JPH09330857A - 半導体熱処理用ガラス状カーボン製ダミーウエハ - Google Patents
半導体熱処理用ガラス状カーボン製ダミーウエハInfo
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- JPH09330857A JPH09330857A JP8170582A JP17058296A JPH09330857A JP H09330857 A JPH09330857 A JP H09330857A JP 8170582 A JP8170582 A JP 8170582A JP 17058296 A JP17058296 A JP 17058296A JP H09330857 A JPH09330857 A JP H09330857A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 半導体熱処理工程においてウエハボートに配
置して用いるダミーウエハで熱等による異常変形を防止
し、多数回にわたり繰り返し再使用でき煩雑な交換操作
を省略して長期間使用できるダミーウエハの提供。 【解決手段】 半導体熱処理炉に配設されるウエハボー
トに載置されるガラス状カーボン製の円形状のダミーウ
エハであって、その表面が所定の曲率半径を有して曲面
に形成されてなることを特徴とする半導体熱処理用ガラ
ス状カーボン製ダミーウエハ。ダミーウエハの周端部に
より形成される円形平面に、該ダミーウエハの中心点か
ら下ろした垂線の長さ（ｈ）が、該円形平面の直径
（ｄ）と、ｈ／ｄ＝０．１×１０-2〜０．５×１０-2の
関係にあることが好ましい。
置して用いるダミーウエハで熱等による異常変形を防止
し、多数回にわたり繰り返し再使用でき煩雑な交換操作
を省略して長期間使用できるダミーウエハの提供。 【解決手段】 半導体熱処理炉に配設されるウエハボー
トに載置されるガラス状カーボン製の円形状のダミーウ
エハであって、その表面が所定の曲率半径を有して曲面
に形成されてなることを特徴とする半導体熱処理用ガラ
ス状カーボン製ダミーウエハ。ダミーウエハの周端部に
より形成される円形平面に、該ダミーウエハの中心点か
ら下ろした垂線の長さ（ｈ）が、該円形平面の直径
（ｄ）と、ｈ／ｄ＝０．１×１０-2〜０．５×１０-2の
関係にあることが好ましい。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体熱処理用ガラ
ス状カーボン製ダミーウエハに関し、詳しくは、半導体
熱処理工程においてウエハボートに配置して用いるダミ
ーウエハで熱等により異常に変形することなく多数回に
わたり再使用が可能な形状に形成された半導体熱処理用
ガラス状カーボン製ダミーウエハに関する。
ス状カーボン製ダミーウエハに関し、詳しくは、半導体
熱処理工程においてウエハボートに配置して用いるダミ
ーウエハで熱等により異常に変形することなく多数回に
わたり再使用が可能な形状に形成された半導体熱処理用
ガラス状カーボン製ダミーウエハに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、シリコンウエハ等の半導体基
板は、炉芯管等の熱処理炉内で各種の処理が施されてい
る。これら処理は、一般にウエハボード等の支持載置装
置に被処理ウエハをセットして加熱した熱処理炉内に装
入し、更に昇温加熱し、処理ガスを導入して行われる。
例えば、図４に示すように、ウエハボート１０の保持棒
１１にほぼ等間隔に設けた複数の保持溝１２に、被処理
シリコンウエハＳＷを支持させて載置し、所定の熱処理
炉芯管内に装入する。熱処理炉としては、ウエハを垂直
に横方向に複数並列させる横型炉と、ウエハを水平に縦
方向に複数並列させる縦型炉とのいずれかが処理条件に
応じて用いられている。これらの熱処理炉においては、
従来から上記のようなウエハボートの所定箇所に複数の
ダミーウエハを、被処理シリコンウエハと同様に保持溝
で支持させ配置している。これらダミーウエハのウエハ
ボードへの配置は、炉内に導入されるガスが被処理ウエ
ハに直接あたらないようにして被処理ウエハ上に形成さ
れる膜厚の均一性を向上させたり、また、ガス流を制御
して炉内の均熱化のために行われている。
板は、炉芯管等の熱処理炉内で各種の処理が施されてい
る。これら処理は、一般にウエハボード等の支持載置装
置に被処理ウエハをセットして加熱した熱処理炉内に装
入し、更に昇温加熱し、処理ガスを導入して行われる。
例えば、図４に示すように、ウエハボート１０の保持棒
１１にほぼ等間隔に設けた複数の保持溝１２に、被処理
シリコンウエハＳＷを支持させて載置し、所定の熱処理
炉芯管内に装入する。熱処理炉としては、ウエハを垂直
に横方向に複数並列させる横型炉と、ウエハを水平に縦
方向に複数並列させる縦型炉とのいずれかが処理条件に
応じて用いられている。これらの熱処理炉においては、
従来から上記のようなウエハボートの所定箇所に複数の
ダミーウエハを、被処理シリコンウエハと同様に保持溝
で支持させ配置している。これらダミーウエハのウエハ
ボードへの配置は、炉内に導入されるガスが被処理ウエ
ハに直接あたらないようにして被処理ウエハ上に形成さ
れる膜厚の均一性を向上させたり、また、ガス流を制御
して炉内の均熱化のために行われている。
【０００３】上記の熱処理炉で用いられるダミーウエハ
としては、一般的にはシリコン板でその他の材質として
はアルミナ単結晶板、石英板またはＳｉＣ膜板が、従来
から用いられている。しかし、近年、半導体の高集積化
に伴い基板もより高い均質性が求められ、従来より更に
処理時の汚染を防止し、炉内の熱の不均一を防止するべ
く、また、それにより熱処理工程での歩留の向上を図る
ように、ダミーウエハの改良が種々提案されている。例
えば、特開平５−２８３３０６号公報においては、ダミ
ーウエハとして要求される所定波長光の非透過性の改良
を主たる目的に、珪素含浸の炭化珪素基材表面に所定の
アルミナ及びシリカからなるＣＶＤ膜を形成したダミー
ウエハが提案されている。ダミーウエハは、上記不透光
性である外に、上記公報にも記載されるように、高清浄
度、高耐食性、耐熱性、高強度等がよいことが一般に要
求されている。
としては、一般的にはシリコン板でその他の材質として
はアルミナ単結晶板、石英板またはＳｉＣ膜板が、従来
から用いられている。しかし、近年、半導体の高集積化
に伴い基板もより高い均質性が求められ、従来より更に
処理時の汚染を防止し、炉内の熱の不均一を防止するべ
く、また、それにより熱処理工程での歩留の向上を図る
ように、ダミーウエハの改良が種々提案されている。例
えば、特開平５−２８３３０６号公報においては、ダミ
ーウエハとして要求される所定波長光の非透過性の改良
を主たる目的に、珪素含浸の炭化珪素基材表面に所定の
アルミナ及びシリカからなるＣＶＤ膜を形成したダミー
ウエハが提案されている。ダミーウエハは、上記不透光
性である外に、上記公報にも記載されるように、高清浄
度、高耐食性、耐熱性、高強度等がよいことが一般に要
求されている。
【０００４】また、特開平７−２４０４０１号公報に
は、特にプラズマエッチング装置のチャンバー内を清浄
化するために、実質的にガラス状カーボンでダミーウエ
ハを構成して用いることが提案されている。ここで提案
のエッチング用ダミーウエハは、被処理シリコンウエハ
と同時に用いるものでなく、単独でエッチングチャンバ
ーの対向電極上にセットし、それ自体はエッチングされ
ること無くチャンバー内に堆積したり付着したシリコン
飛散物等をエッチング除去し、チャンバーを清浄化する
ものである。一方、出願人が所定のガラス状カーボンを
プラズマエッチング用電極板に用いることを特開平３−
２８５０８６号公報で提案したように、ガラス状カーボ
ンは高強度、耐熱性、耐食性であり、半導体エッチング
用電極として用いてもパーティクル等のダストを発生す
ることなく長期間安定であることが知られている。従っ
て、上記提案のエッチング用ダミーウエハは、ガラス状
カーボンが耐食性に優れプラズマエッチングされ難いと
いう既に特開平３−２８５０８６号公報で開示された特
性を、それ自体が汚染源となることなく単にプラズマチ
ャンバーの清浄化に適用したものといえる。
は、特にプラズマエッチング装置のチャンバー内を清浄
化するために、実質的にガラス状カーボンでダミーウエ
ハを構成して用いることが提案されている。ここで提案
のエッチング用ダミーウエハは、被処理シリコンウエハ
と同時に用いるものでなく、単独でエッチングチャンバ
ーの対向電極上にセットし、それ自体はエッチングされ
ること無くチャンバー内に堆積したり付着したシリコン
飛散物等をエッチング除去し、チャンバーを清浄化する
ものである。一方、出願人が所定のガラス状カーボンを
プラズマエッチング用電極板に用いることを特開平３−
２８５０８６号公報で提案したように、ガラス状カーボ
ンは高強度、耐熱性、耐食性であり、半導体エッチング
用電極として用いてもパーティクル等のダストを発生す
ることなく長期間安定であることが知られている。従っ
て、上記提案のエッチング用ダミーウエハは、ガラス状
カーボンが耐食性に優れプラズマエッチングされ難いと
いう既に特開平３−２８５０８６号公報で開示された特
性を、それ自体が汚染源となることなく単にプラズマチ
ャンバーの清浄化に適用したものといえる。
【０００５】エッチングに対する耐食性等を鑑みてなさ
れたガラス状カーボンをプラズマエッチング装置に適用
する上記出願人等の提案とは別に、発明者らは、その優
れた特性を十分発揮させることを検討した結果、特定の
ガラス状カーボンを半導体熱処理用のダミーウエハとし
て用いることを、先に特願平７−３２２３２８号及び同
７−３２２３２９号において提案した。これらの提案
は、プラズマエッチングの約２５０℃以下の比較的低温
とは異なり、半導体熱処理が、通常、５００℃以上の高
温で処理され、被処理ウエハを均一に熱処理するために
は均熱性を保持する必要があることと、成膜熱処理では
ダミーウエハ上にも形成される成膜による汚染を防止で
きることが共に要求されることから、単にガラス状カー
ボンの高強度、耐食性、耐熱性等の優れた特性に加え、
特に、熱処理工程での成膜による汚染物の発生防止を検
討し、その表面状態及び熱膨張係数を特定化することに
より良好な熱処理用ダミーウエハとしたものである。
れたガラス状カーボンをプラズマエッチング装置に適用
する上記出願人等の提案とは別に、発明者らは、その優
れた特性を十分発揮させることを検討した結果、特定の
ガラス状カーボンを半導体熱処理用のダミーウエハとし
て用いることを、先に特願平７−３２２３２８号及び同
７−３２２３２９号において提案した。これらの提案
は、プラズマエッチングの約２５０℃以下の比較的低温
とは異なり、半導体熱処理が、通常、５００℃以上の高
温で処理され、被処理ウエハを均一に熱処理するために
は均熱性を保持する必要があることと、成膜熱処理では
ダミーウエハ上にも形成される成膜による汚染を防止で
きることが共に要求されることから、単にガラス状カー
ボンの高強度、耐食性、耐熱性等の優れた特性に加え、
特に、熱処理工程での成膜による汚染物の発生防止を検
討し、その表面状態及び熱膨張係数を特定化することに
より良好な熱処理用ダミーウエハとしたものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】発明者らは、上記提案
のガラス状カーボンの半導体熱処理用ガラス状カーボン
製ダミーウエハの研究開発を更に継続し、長期間の使用
による変化を観察した。その結果、成膜熱処理時にその
高温及び膜形成の影響によりガラス状カーボン製ダミー
ウエハが反って変形し、所定のウエハボートにセットで
きなくなるおそれが生じることが知見された。発明者ら
は、それらの知見から、ダミーウエハの変形防止を検討
した。また、それと同時に、変形させないという従来の
発想とは別に、変形する性質から当初より変形させてお
くことを検討した。その結果、ガラス状カーボン製ダミ
ーウエハを予め所定の曲面状に変形することにより、ボ
ートへ保持するための機械的強度は低下することもな
く、熱処理後に表面付着物の除去や反り変形回復処理等
の後処理をすることなく繰り返し多数回継続再使用でき
ることを見出し、本発明を完成した。
のガラス状カーボンの半導体熱処理用ガラス状カーボン
製ダミーウエハの研究開発を更に継続し、長期間の使用
による変化を観察した。その結果、成膜熱処理時にその
高温及び膜形成の影響によりガラス状カーボン製ダミー
ウエハが反って変形し、所定のウエハボートにセットで
きなくなるおそれが生じることが知見された。発明者ら
は、それらの知見から、ダミーウエハの変形防止を検討
した。また、それと同時に、変形させないという従来の
発想とは別に、変形する性質から当初より変形させてお
くことを検討した。その結果、ガラス状カーボン製ダミ
ーウエハを予め所定の曲面状に変形することにより、ボ
ートへ保持するための機械的強度は低下することもな
く、熱処理後に表面付着物の除去や反り変形回復処理等
の後処理をすることなく繰り返し多数回継続再使用でき
ることを見出し、本発明を完成した。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、半導体
熱処理炉に配設されるウエハボートに載置されるガラス
状カーボン製の円形状のダミーウエハであって、その表
面が所定の曲率半径を有して曲面に形成されてなること
を特徴とする半導体熱処理用ガラス状カーボン製ダミー
ウエハが提供される。本発明の半導体熱処理用ガラス状
カーボン製ダミーウエハにおいて、ダミーウエハの周端
部により形成される円形平面に、該ダミーウエハの中心
点から下ろした垂線の長さ（ｈ）が、該円形平面の直径
（ｄ）と、ｈ／ｄ＝０．１×１０-2〜０．５×１０-2の
関係であることが好ましい。なお、本発明において、上
記ｈ／ｄ＝０．１×１０-2〜０．５×１０-2の関係は、
前記ダミーウエハの周端部により形成される円形平面と
前記曲率半径（ｒ）を有する球の中心を通過する直線と
の角度（θ）を用いて表示すれば、ｄ＝２ｒｃｏｓθで
あり、ｈ／２ｒｃｏｓθ＝０．１×１０-2〜０．５×１
０-2の関係となる。
熱処理炉に配設されるウエハボートに載置されるガラス
状カーボン製の円形状のダミーウエハであって、その表
面が所定の曲率半径を有して曲面に形成されてなること
を特徴とする半導体熱処理用ガラス状カーボン製ダミー
ウエハが提供される。本発明の半導体熱処理用ガラス状
カーボン製ダミーウエハにおいて、ダミーウエハの周端
部により形成される円形平面に、該ダミーウエハの中心
点から下ろした垂線の長さ（ｈ）が、該円形平面の直径
（ｄ）と、ｈ／ｄ＝０．１×１０-2〜０．５×１０-2の
関係であることが好ましい。なお、本発明において、上
記ｈ／ｄ＝０．１×１０-2〜０．５×１０-2の関係は、
前記ダミーウエハの周端部により形成される円形平面と
前記曲率半径（ｒ）を有する球の中心を通過する直線と
の角度（θ）を用いて表示すれば、ｄ＝２ｒｃｏｓθで
あり、ｈ／２ｒｃｏｓθ＝０．１×１０-2〜０．５×１
０-2の関係となる。
【０００８】本発明は上記のように構成され、半導体熱
処理用ガラス状カーボン製ダミーウエハを予め所定の曲
面状に変形させることから、従来のフラット状のものに
比し、却って熱処理における熱履歴や成膜組成物の堆積
に対して耐久性を有し、ダミーウエハの異常変形が防止
できる。また、曲面状を所定に制御することからダミー
ウエハの機械強度を低下させることもないため、破損等
の問題がなく安定して長期間繰り返して使用することが
できる。その結果、半導体熱処理工程においてダミーウ
エハの交換を頻繁に行う必要がなくなり、生産性が向上
する。
処理用ガラス状カーボン製ダミーウエハを予め所定の曲
面状に変形させることから、従来のフラット状のものに
比し、却って熱処理における熱履歴や成膜組成物の堆積
に対して耐久性を有し、ダミーウエハの異常変形が防止
できる。また、曲面状を所定に制御することからダミー
ウエハの機械強度を低下させることもないため、破損等
の問題がなく安定して長期間繰り返して使用することが
できる。その結果、半導体熱処理工程においてダミーウ
エハの交換を頻繁に行う必要がなくなり、生産性が向上
する。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明について図面に基づ
き詳しく説明する。図１は本発明の半導体熱処理用ガラ
ス状カーボン製ダミーウエハの一実施例の断面説明図で
ある。図１において、ダミーウエハＤＷは、円形板状で
且つ曲率半径ｒの凸曲面を有するように形成される。こ
の場合、ダミーウエハの円形状は、完全な円形に限らず
ほぼ円形でよい。また、凸曲面状のダミーウエハＤＷを
凸面を上に載置した面Ｂは、ダミーウエハＤＷの周端部
Ｅで直径ｄの円形状に囲まれる。本発明において、ダミ
ーウエハの凸曲面は、ダミーウエハ周端部Ｅで囲まれた
直径ｄの円の中心と、ダミーウエハＤＷの内面の凹曲面
との距離、即ち、垂直線の長さｈが、ｈ／ｄ＝０．１×
１０-2〜０．５×１０-2であるように形成することが好
ましい。この凸曲面形態は、更に、凸曲面の曲率半径ｒ
からは、ダミーウエハＤＷが載置された平面Ｂと曲率半
径ｒを有する球の中心を通過する直線との角度θを用い
て表示すれば、ｄ＝２ｒｃｏｓθであり、ｈ／２ｒｃｏ
ｓθ＝０．１×１０-2〜０．５×１０-2となる。ダミー
ウエハの凸曲面形態ｈ／ｄが０．１×１０-2未満では、
使用中に意図しない方向への反りやうねりが発生し易
く、０．５×１０-2を超えた場合は、搬送ロボット等に
よるウエハボートの保持溝へのセットが困難となり好ま
しくない。通常、６インチのウエハであれば、凸曲面の
最大凸距離であるｈが、約０．１５〜０．７５ｍｍであ
る。本発明の半導体熱処理用ガラス状カーボン製ダミー
ウエハは、上記のように凸曲面を有するものであり、そ
の凸曲面は、例えば下記するように通常の平面状の円形
のガラス状カーボンウエハから形成することができ、そ
の円形ガラス状カーボンウエハは、ウエハボードに同時
にセットされ熱処理される被処理シリコンウエハとほぼ
同等の形態のほぼ円形状に形成される。
き詳しく説明する。図１は本発明の半導体熱処理用ガラ
ス状カーボン製ダミーウエハの一実施例の断面説明図で
ある。図１において、ダミーウエハＤＷは、円形板状で
且つ曲率半径ｒの凸曲面を有するように形成される。こ
の場合、ダミーウエハの円形状は、完全な円形に限らず
ほぼ円形でよい。また、凸曲面状のダミーウエハＤＷを
凸面を上に載置した面Ｂは、ダミーウエハＤＷの周端部
Ｅで直径ｄの円形状に囲まれる。本発明において、ダミ
ーウエハの凸曲面は、ダミーウエハ周端部Ｅで囲まれた
直径ｄの円の中心と、ダミーウエハＤＷの内面の凹曲面
との距離、即ち、垂直線の長さｈが、ｈ／ｄ＝０．１×
１０-2〜０．５×１０-2であるように形成することが好
ましい。この凸曲面形態は、更に、凸曲面の曲率半径ｒ
からは、ダミーウエハＤＷが載置された平面Ｂと曲率半
径ｒを有する球の中心を通過する直線との角度θを用い
て表示すれば、ｄ＝２ｒｃｏｓθであり、ｈ／２ｒｃｏ
ｓθ＝０．１×１０-2〜０．５×１０-2となる。ダミー
ウエハの凸曲面形態ｈ／ｄが０．１×１０-2未満では、
使用中に意図しない方向への反りやうねりが発生し易
く、０．５×１０-2を超えた場合は、搬送ロボット等に
よるウエハボートの保持溝へのセットが困難となり好ま
しくない。通常、６インチのウエハであれば、凸曲面の
最大凸距離であるｈが、約０．１５〜０．７５ｍｍであ
る。本発明の半導体熱処理用ガラス状カーボン製ダミー
ウエハは、上記のように凸曲面を有するものであり、そ
の凸曲面は、例えば下記するように通常の平面状の円形
のガラス状カーボンウエハから形成することができ、そ
の円形ガラス状カーボンウエハは、ウエハボードに同時
にセットされ熱処理される被処理シリコンウエハとほぼ
同等の形態のほぼ円形状に形成される。
【００１０】図２は本発明のダミーウエハの凸曲面の形
態、即ち、底面と凸曲面中心部の距離である凸曲面距離
ｈの測定方法を示した概略説明図である。図２におい
て、（ａ）ではダミーウエハＤＷを水平面Ｂに載置した
状態でダミーウエハＤＷの厚さを含む中心部の長さｈ１
をディップゲージにより測定する。次いで、（ｂ）に示
すように、ダミーウエハＤＷの上方から圧力Ｐを均等に
加えることにより水平面Ｂに密着させて、同様にディッ
プゲージによりダミーウエハの厚さｈ２を測定する。得
られたダミーウエハＷの厚さを含むｈ１からダミーウエ
ハの厚さｈ２を差し引いた値を、凸曲面距離ｈとする。
態、即ち、底面と凸曲面中心部の距離である凸曲面距離
ｈの測定方法を示した概略説明図である。図２におい
て、（ａ）ではダミーウエハＤＷを水平面Ｂに載置した
状態でダミーウエハＤＷの厚さを含む中心部の長さｈ１
をディップゲージにより測定する。次いで、（ｂ）に示
すように、ダミーウエハＤＷの上方から圧力Ｐを均等に
加えることにより水平面Ｂに密着させて、同様にディッ
プゲージによりダミーウエハの厚さｈ２を測定する。得
られたダミーウエハＷの厚さを含むｈ１からダミーウエ
ハの厚さｈ２を差し引いた値を、凸曲面距離ｈとする。
【００１１】本発明のダミーウエハはガラス状カーボン
材により形成される。ガラス状カーボンは、外観がガラ
ス状の高硬質炭素で、高純度性、耐摩耗性、ガス不透過
性に特に優れた材料である。本発明で使用するガラス状
カーボンは一般にそのような概念に属するものであれば
特に制限はないが、耐熱温度２０００℃以上、カサ比重
１．５〜１．６ｇ／ｃｍ3 、曲げ強度１００ＭＰａ以
上、熱伝導率５〜１０ＤＷ／ｍ・Ｋであり、特に、３．
０〜３．５×１０-6／℃の熱膨張率（石英押捧式測定法
で室温から４５０℃の値）を有するものがダミーウエハ
として好ましい。発明者等によれば、半導体熱処理によ
り成膜処理される場合、ダミーウエハ上に形成される成
膜組成物は、圧縮応力には強いが引張り応力には弱いこ
とが知見されている。そのため、ダミーウエハの材質を
成膜組成物の熱膨張係数より高い熱膨張係数を有する材
質にすれば、高温のダミーウエハ上に形成される被膜
は、成膜後の冷却時において膜の剥離が生じ難い。例え
ば、ポリシリコンを成膜する場合、ポリシリコンの熱膨
張係数は約２．８×１０-6／℃であり、そのポリシリコ
ンの熱膨張係数よりも大きな３．０×１０-6／℃以上の
熱膨張係数を有するガラス状カーボン材を用いることに
より、成膜の剥離や反りを大幅に改善することができ
る。一方、３．５×１０-6／℃を超えるガラス状カーボ
ン材は、成膜組成物との熱膨張との差が大きすぎ反りの
原因となり好ましくない。本発明のダミーウエハは、半
導体熱処理炉の縦型炉において、凸曲面が上向きになる
ように配置して使用することが上述の作用上特に好まし
い。
材により形成される。ガラス状カーボンは、外観がガラ
ス状の高硬質炭素で、高純度性、耐摩耗性、ガス不透過
性に特に優れた材料である。本発明で使用するガラス状
カーボンは一般にそのような概念に属するものであれば
特に制限はないが、耐熱温度２０００℃以上、カサ比重
１．５〜１．６ｇ／ｃｍ3 、曲げ強度１００ＭＰａ以
上、熱伝導率５〜１０ＤＷ／ｍ・Ｋであり、特に、３．
０〜３．５×１０-6／℃の熱膨張率（石英押捧式測定法
で室温から４５０℃の値）を有するものがダミーウエハ
として好ましい。発明者等によれば、半導体熱処理によ
り成膜処理される場合、ダミーウエハ上に形成される成
膜組成物は、圧縮応力には強いが引張り応力には弱いこ
とが知見されている。そのため、ダミーウエハの材質を
成膜組成物の熱膨張係数より高い熱膨張係数を有する材
質にすれば、高温のダミーウエハ上に形成される被膜
は、成膜後の冷却時において膜の剥離が生じ難い。例え
ば、ポリシリコンを成膜する場合、ポリシリコンの熱膨
張係数は約２．８×１０-6／℃であり、そのポリシリコ
ンの熱膨張係数よりも大きな３．０×１０-6／℃以上の
熱膨張係数を有するガラス状カーボン材を用いることに
より、成膜の剥離や反りを大幅に改善することができ
る。一方、３．５×１０-6／℃を超えるガラス状カーボ
ン材は、成膜組成物との熱膨張との差が大きすぎ反りの
原因となり好ましくない。本発明のダミーウエハは、半
導体熱処理炉の縦型炉において、凸曲面が上向きになる
ように配置して使用することが上述の作用上特に好まし
い。
【００１２】次に、本発明のダミーウエハＤＷの製造方
法について説明する。本発明のダミーウエハは、例え
ば、フラン系樹脂、フェノール系樹脂、エポキシ樹脂等
の熱硬化性樹脂を、窒素、アルゴン等の不活性ガス雰囲
気下、約８００℃以上の温度で緩やかに長時間焼成する
ことにより生成される。特に、本発明のガラス状カーボ
ンとしては、特開平３−２８５０８６号公報に開示され
る方法で製造される高純度のものが好ましい。即ち、熱
硬化性樹脂に有機スルホン酸を添加して常温重合させ流
動状重合物とし、流動状態で成形型に注入して緩やかに
昇温して硬化させて成形体を形成し、得られた成形体を
８００〜１２００℃に徐々に昇温して焼成炭化し、２０
００〜２５００℃で加熱した後、上記のような所定の曲
面状に機械加工した後、更に、２０００〜２５００℃に
加熱して純化処理する方法である。この方法で得られる
ガラス状カーボン材は、粒界が存在することなく、最大
気孔径が０．１μｍ以下の極小で開気孔率が０．０１％
以下のものも製造することができ、特に、カーボン微粒
子等の飛散のおそれがなく、汚染を極端に嫌う場合に適
用することができる。
法について説明する。本発明のダミーウエハは、例え
ば、フラン系樹脂、フェノール系樹脂、エポキシ樹脂等
の熱硬化性樹脂を、窒素、アルゴン等の不活性ガス雰囲
気下、約８００℃以上の温度で緩やかに長時間焼成する
ことにより生成される。特に、本発明のガラス状カーボ
ンとしては、特開平３−２８５０８６号公報に開示され
る方法で製造される高純度のものが好ましい。即ち、熱
硬化性樹脂に有機スルホン酸を添加して常温重合させ流
動状重合物とし、流動状態で成形型に注入して緩やかに
昇温して硬化させて成形体を形成し、得られた成形体を
８００〜１２００℃に徐々に昇温して焼成炭化し、２０
００〜２５００℃で加熱した後、上記のような所定の曲
面状に機械加工した後、更に、２０００〜２５００℃に
加熱して純化処理する方法である。この方法で得られる
ガラス状カーボン材は、粒界が存在することなく、最大
気孔径が０．１μｍ以下の極小で開気孔率が０．０１％
以下のものも製造することができ、特に、カーボン微粒
子等の飛散のおそれがなく、汚染を極端に嫌う場合に適
用することができる。
【００１３】上記したように本発明のガラス状カーボン
製ダミーウエハは、予め表面を所定の凸曲面状に変形し
て形成されたものであり、保持強度を低下させることな
く、半導体熱処理炉のウエハボードに被熱処理シリコン
ウエハと共に配置して高温の熱履歴や処理ガスによる成
膜がなされても、異常な変形が抑制され熱処理後の洗浄
等の後処理をすることなく繰り返し再使用できる。また
同時に、本発明のダミーウエハは、上記の優れた特性を
有するガラス状カーボン材で形成されることから、熱処
理時にその表面に生成した成膜を剥離、飛散することな
く、被処理半導体ウエハを汚染することがなく、半導体
製造工程の生産性が向上すると共に、半導体製造の歩留
も向上する。
製ダミーウエハは、予め表面を所定の凸曲面状に変形し
て形成されたものであり、保持強度を低下させることな
く、半導体熱処理炉のウエハボードに被熱処理シリコン
ウエハと共に配置して高温の熱履歴や処理ガスによる成
膜がなされても、異常な変形が抑制され熱処理後の洗浄
等の後処理をすることなく繰り返し再使用できる。また
同時に、本発明のダミーウエハは、上記の優れた特性を
有するガラス状カーボン材で形成されることから、熱処
理時にその表面に生成した成膜を剥離、飛散することな
く、被処理半導体ウエハを汚染することがなく、半導体
製造工程の生産性が向上すると共に、半導体製造の歩留
も向上する。
【００１４】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づき詳細に説明す
る。但し、本発明は下記実施例により制限されるもので
ない。 実施例１〜２及び比較例１〜２ 機械加工により、図１と同様の形状を有するダミーウエ
ハＤＷを製造した。即ち、フリフリルアルコールに０．
４重量部のｐ−トルエンスルホン酸を添加重合して得ら
れた流動性ポリマーを用い、直径（ｄ＋α）２００ｍｍ
φ、厚さ７５０μｍの平円板状に成形し、加熱して硬化
した。得られた平円板状硬化体を、窒素雰囲気中で１０
００℃まで加熱焼成した。得られ平円板状焼成体を加熱
手段により２３００℃に昇温加熱して表面機械加工した
後、更に、２３００℃にて純化処理して、凸曲面距離ｈ
及びｈ／ｄがそれぞれ表１に示すようなガラス状カーボ
ン材製の凸曲面状のダミーウエハＤＷを得た。得られた
凸曲面状ガラス状カーボン材のダミーウエハは、いずれ
も気孔率０．１％、表面粗さ（接触式表面粗さ計測定）
１μｍであり、熱伝導率８ＤＷ／ｍ・Ｋ、熱膨張率３．
２×１０-6／℃であった。
る。但し、本発明は下記実施例により制限されるもので
ない。 実施例１〜２及び比較例１〜２ 機械加工により、図１と同様の形状を有するダミーウエ
ハＤＷを製造した。即ち、フリフリルアルコールに０．
４重量部のｐ−トルエンスルホン酸を添加重合して得ら
れた流動性ポリマーを用い、直径（ｄ＋α）２００ｍｍ
φ、厚さ７５０μｍの平円板状に成形し、加熱して硬化
した。得られた平円板状硬化体を、窒素雰囲気中で１０
００℃まで加熱焼成した。得られ平円板状焼成体を加熱
手段により２３００℃に昇温加熱して表面機械加工した
後、更に、２３００℃にて純化処理して、凸曲面距離ｈ
及びｈ／ｄがそれぞれ表１に示すようなガラス状カーボ
ン材製の凸曲面状のダミーウエハＤＷを得た。得られた
凸曲面状ガラス状カーボン材のダミーウエハは、いずれ
も気孔率０．１％、表面粗さ（接触式表面粗さ計測定）
１μｍであり、熱伝導率８ＤＷ／ｍ・Ｋ、熱膨張率３．
２×１０-6／℃であった。
【００１５】
【表１】
【００１６】次いで、縦型拡散炉を用いて、シリコンウ
エハ表面にポリシリコン膜を成膜する熱処理を行った。
Ｓｉ−ＳｉＣ基材表面にＣＶＤ−ＳｉＣ膜をコートした
全長８００ｍｍで、溝数１２５個、ピッチ間隔が６．０
ｍｍ、溝幅２．５ｍｍ、溝深さ５ｍｍの図４に示した形
状と同様の縦型ボートに、上記で得られた４種の各ダミ
ーウエハを、それぞれウエハボートの上部に２枚、下部
に３枚を凸曲面を上方に向けてセットし、上下部にセッ
トしたダミーウエハの間に、直径２００ｍｍ、厚さ７５
０μｍのシリコンウエハを４ロットセットした。ダミー
ウエハ及びシリコンウエハとをセットしたウエハボート
を、炉芯管内に装入して炉芯管内の中央部温度が６００
℃になるように調節保持した。炉芯管には、処理ガスと
してＳｉＨ4 ガスを０．５リットル／分（標準状態）の
流量で導入処理して３０分間成膜した。上記したダミー
ウエハのウエハボートへのセット、ウエハボートの炉芯
管への装入、及び成膜熱処理工程を繰り返し行い、ダミ
ーウエハの連続使用回数を測定した。この連続使用回数
は、ウエハボートの上部及び下部にセットした５枚のダ
ミーウエハを１セットとして、そのうちのいずれかのダ
ミーウエハが変形等により使用不能となった時点をライ
フエンドとして測定を行った。その結果を表１に示し
た。
エハ表面にポリシリコン膜を成膜する熱処理を行った。
Ｓｉ−ＳｉＣ基材表面にＣＶＤ−ＳｉＣ膜をコートした
全長８００ｍｍで、溝数１２５個、ピッチ間隔が６．０
ｍｍ、溝幅２．５ｍｍ、溝深さ５ｍｍの図４に示した形
状と同様の縦型ボートに、上記で得られた４種の各ダミ
ーウエハを、それぞれウエハボートの上部に２枚、下部
に３枚を凸曲面を上方に向けてセットし、上下部にセッ
トしたダミーウエハの間に、直径２００ｍｍ、厚さ７５
０μｍのシリコンウエハを４ロットセットした。ダミー
ウエハ及びシリコンウエハとをセットしたウエハボート
を、炉芯管内に装入して炉芯管内の中央部温度が６００
℃になるように調節保持した。炉芯管には、処理ガスと
してＳｉＨ4 ガスを０．５リットル／分（標準状態）の
流量で導入処理して３０分間成膜した。上記したダミー
ウエハのウエハボートへのセット、ウエハボートの炉芯
管への装入、及び成膜熱処理工程を繰り返し行い、ダミ
ーウエハの連続使用回数を測定した。この連続使用回数
は、ウエハボートの上部及び下部にセットした５枚のダ
ミーウエハを１セットとして、そのうちのいずれかのダ
ミーウエハが変形等により使用不能となった時点をライ
フエンドとして測定を行った。その結果を表１に示し
た。
【００１７】比較例１では、ダミーウエハにねじれを伴
う変形が生じ、ボートの保持溝に装入するこができなく
なり１６２回目で使用不能となり測定を中止した。ま
た、比較例２では、８８回目に反りによりボートの保持
溝にダミーウエハをスムーズにセットすることが困難と
なり、その際にダミーウエハのエッヂに破断が生じてた
ため測定を中止した。これらに対して、実施例１及び２
のダミーウエハは、２５０回目を終了した段階でも変形
が生じず、ライフエンドには達しなかった。そのため、
この時点で試験を中止した。上記の実施例及び比較例か
ら明らかなように、凸曲面距離ｈと凸曲面状ダミーウエ
ハ底面円直径ｄとの比ｈ／ｄが０．１×１０-2〜０．５
×１０-2であればダミーウエハ形状が安定し、長期間繰
り返し使用できることが分かる。
う変形が生じ、ボートの保持溝に装入するこができなく
なり１６２回目で使用不能となり測定を中止した。ま
た、比較例２では、８８回目に反りによりボートの保持
溝にダミーウエハをスムーズにセットすることが困難と
なり、その際にダミーウエハのエッヂに破断が生じてた
ため測定を中止した。これらに対して、実施例１及び２
のダミーウエハは、２５０回目を終了した段階でも変形
が生じず、ライフエンドには達しなかった。そのため、
この時点で試験を中止した。上記の実施例及び比較例か
ら明らかなように、凸曲面距離ｈと凸曲面状ダミーウエ
ハ底面円直径ｄとの比ｈ／ｄが０．１×１０-2〜０．５
×１０-2であればダミーウエハ形状が安定し、長期間繰
り返し使用できることが分かる。
【００１８】
【発明の効果】本発明の半導体熱処理用ガラス状カーボ
ンダミーウエハは、ダミーウエハの表面を凸曲面状に形
成しているため、高温環境下で繰り返し多数回継続して
使用した場合であっても、ダミーウエハに反りや割れ等
の発生することを抑制することができる。従って、半導
体熱処理工程においてダミーウエハの交換を頻繁に行う
必要がなくなり、生産性が向上すると共に、ウエハに対
して安定した熱処理作業を施すことができる。単に凸曲
面状にしたものと異なり、凸曲面の凸曲面形態を所定値
とすることから、より長寿命で安定的に長期間使用可能
なダミーウエハを得ることができる。また、一般のシリ
コン板等で形成されたダミーウエハとは異なり、ガラス
状カーボン製であり、高純度、高強度、耐食性、耐熱
性、ガス不透過性等に優れているという特性も有する。
ンダミーウエハは、ダミーウエハの表面を凸曲面状に形
成しているため、高温環境下で繰り返し多数回継続して
使用した場合であっても、ダミーウエハに反りや割れ等
の発生することを抑制することができる。従って、半導
体熱処理工程においてダミーウエハの交換を頻繁に行う
必要がなくなり、生産性が向上すると共に、ウエハに対
して安定した熱処理作業を施すことができる。単に凸曲
面状にしたものと異なり、凸曲面の凸曲面形態を所定値
とすることから、より長寿命で安定的に長期間使用可能
なダミーウエハを得ることができる。また、一般のシリ
コン板等で形成されたダミーウエハとは異なり、ガラス
状カーボン製であり、高純度、高強度、耐食性、耐熱
性、ガス不透過性等に優れているという特性も有する。
【図１】本発明の半導体熱処理用ガラス状カーボン製ダ
ミーウエハの断面説明図
ミーウエハの断面説明図
【図２】凸曲面距離（ｈ）測定の概略説明図
【図３】ウエハボードの断面説明図
ＤＷ ダミーウエハ ＳＷ シリコンウエハ ｄ 凸曲面状ダミーウエハの外周端が形成する底面円の
直径 ｈ 凸曲面距離 Ｂ 水平面 Ｅ ダミーウエハの周端部 １０ ウエハボード １１ 支持棒 １２ 支持溝
直径 ｈ 凸曲面距離 Ｂ 水平面 Ｅ ダミーウエハの周端部 １０ ウエハボード １１ 支持棒 １２ 支持溝
Claims (2)
- 【請求項１】 半導体熱処理炉に配設されるウエハボー
トに載置されるガラス状カーボン製の円形状のダミーウ
エハであって、その表面が所定の曲率半径を有して曲面
に形成されてなることを特徴とする半導体熱処理用ガラ
ス状カーボン製ダミーウエハ。 - 【請求項２】 前記ダミーウエハの周端部により形成さ
れる円形平面に、該ダミーウエハの中心点から下ろした
垂線の長さ（ｈ）が、該円形平面の直径（ｄ）と、ｈ／
ｄ＝０．１×１０-2〜０．５×１０-2の関係である請求
項１記載の半導体熱処理用ガラス状カーボン製ダミーウ
エハ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17058296A JP3909720B2 (ja) | 1996-06-10 | 1996-06-10 | 半導体熱処理用ガラス状カーボン製ダミーウエハ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17058296A JP3909720B2 (ja) | 1996-06-10 | 1996-06-10 | 半導体熱処理用ガラス状カーボン製ダミーウエハ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09330857A true JPH09330857A (ja) | 1997-12-22 |
| JP3909720B2 JP3909720B2 (ja) | 2007-04-25 |
Family
ID=15907515
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17058296A Expired - Fee Related JP3909720B2 (ja) | 1996-06-10 | 1996-06-10 | 半導体熱処理用ガラス状カーボン製ダミーウエハ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3909720B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1806777A1 (en) * | 2004-10-27 | 2007-07-11 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd | Vertical boat for heat treatment and heat treatment method |
-
1996
- 1996-06-10 JP JP17058296A patent/JP3909720B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1806777A1 (en) * | 2004-10-27 | 2007-07-11 | Shin-Etsu Handotai Co., Ltd | Vertical boat for heat treatment and heat treatment method |
| EP1806777A4 (en) * | 2004-10-27 | 2009-07-29 | Shinetsu Handotai Kk | VERTICAL BOAT FOR THERMAL TREATMENT AND THERMAL TREATMENT METHOD |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3909720B2 (ja) | 2007-04-25 |
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