増大することが判明した
。
μｍ，Ａはα ＳｉＪ４、Ｂはβ−ＳｉＪ４である。） 第２表から明らかなごとく、６００−１０００゜Ｃで生
成するＳｉＪａ膜は非品質（アモルファス）であり、生
成温度が上昇すると結晶化度が増大することが判明した
。
実験例３
シール効果と結晶粒径の関係についての実験。
回折パターン法により粒径を測定した非晶質、２５人及
び８０〜１００人の結晶粒の膜厚４０００人の窒化膜（
ＳｉＪｎ ）の表面にＮａイオンを塗布したのち、６０
０’Ｃ，２２ｈｒＯ熱処理をＮ２８５％、Ｈ２ １５％
の雰囲気で実施した．測定はＨＦを用いて膜を除去し、
その後Ｎａ！！（Ｔ％＝２．６０ｙｅａｒｓ）をカウニ
／卜することで行った．その結果を第１図に示した。
び８０〜１００人の結晶粒の膜厚４０００人の窒化膜（
ＳｉＪｎ ）の表面にＮａイオンを塗布したのち、６０
０’Ｃ，２２ｈｒＯ熱処理をＮ２８５％、Ｈ２ １５％
の雰囲気で実施した．測定はＨＦを用いて膜を除去し、
その後Ｎａ！！（Ｔ％＝２．６０ｙｅａｒｓ）をカウニ
／卜することで行った．その結果を第１図に示した。
粒径＝Ｌλ／ΔＳ
（Ｌ二カメラと試料の距離、λ：波長、ΔＳ二線幅）
第１図の結果から、窒化膜の結晶粒径が小さい程シール
効果がよく、特に非品質（アモルファス）の窒化膜が極
めて良好なシール効果を示すことがわかった。
効果がよく、特に非品質（アモルファス）の窒化膜が極
めて良好なシール効果を示すことがわかった。
上記した実験例１〜３の知見に基づいて、本発明者は本
発明を完成したものである。
発明を完成したものである。
（実施例）
以下に本発明の実施例を挙げてさらに具体的に説明する
。
。
実施例１
窒化膜コーティング条件
Ｑ，ｌｔｏｒｒ，７７０゜Ｃ
ＳｉＨ２ Ｃｌ．： ７０ｓｃｃｏ＋
ＮＨ３ ： ７ ０ ０ｓｃｃｍ成長速度
：３５人／ＩＩＩ ！ ｎ膜厚 ： ３２
３６人 以上の条件でカーボン治具に窒化膜コーティングを行っ
た。
：３５人／ＩＩＩ ！ ｎ膜厚 ： ３２
３６人 以上の条件でカーボン治具に窒化膜コーティングを行っ
た。
実験結果の評価については、実験例ｌと同様に光導電減
衰法（ＡＳＴＭＦ２８）により、ウエー・ハ・ライフ・
タイムを測定した．そのウエーハ・ライフ・タイムより
、汚染量を汚染物質を鉄（Ｆｅ）として算出した。その
結果を第３表に示した。但し、熱処理は１１００’Ｃで
３０分間Ｎ，中で行った。
衰法（ＡＳＴＭＦ２８）により、ウエー・ハ・ライフ・
タイムを測定した．そのウエーハ・ライフ・タイムより
、汚染量を汚染物質を鉄（Ｆｅ）として算出した。その
結果を第３表に示した。但し、熱処理は１１００’Ｃで
３０分間Ｎ，中で行った。
比較例・ｌ
実施例１と同様のカーボン治具に窒化膜コーティングを
行うことなく、実施例１と同様に汚染量を算出して、そ
の結果を第３表に示した。
行うことなく、実施例１と同様に汚染量を算出して、そ
の結果を第３表に示した。
第３表
第３表の結果から、本発明の窒化膜コーティングを行っ
た治具のシール効果は従来品に比べて膜厚が極めて薄い
にもかかわらず良好であり、即ち汚染量は極めて少ない
ことが確認できた。また、膜厚は極めて薄いから、従来
の膜厚のコーティングに要した時間よりも溝かに処理時
間は短縮できた． 本発明の技術思想は、半導体の単結晶製造、熱処理、同
ウエーハの半導体電子回路装置の製造など、高温度で使
用されるカーボン製部品治具及びその他構造体のカーボ
ン製品の表面、又は内部の不純物を封じこめるためにも
応用可能である。
た治具のシール効果は従来品に比べて膜厚が極めて薄い
にもかかわらず良好であり、即ち汚染量は極めて少ない
ことが確認できた。また、膜厚は極めて薄いから、従来
の膜厚のコーティングに要した時間よりも溝かに処理時
間は短縮できた． 本発明の技術思想は、半導体の単結晶製造、熱処理、同
ウエーハの半導体電子回路装置の製造など、高温度で使
用されるカーボン製部品治具及びその他構造体のカーボ
ン製品の表面、又は内部の不純物を封じこめるためにも
応用可能である。
（発明の効果）
以上述べた如く、本発明の半導体ウェーハ熱処理用治具
は、（１）コーティングに際して高温処理が必要でなく
治具材料（カーボン、炭化珪素等）から不純物の外部へ
の噴出が減少し、（２）かつコーティ゛ング処理時間も
大幅に短縮でき、（３）さらに窒化珪素単独で膜厚がｉ
ｏｏｏ人と薄くても十分なシール効果を有するという大
きな効果を奏するものである．
は、（１）コーティングに際して高温処理が必要でなく
治具材料（カーボン、炭化珪素等）から不純物の外部へ
の噴出が減少し、（２）かつコーティ゛ング処理時間も
大幅に短縮でき、（３）さらに窒化珪素単独で膜厚がｉ
ｏｏｏ人と薄くても十分なシール効果を有するという大
きな効果を奏するものである．
第１図は実験例３の実験結果を示すグラフである。
第１図
深 さ ［ＪＪｍ］
特許出願人 信越半導体株式会社
Claims (1)
- （１）カーボン製熱処理用治具の表面に、直接又は間接
に厚さが少なくとも１０００Åの非晶質窒化珪素膜を形
成せしめたことを特徴とする半導体ウェーハ熱処理用治
具。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5853989A JPH0752721B2 (ja) | 1989-03-10 | 1989-03-10 | 半導体ウェーハ熱処理用治具 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5853989A JPH0752721B2 (ja) | 1989-03-10 | 1989-03-10 | 半導体ウェーハ熱処理用治具 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02237111A true JPH02237111A (ja) | 1990-09-19 |
| JPH0752721B2 JPH0752721B2 (ja) | 1995-06-05 |
Family
ID=13087245
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5853989A Expired - Lifetime JPH0752721B2 (ja) | 1989-03-10 | 1989-03-10 | 半導体ウェーハ熱処理用治具 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0752721B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6383302B2 (en) | 1997-12-02 | 2002-05-07 | Nec Corporation | Apparatus and method for manufacturing semiconductor device |
-
1989
- 1989-03-10 JP JP5853989A patent/JPH0752721B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6383302B2 (en) | 1997-12-02 | 2002-05-07 | Nec Corporation | Apparatus and method for manufacturing semiconductor device |
| US6878625B2 (en) | 1997-12-02 | 2005-04-12 | Nec Electronics Corporation | Method for manufacturing semiconductor device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0752721B2 (ja) | 1995-06-05 |
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