JPH0590184A - 半導体拡散炉用ウエハボートの製造方法 - Google Patents

半導体拡散炉用ウエハボートの製造方法

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JPH0590184A
JPH0590184A JP24926891A JP24926891A JPH0590184A JP H0590184 A JPH0590184 A JP H0590184A JP 24926891 A JP24926891 A JP 24926891A JP 24926891 A JP24926891 A JP 24926891A JP H0590184 A JPH0590184 A JP H0590184A
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美治 茅根
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恭彦 川村
Kazuaki Miyazaki
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 高純度SiC膜よりなる中空殻状半導体拡散
炉用ウェハボートを作製する。 【構成】 黒鉛基材の溝2の反対側の面にマスキングを
施し、化学蒸着法によりSiC膜を形成した後、黒鉛基
材を燃焼除去する。熱膨張異方性比1.08以下の黒鉛
基材を用いる。SiC膜厚0.2mm以上とする。マス
キングの幅Wは基材の幅Kの1/4以上とする。 【効果】 反りを生じることなく、容易に製造できる。
高純度SiC膜よりなる中空体であるため、軽量で熱容
量が低く、ウェハを汚染することがない。耐熱衝撃性に
も優れる。大型ロングボートの製造も可能。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体拡散炉用ウェハボ
ートの製造方法に係り、特に、高純度炭化珪素(Si
C)膜よりなる中空殻状構造の半導体拡散炉用ボートを
製造する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】拡散炉は、Si単結晶ウェハを高温に加
熱して不純物をドーピングしたり、酸化膜を形成する工
程で用いられるものであり、半導体デバイスの製造工程
のなかでも最も基本的な設備である。この拡散炉は加熱
炉、反応管(プロセスチューブ)、ウェハボート等から
構成されるものであるが、これらの構成部材のうち、特
に、ウェハボートは、Si単結晶ウェハが直接載置され
るものであり、ウェハに最も近接する部材であるから、
最も重要な部材である。
【0003】近年、半導体についても高集積度化が進
み、拡散炉に用いられる部材、例えば、プロセスチュー
ブ、ライナーチューブ、ウェハボート、マザーボート、
パドル等の半導体拡散炉用ウェハボートの製造方法につ
いても高純度化が必要とされると共に、Siウェハの大
口径化に伴う拡散炉部材の大型化、高強度化が必要とさ
れるようになってきた。このため、ウェハボートについ
ても、より高純度で大型のロングウェハボートが望まれ
ている。
【0004】ウェハボートは、例えば、第3図に示す如
く、1対のフランジ部材11,12を橋絡するように複
数本(図においては3本)の棒状部材13,14,15
が設けられて構成されている。各棒状部材のボート内面
側には、ウェハを保持するための溝16が切り込まれて
いる。
【0005】従来、高純度ウェハボートとしては、石英
製のものが殆どであるが、その他、Si−SiC質のも
の、或いは、Si−SiC質基材に化学蒸着法によりS
iCコーティングを施したものなども実用に供されてい
る。
【0006】また、特開昭57−7923号公報には、
黒鉛を基材としてSiCコーティングを施した後にスリ
ットを形成し、その後黒鉛を燃焼除去するウェハボート
の製造方法が開示されている。更に、特開昭57−17
126号公報には、黒鉛質パイプの内周面又は外周面
に、厚さ2mm以上のSiCコーティングを施し、その
後、黒鉛質パイプを燃焼除去するプロセスチューブの製
造方法が開示されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上記従来のウェハボー
トのうち、石英製のものは、割れ易い、失透し易い、高
温強度が不足する、不純物が次第に蓄積して純度が低下
するなどの問題がある。また、Si−SiC質ボートで
は純度の面で不十分である。これに更にSiCコーティ
ングを施したものでは、SiCコーティング膜が割れた
り剥離した場合には、やはりSi−SiC質基材による
不純物汚染が発生する恐れがある。
【0008】また、特開昭57−7923号公報に記載
の方法では、小型のカセットボートのように、ごく小さ
なボートでは製造可能であるが、マザーボートとカセッ
トボートが一体となった、長さの長いウェハボートで
は、一体品としての黒鉛基材の加工がきわめて困難であ
ることから、製造が非常に難しい。しかも、SiCコー
ティングを施した後スリットを切り込む段階で大きな応
力が発生し、コーティング膜にクラックが発生するとい
う問題もある。
【0009】ところで、本発明者らは、SiC膜のみか
らなるウェハボートについて検討を重ねた結果、次のよ
うなことを知見した。即ち、SiC膜のみからなる製品
を良好な形状保持性にて製造するためには、相当量の膜
厚が必要とされるが、この膜厚を十分に確保するために
は、用いる黒鉛基材の物性、特に熱膨張特性を管理する
必要がある。また、黒鉛基材を燃焼除去した後に残存す
る灰分についても制限する必要もある。
【0010】しかしながら、従来において、黒鉛基材に
ついての検討はなされておらず、特開昭57−7923
号公報及び特開昭57−17126号公報の方法におい
ても、熱膨張特性や灰分等について何ら触れられていな
い。
【0011】本発明は上記従来の実情に鑑みてなされた
ものであって、高純度SiC膜のみからなる中空殻状構
造の半導体拡散炉用ウェハボートの製造方法であって、
不純物によるウェハ汚染の問題がなく、軽量かつ低熱容
量で耐熱衝撃に優れ、大型ロングウェハボートの製造に
も有効な半導体拡散炉用ウェハボートの製造方法を提供
することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体拡散炉用
ウェハボートの製造方法はウェハを保持するための複数
の溝が、側面長さ方向に並列して形成された棒状部材を
備える、SiC膜よりなる中空殻状構造のウェハボート
を、黒鉛基材の表面に化学蒸着法によりSiC膜を形成
した後、前記黒鉛基材を燃焼除去することにより製造す
る方法において、前記棒状部材形成部に相当する黒鉛基
材にマスキングを施してSiC膜を形成する方法であっ
て、該黒鉛基材は熱膨張異方性比が1.08以下の等方
性高純度黒鉛よりなり、前記マスキングは、前記黒鉛基
材の溝が形成された面の反対側の面に、前記棒状部材の
直径又は幅の1/4以上の幅で、該黒鉛基材の長さ方向
に施し、かつ前記SiC膜の厚さを0.2mm以上とす
ることを特徴とする。
【0013】以下に本発明を図面を参照して詳細に説明
する。
【0014】第1図は本発明の方法により製造されるウ
ェハボートの棒状部材の部分縦断面図、第2図は第1図
の−線に沿う横断面図である。
【0015】第1,2図において、1は棒状部材、2は
ウェハ保持用の溝、3は開孔であり、全体は化学蒸着法
による高純度SiC膜製である。
【0016】本発明の方法においては、まず、黒鉛基材
を、製造するウェハボートの形状に加工する。この場
合、大型のウェハボートであれば、溝を有する棒状部材
形成部とフランジ部材形成部とをそれぞれ機械加工によ
り作製し、これらを接合一体化する。接合は、無機系接
着剤を用いる接着法やはめ込み方式が採用されるが、そ
の他の方法であっても良い。
【0017】本発明において用いる黒鉛基材は、熱膨張
異方性比が1.08以下、灰分が好ましくは800pp
m以下のものである。黒鉛基材の熱膨張異方性比が1.
08を超えると、後工程において、0.2mm以上とい
う比較的厚さの厚いSiC膜を形成する際、SiC膜に
クラックが発生するおそれがある。
【0018】目的とするウェハボート形状の黒鉛基材を
作製した後は、この黒鉛基材にマスキングを施した後、
化学蒸着法によりSiC膜を形成する。
【0019】このマスキングは、ウェハボートの棒状部
材形成部の黒鉛基材の、ウェハ保持用の溝を形成した面
の反対側の面に、該黒鉛基材の長さ方向に設ける。しか
して、このマスキングの幅は、第1図及び第2図に示す
如く、形成される棒状部材1の直径又は幅Kの1/4以
上とする。即ち、後述の化学蒸着によるSiC膜の形成
により、溝2の反対側の面に、幅W≧1/4×Kの開孔
部3が形成されるようにする。(なお、第8図の様な角
棒であれば幅a≧1/4×bとする。)なお、このマス
キングの幅は小さすぎると、マスキングを行なうことに
よる十分な効果が得られず、大きすぎると棒状部材の強
度が低下するおそれがある。従って、マスキングの幅
は、棒状部材の直径又は幅の1/4以上、4/5以下と
するのが好ましい。
【0020】なお、マスキングは、棒状部材形成部の黒
鉛基材の全長さ方向にわたって連続的に形成しても良
く、また、部分的ないし断続的に形成しても良い。ま
た、マスキングは、棒状部材形成部の黒鉛基材とフラン
ジ部形成部の黒鉛基材とを接合する前に行なっても良
い。
【0021】マスキングを施した後は、常法に従って、
化学蒸着法によりSiC膜を形成する。
【0022】本発明においては、このSiC膜は、厚さ
0.2mm以上とする。このSiC膜の厚さが0.2m
m未満であると得られるウェハボートの剛性や強度が不
足する。SiC膜は過度に厚くても、コスト面で不利で
あるため、その厚さは0.8mm以下とするのが好まし
い。
【0023】SiC膜を形成した後は、常法に従って、
黒鉛を燃焼除去し、その後、洗浄により灰分を完全に除
去する。この場合、マスキングで形成された開孔部か
ら、黒鉛及び灰分を効果的に除去可能であるが、必要で
あれば、フランジ部に更に開孔を形成しても良い。
【0024】本発明で製造されるウェハボートは、その
形状、大きさ等に特に制限はなく、例えば、棒状部材の
形状においても、第1,2図に示す略円形断面形状のも
のの他、角形断面形状のものとすることもできる。ま
た、フランジ部に取り付ける棒状部材の本数等にも特に
制限はない。
【0025】
【作用】熱膨張異方性比が1.08以下の黒鉛基材であ
れば、化学蒸着法によるSiC膜形成時或いはその後の
昇温、降温条件において、SiC膜に熱膨張の異方性に
よる応力を殆ど付加することがなく、厚膜のSiC膜を
クラックの発生等をひき起こすことなく容易に形成する
ことができる。
【0026】また、マスキングを溝と反対側の面に形成
することにより、得られるSiC膜の棒状部材部分の湾
曲、反りを有効に防止することができる。即ち、化学蒸
着法により黒鉛基材表面にSiC膜を形成する場合、第
4図に示す如く、黒鉛基材10の溝形成面(B面とい
う。)のSiCコーティング量は、溝内面のSiCコー
ティング量が少ないことから、反対側面(A面とい
う。)のSiCコーティング量に比べて少なくなる。こ
のため、マスキングを行なわないと、第5図に示す如
く、SiC膜10A形成後においては、黒鉛基材10
は、A面の剛性がB面の剛性より大となり、A面が凸面
となるように湾曲する。これに対して、本発明の方法に
従って、このA面側にマスキングを施し、A面のSiC
コーティング量を減らし、A面の剛性を小さくして、A
面とB面とのバランスを保つことにより、上記湾曲は防
止される。
【0027】
【実施例】以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に
説明する。
【0028】実施例1 本発明方法に従って、第6図(平面図)及び第7図(側
面図)に示すロングウェハボート5(5Aはフランジ部
材、5Bは棒状部材)を製造した。なお、このロングウ
ェハボートの各部の大きさは次の通りである。
【0029】 棒状部材直径 15mm フランジ部材直径 170mm 全長 920mm まず、異方性比1.03、灰分100ppmの等方性高
純度黒鉛を用い、組立方式によりウェハボート形状の黒
鉛基材を作製した。次に、その棒状部材形成部の溝と反
対側の面に幅8mmのマスキングを施し、SiCl4
38 /H2の混合ガスにより、温度1450℃でS
iCコーティングを行なった。SiC膜の厚さは0.3
5mmとした。このコーティング段階での、棒状部材形
成部のたわみは0.1mm以下であった。
【0030】次いで、黒鉛基材の燃焼除去を行なった。
【0031】その結果、所望形状のウェハボートを形状
精度良く作製することができた。
【0032】一方、マスキングを行なわなかったこと以
外は、上記と同様にしてウェハボートを作製したとこ
ろ、コーティング段階で棒状部材形成部に最大約7m
m,の湾曲があった。しかして、その後の黒鉛基材の燃
焼除去後においても、大きく湾曲したままであった。
【0033】実施例2 実施例1の方法と同様にして、第8図に示す断面形状の
棒状部材を有するウェハボートを作製した。図示の如
く、本実施例で作製したウェハボートは棒状部材の断面
形状が異なるのみで、その他の構成は実施例1のものと
同様である。なお、第8図において各部の寸法は次の通
りである。
【0034】 a= 8mm b=18mm c= 2mm d=12mm e= 4mm その結果、たわみのない良好なウェハボートが得られ
た。
【0035】一方、マスキングを行なわないこと以外は
上記と同様にしてウェハボートを作製したところ、棒状
部材の部分に最大約5mmの湾曲があった。
【0036】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の半導体拡散
炉用ウェハボートの製造方法によれば、高純度SiC膜
よりなる中空殻状構造のウェハボートを、良好な形状精
度により、容易かつ効率的に、確実に製造することがで
きる。特に、黒鉛基材の組立法を採用することにより、
大型ウェハボートの製造も容易である。
【0037】本発明の方法で得られるウェハボートは、 中空殻状で、基材がないため、基材からの不純物拡
散によるウェハ汚染の問題が全くない。 仮りに、SiC膜にクラックが発生してもウェハを
載置できれば良く、クラック発生による影響は全くな
い。 中空殻状であるため、軽量で、熱容量が小さく短時
間で加熱できる。 熱衝撃に強い。 等の効果を奏し、大型、高純度ウェハボートとしてもき
わめて有効に使用される。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1図は本発明の方法により製造されるウェハ
ボートの棒状部材の部分の断面図である。
【図2】第2図は第1図の−線に沿う断面図であ
る。
【図3】第3図はウェハボートの斜視図である。
【図4】第4図はSiCコーティングによる湾曲の状態
を説明する模式的な断面図である。
【図5】第5図はSiCコーティングによる湾曲の状態
を説明する模式的な断面図である。
【図6】第6図は実施例1で作製したウェハボートの平
面図である。
【図7】第7図は同側面図である。
【図8】第8図は実施例2で作製したウェハボートの棒
状部材の断面図である。
【符号の説明】
1 棒状部材 2 溝 3 開孔部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮崎 和明 岡山県玉野市玉3丁目1番1号 三井造船 株式会社玉野事業所内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ウェハを保持するための複数の溝が、側
    面長さ方向に並列して形成された棒状部材を備える、炭
    化珪素膜よりなる中空殻状構造のウェハボートを、黒鉛
    基材の表面に化学蒸着法により炭化珪素膜を形成した
    後、前記黒鉛基材を燃焼除去することにより製造する方
    法において、前記棒状部材形成部に相当する黒鉛基材に
    マスキングを施して炭化珪素膜を形成する方法であっ
    て、 該黒鉛基材は熱膨張異方性比が1.08以下の等方性高
    純度黒鉛よりなり、 前記マスキングは、前記黒鉛基材の溝が形成された面の
    反対側の面に、前記棒状部材の直径又は幅の1/4以上
    の幅で、該黒鉛基材の長さ方向に施し、かつ前記炭化珪
    素膜の厚さを0.2mm以上とすることを特徴とする半
    導体拡散炉用ウェハボートの製造方法。
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