JPH1012563A - 高純度ＣＶＤ−ＳｉＣ質の半導体熱処理用部材及びその製造方法 - Google Patents
高純度ＣＶＤ−ＳｉＣ質の半導体熱処理用部材及びその製造方法Info
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- JPH1012563A JPH1012563A JP8161919A JP16191996A JPH1012563A JP H1012563 A JPH1012563 A JP H1012563A JP 8161919 A JP8161919 A JP 8161919A JP 16191996 A JP16191996 A JP 16191996A JP H1012563 A JPH1012563 A JP H1012563A
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
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- C30B25/02—Epitaxial-layer growth
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Abstract
(57)【要約】
【課題】この発明は、熱処理用部材の赤外線の透過率を
低減し、熱処理用部材が赤外線を吸収して加熱し易く
し、これによって半導体の熱処理に際して温度の追随性
を良好にした熱処理用部材を得ようとするものである。 【解決手段】含有する金属元素の各々が０．３ppm 以下
の高純度を有し、肉厚が０．１〜１mmであるＣＶＤ−Ｓ
ｉＣ質プレートで、波長２．５〜２０μｍの赤外線領域
における赤外線の最大透過率が５％以下であることを特
徴とする。
低減し、熱処理用部材が赤外線を吸収して加熱し易く
し、これによって半導体の熱処理に際して温度の追随性
を良好にした熱処理用部材を得ようとするものである。 【解決手段】含有する金属元素の各々が０．３ppm 以下
の高純度を有し、肉厚が０．１〜１mmであるＣＶＤ−Ｓ
ｉＣ質プレートで、波長２．５〜２０μｍの赤外線領域
における赤外線の最大透過率が５％以下であることを特
徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は高純度ＣＶＤ−Ｓ
ｉＣ質の半導体熱処理用部材及びその製造方法に関す
る。
ｉＣ質の半導体熱処理用部材及びその製造方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】炭化珪素は、耐熱性に優れていることか
ら半導体熱処理用部材、例えばサセプタ、ウェーハホル
ダー、均熱板、均熱リング及びダミーウェーハなどとし
てその使用頻度が高まっている。こうした部材に使用さ
れる炭化珪素で石英ガラス並の純度を得るために、Ｓｉ
Ｃ基材の表面にＣＶＤ−ＳｉＣ膜を形成することが一般
的に行われている。さらに、これを高純度にするため
に、カーボンなどの基材の上にＣＶＤ−ＳｉＣ膜を形成
した後に、基材を酸化して除去しＣＶＤ−ＳｉＣ単体で
構成することも実施されている。
ら半導体熱処理用部材、例えばサセプタ、ウェーハホル
ダー、均熱板、均熱リング及びダミーウェーハなどとし
てその使用頻度が高まっている。こうした部材に使用さ
れる炭化珪素で石英ガラス並の純度を得るために、Ｓｉ
Ｃ基材の表面にＣＶＤ−ＳｉＣ膜を形成することが一般
的に行われている。さらに、これを高純度にするため
に、カーボンなどの基材の上にＣＶＤ−ＳｉＣ膜を形成
した後に、基材を酸化して除去しＣＶＤ−ＳｉＣ単体で
構成することも実施されている。
【０００３】ＣＶＤ−ＳｉＣ膜は、不純物含有量が極め
て少なくＳｉＣ本来の色調である黄色ないし緑色を呈
し、その肉厚が薄い場合は半透明である。このことは、
ＣＶＤ−ＳｉＣ膜の可視光線或いはその周辺波長領域に
おける光の透過率が高いことを示しているものである。
て少なくＳｉＣ本来の色調である黄色ないし緑色を呈
し、その肉厚が薄い場合は半透明である。このことは、
ＣＶＤ−ＳｉＣ膜の可視光線或いはその周辺波長領域に
おける光の透過率が高いことを示しているものである。
【０００４】半導体製造工程の、特にウェーハを１枚づ
つ処理する枚葉式熱処理工程では、スループットを向上
させるために、赤外線ランプを熱源とするラピッドサー
マルプロセス（ＲＴＰ）が採用されているが、ウェーハ
の急速昇温を均一に行うためには、これに用いる熱処理
用部材自体もそれに対応して加熱されなければならな
い。つまり、良好な熱応答性が必要である。
つ処理する枚葉式熱処理工程では、スループットを向上
させるために、赤外線ランプを熱源とするラピッドサー
マルプロセス（ＲＴＰ）が採用されているが、ウェーハ
の急速昇温を均一に行うためには、これに用いる熱処理
用部材自体もそれに対応して加熱されなければならな
い。つまり、良好な熱応答性が必要である。
【０００５】最近、半導体熱処理用部材の高純度化、低
熱容量化対策として、ＲＴＰではＣＶＤ−ＳｉＣ単体が
使用されるが、ここで問題とされるのはＣＶＤ−ＳｉＣ
の赤外線透過率である。ＣＶＤ−ＳｉＣは十分に高い純
度を有するときは可視光はもとより、赤外線領域の光を
透過しやすくＣＶＤ−ＳｉＣが赤外線を吸収することが
少なかった。このために、ＣＶＤ−ＳｉＣの熱処理用部
材は被処理部材であるウェーハなどよりも加熱され難
く、この結果、ウェーハに温度分布を生じてスリップを
生じるなどの結果となっていた。
熱容量化対策として、ＲＴＰではＣＶＤ−ＳｉＣ単体が
使用されるが、ここで問題とされるのはＣＶＤ−ＳｉＣ
の赤外線透過率である。ＣＶＤ−ＳｉＣは十分に高い純
度を有するときは可視光はもとより、赤外線領域の光を
透過しやすくＣＶＤ−ＳｉＣが赤外線を吸収することが
少なかった。このために、ＣＶＤ−ＳｉＣの熱処理用部
材は被処理部材であるウェーハなどよりも加熱され難
く、この結果、ウェーハに温度分布を生じてスリップを
生じるなどの結果となっていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】この発明は、熱処理用
部材の赤外線の透過率を低減し、熱処理用部材が赤外線
を吸収して加熱し易くし、これによって半導体の熱処理
に際して温度の追随性を良好にした熱処理用部材を得よ
うとするものである。
部材の赤外線の透過率を低減し、熱処理用部材が赤外線
を吸収して加熱し易くし、これによって半導体の熱処理
に際して温度の追随性を良好にした熱処理用部材を得よ
うとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明は、含有する金
属元素の各々が０．３ppm 以下の高純度を有し、肉厚が
０．１〜１mmであるＣＶＤ−ＳｉＣ質プレートで、波長
２．５〜２０μｍの赤外線領域における赤外線の最大透
過率が５％以下であることを特徴とする高純度ＣＶＤ−
ＳｉＣ質の半導体熱処理用部材（請求項１）、長さ０．
１〜１mmの柱状結晶のＣＶＤ−β−ＳｉＣ及び各柱状結
晶間に存在する粒径０．５〜５μｍのＣＶＤ−α−Ｓｉ
Ｃからなることを特徴とする請求項１記載の高純度ＣＶ
Ｄ−ＳｉＣ質の半導体熱処理用部材（請求項２）、半導
体熱処理用部材が、板状もしくは中空状でかつＣＶＤ−
ＳｉＣ単体である請求項１又は２に記載の高純度ＣＶＤ
−ＳｉＣ質の半導体熱処理用部材（請求項３）、半導体
熱処理用部材が、サセプタ、ウェーハホルダー、均熱
板、均熱リング及びダミーウェーハの中のいずれかであ
ることを特徴とする、請求項１ないし請求項３のいずれ
かに記載した高純度ＣＶＤ−ＳｉＣ質の半導体熱処理用
部材（請求項４）、反応管内の基板上に原料ガスを供給
して行う化学蒸着で高純度ＣＶＤ−ＳｉＣ質の半導体熱
処理用部材を製造する方法において、処理温度を１１０
０〜１１５０℃とし、原料ガスを６０秒以下の間隔を設
けて間欠的に供給し、ガス供給量の最大と最小の比率を
５倍以上として基板上に高純度ＣＶＤ−ＳｉＣを形成
し、これから前記基板を除去し板状もしくは中空状のＣ
ＶＤ−ＳｉＣ単体とすることを特徴とする高純度ＣＶＤ
−ＳｉＣ質の半導体熱処理用部材の製造方法（請求項
５）及び反応管内の基板上に原料ガスを供給して行う化
学蒸着で、処理温度を１１００〜１１５０℃とし、原料
ガスを６０秒以下の間隔を設けて間欠的に供給し、ガス
供給量の最大と最小の比率を５倍以上として基板上に高
純度ＣＶＤ−ＳｉＣを形成し、これから前記基板を除去
して得られる板状もしくは中空状のＣＶＤ−ＳｉＣ単体
の高純度ＣＶＤ−ＳｉＣ質の半導体熱処理用部材（請求
項６）である。
属元素の各々が０．３ppm 以下の高純度を有し、肉厚が
０．１〜１mmであるＣＶＤ−ＳｉＣ質プレートで、波長
２．５〜２０μｍの赤外線領域における赤外線の最大透
過率が５％以下であることを特徴とする高純度ＣＶＤ−
ＳｉＣ質の半導体熱処理用部材（請求項１）、長さ０．
１〜１mmの柱状結晶のＣＶＤ−β−ＳｉＣ及び各柱状結
晶間に存在する粒径０．５〜５μｍのＣＶＤ−α−Ｓｉ
Ｃからなることを特徴とする請求項１記載の高純度ＣＶ
Ｄ−ＳｉＣ質の半導体熱処理用部材（請求項２）、半導
体熱処理用部材が、板状もしくは中空状でかつＣＶＤ−
ＳｉＣ単体である請求項１又は２に記載の高純度ＣＶＤ
−ＳｉＣ質の半導体熱処理用部材（請求項３）、半導体
熱処理用部材が、サセプタ、ウェーハホルダー、均熱
板、均熱リング及びダミーウェーハの中のいずれかであ
ることを特徴とする、請求項１ないし請求項３のいずれ
かに記載した高純度ＣＶＤ−ＳｉＣ質の半導体熱処理用
部材（請求項４）、反応管内の基板上に原料ガスを供給
して行う化学蒸着で高純度ＣＶＤ−ＳｉＣ質の半導体熱
処理用部材を製造する方法において、処理温度を１１０
０〜１１５０℃とし、原料ガスを６０秒以下の間隔を設
けて間欠的に供給し、ガス供給量の最大と最小の比率を
５倍以上として基板上に高純度ＣＶＤ−ＳｉＣを形成
し、これから前記基板を除去し板状もしくは中空状のＣ
ＶＤ−ＳｉＣ単体とすることを特徴とする高純度ＣＶＤ
−ＳｉＣ質の半導体熱処理用部材の製造方法（請求項
５）及び反応管内の基板上に原料ガスを供給して行う化
学蒸着で、処理温度を１１００〜１１５０℃とし、原料
ガスを６０秒以下の間隔を設けて間欠的に供給し、ガス
供給量の最大と最小の比率を５倍以上として基板上に高
純度ＣＶＤ−ＳｉＣを形成し、これから前記基板を除去
して得られる板状もしくは中空状のＣＶＤ−ＳｉＣ単体
の高純度ＣＶＤ−ＳｉＣ質の半導体熱処理用部材（請求
項６）である。
【０００８】
【発明の実施の形態】この発明の半導体熱処理用部材は
高純度ＣＶＤ−ＳｉＣであるが、ここに含有されている
不純物の金属元素は、その各々を０．３ppm 以下とす
る。不純物として含まれている金属の各々が０．３ppm
を超えると半導体の特性に悪影響を与える結果となる。
また、この部材の肉厚は０．１〜１mmとする。厚さが
０．１mm未満であると強度が弱く部材として不適であ
る。また、これが１mmを超えると熱容量が大きくなりＲ
ＴＰには不適になるとともに処理に長時間を要しコスト
高となり経済的でない。
高純度ＣＶＤ−ＳｉＣであるが、ここに含有されている
不純物の金属元素は、その各々を０．３ppm 以下とす
る。不純物として含まれている金属の各々が０．３ppm
を超えると半導体の特性に悪影響を与える結果となる。
また、この部材の肉厚は０．１〜１mmとする。厚さが
０．１mm未満であると強度が弱く部材として不適であ
る。また、これが１mmを超えると熱容量が大きくなりＲ
ＴＰには不適になるとともに処理に長時間を要しコスト
高となり経済的でない。
【０００９】ＣＶＤ−ＳｉＣ膜は、通常、基材から垂直
方向に多結晶の成長が見られる。従って、結晶粒界もこ
の方向に存在している。そのために、光がＳｉＣ膜に入
射した場合は結晶粒界が入射光とほぼ平行に位置するた
めに光の透過が阻害されることが少なく、こうした部材
では常にある一定の量の赤外線を透過するものとなって
いた。
方向に多結晶の成長が見られる。従って、結晶粒界もこ
の方向に存在している。そのために、光がＳｉＣ膜に入
射した場合は結晶粒界が入射光とほぼ平行に位置するた
めに光の透過が阻害されることが少なく、こうした部材
では常にある一定の量の赤外線を透過するものとなって
いた。
【００１０】そこで、本願発明はＣＶＤの結晶、即ち結
晶粒界を基材に対して垂直方向のみでなく、基材と平行
方向にも成長させることによって、入射光はこれと垂直
に位置する粒界によってその侵入が阻害されるように
し、これによって赤外線吸収による加熱が図られるよう
にしたものである。
晶粒界を基材に対して垂直方向のみでなく、基材と平行
方向にも成長させることによって、入射光はこれと垂直
に位置する粒界によってその侵入が阻害されるように
し、これによって赤外線吸収による加熱が図られるよう
にしたものである。
【００１１】本願発明のＣＶＤ−ＳｉＣの赤外線透過率
は、赤外線領域の中で波長２．５〜２０μｍの赤外線の
最大透過率が５％以下としたものであるが、これらの規
定はいずれも半導体熱処理用部材として用いる際の、被
熱処理物の温度の追随性を考慮して決められたものであ
る。
は、赤外線領域の中で波長２．５〜２０μｍの赤外線の
最大透過率が５％以下としたものであるが、これらの規
定はいずれも半導体熱処理用部材として用いる際の、被
熱処理物の温度の追随性を考慮して決められたものであ
る。
【００１２】即ち、上記の赤外線透過率を５％以下とす
ることによって、ＲＴＰにおける加熱に際し熱処理部材
で赤外線を吸収してウェーハと同程度に加熱され、ウェ
ーハとの温度むらが解消されウェーハのスリップの発生
を抑制できることが実験で確認されたものである。ま
た、ここで赤外線領域の波長２．５〜２０μｍを選択し
た理由は赤外線ランプの波長領域であるためである。こ
の状態を図示してさらに説明すると次の通りである。
ることによって、ＲＴＰにおける加熱に際し熱処理部材
で赤外線を吸収してウェーハと同程度に加熱され、ウェ
ーハとの温度むらが解消されウェーハのスリップの発生
を抑制できることが実験で確認されたものである。ま
た、ここで赤外線領域の波長２．５〜２０μｍを選択し
た理由は赤外線ランプの波長領域であるためである。こ
の状態を図示してさらに説明すると次の通りである。
【００１３】図１は、この発明の半導体熱処理部材のＣ
ＶＤ−ＳｉＣの結晶構造を拡大模写した説明図である。
図１で１はＣＶＤ−ＳｉＣであるが、この発明のＣＶＤ
−ＳｉＣは、ここに示されるように結晶粒界が入射光と
平行なβ−ＳｉＣの柱状結晶２と、結晶成長が入射光の
方向と垂直の方向のα−ＳｉＣの微細結晶３から構成さ
れている。図２は、従来のＣＶＤ−ＳｉＣ４を示したも
のであるが、これは結晶粒界が入射光と平行なβ−Ｓｉ
Ｃの柱状結晶５のみで、ここには結晶成長が入射光の方
向と垂直の方向のα−ＳｉＣの微細結晶は存在していな
い。
ＶＤ−ＳｉＣの結晶構造を拡大模写した説明図である。
図１で１はＣＶＤ−ＳｉＣであるが、この発明のＣＶＤ
−ＳｉＣは、ここに示されるように結晶粒界が入射光と
平行なβ−ＳｉＣの柱状結晶２と、結晶成長が入射光の
方向と垂直の方向のα−ＳｉＣの微細結晶３から構成さ
れている。図２は、従来のＣＶＤ−ＳｉＣ４を示したも
のであるが、これは結晶粒界が入射光と平行なβ−Ｓｉ
Ｃの柱状結晶５のみで、ここには結晶成長が入射光の方
向と垂直の方向のα−ＳｉＣの微細結晶は存在していな
い。
【００１４】図３は、本願発明の熱処理用部材に用いる
ＣＶＤ−ＳｉＣの波長２．５〜２０μｍの赤外線透過率
を赤外線透過率測定機により測定した一例である。これ
によっても明らかなように、本願発明のＣＶＤ−ＳｉＣ
の赤外線透過率は図示されている全波長領域で１％未満
である。図４は、従来のＣＶＤ−ＳｉＣの波長２．５〜
２０μｍの赤外線透過率の一例を同様に赤外線透過率測
定機により測定した一例である。図４から見ると従来の
ＣＶＤ−ＳｉＣの赤外線透過率は最大で３５％にも達す
ることがわかる。
ＣＶＤ−ＳｉＣの波長２．５〜２０μｍの赤外線透過率
を赤外線透過率測定機により測定した一例である。これ
によっても明らかなように、本願発明のＣＶＤ−ＳｉＣ
の赤外線透過率は図示されている全波長領域で１％未満
である。図４は、従来のＣＶＤ−ＳｉＣの波長２．５〜
２０μｍの赤外線透過率の一例を同様に赤外線透過率測
定機により測定した一例である。図４から見ると従来の
ＣＶＤ−ＳｉＣの赤外線透過率は最大で３５％にも達す
ることがわかる。
【００１５】さらに、図５に示す実験装置でこの発明の
熱処理用部材の温度追随性の試験を行った。この実験
は、図５に示すようにして、赤外線透過率が各種のＣＶ
Ｄ−ＳｉＣ単体で作製したサセプタ１０の上にシリコン
ウェーハ１１をセットし、石英ウインドウ１２を介して
上方から赤外線ランプ１３で加熱処理を行った。その結
果を図６に示した。図６に示すように、赤外線透過率が
５％以下の１％（鎖線）、４％（一点鎖線）のサセプタ
を用いた場合は温度の追随性が良好である。
熱処理用部材の温度追随性の試験を行った。この実験
は、図５に示すようにして、赤外線透過率が各種のＣＶ
Ｄ−ＳｉＣ単体で作製したサセプタ１０の上にシリコン
ウェーハ１１をセットし、石英ウインドウ１２を介して
上方から赤外線ランプ１３で加熱処理を行った。その結
果を図６に示した。図６に示すように、赤外線透過率が
５％以下の１％（鎖線）、４％（一点鎖線）のサセプタ
を用いた場合は温度の追随性が良好である。
【００１６】図５に示す実験装置を用いてシリコンウェ
ーハを熱処理してウェーハ表面に発生したスリップ長を
調査した。熱処理条件は図６に示すシーケンスに準じて
行った。熱処理後のウェーハに発生した最大スリップ長
を測定し、これとサセプタの赤外線透過率との関係を調
べた。結果は表１の通りであった。この表１によっても
明らかなように、赤外線透過率が５％以下の１％、４％
のサセプタを用いた場合はスリップ長が短く良好なウェ
ーハの得られることが分かる。
ーハを熱処理してウェーハ表面に発生したスリップ長を
調査した。熱処理条件は図６に示すシーケンスに準じて
行った。熱処理後のウェーハに発生した最大スリップ長
を測定し、これとサセプタの赤外線透過率との関係を調
べた。結果は表１の通りであった。この表１によっても
明らかなように、赤外線透過率が５％以下の１％、４％
のサセプタを用いた場合はスリップ長が短く良好なウェ
ーハの得られることが分かる。
【００１７】
【表１】
【００１８】以上のように、ＣＶＤ−ＳｉＣの波長２．
５〜２０μｍの赤外線領域における赤外線の最大透過率
を５％以下とすることによって、赤外線がこれまでより
透過され難く、これまで以上に赤外線吸収による加熱が
行われる熱処理用部材とすることが出来る。
５〜２０μｍの赤外線領域における赤外線の最大透過率
を５％以下とすることによって、赤外線がこれまでより
透過され難く、これまで以上に赤外線吸収による加熱が
行われる熱処理用部材とすることが出来る。
【００１９】本願発明の高純度ＣＶＤ−ＳｉＣ半導体熱
処理用部材は、カーボンなどの基材の上にＣＶＤ−Ｓｉ
Ｃ膜を形成した後、基材を酸化して除去してＣＶＤ−Ｓ
ｉＣ単体とした板状もしくは中空状のものが好ましい。
基材の酸化除去はこれまで通常行われていた方法によっ
て容易に行うことが可能である。これによって、熱処理
用部用材の熱容量を小さくして良好な半導体熱処理用部
材とすることが出来る。こうした半導体熱処理用部材の
一例としては、サセプター、ウェーハホルダー、均熱
板、均熱リング、ダミーウェーハなどがある。
処理用部材は、カーボンなどの基材の上にＣＶＤ−Ｓｉ
Ｃ膜を形成した後、基材を酸化して除去してＣＶＤ−Ｓ
ｉＣ単体とした板状もしくは中空状のものが好ましい。
基材の酸化除去はこれまで通常行われていた方法によっ
て容易に行うことが可能である。これによって、熱処理
用部用材の熱容量を小さくして良好な半導体熱処理用部
材とすることが出来る。こうした半導体熱処理用部材の
一例としては、サセプター、ウェーハホルダー、均熱
板、均熱リング、ダミーウェーハなどがある。
【００２０】請求項５の発明は上記の高純度ＣＶＤ−Ｓ
ｉＣ半導体熱処理用部材の製造方法の発明である。ここ
に於けるＣＶＤ−ＳｉＣの製造方法は従来のＣＶＤ−Ｓ
ｉＣ膜の製法と基本的には同一である。即ち、石英ガラ
スなどからなる反応管内にカーボンなどの基板を設置し
てこれを加熱し、ここに原料ガスを供給して前駆体を発
生させ基板上にＳｉＣ膜を化学蒸着させるものである。
ｉＣ半導体熱処理用部材の製造方法の発明である。ここ
に於けるＣＶＤ−ＳｉＣの製造方法は従来のＣＶＤ−Ｓ
ｉＣ膜の製法と基本的には同一である。即ち、石英ガラ
スなどからなる反応管内にカーボンなどの基板を設置し
てこれを加熱し、ここに原料ガスを供給して前駆体を発
生させ基板上にＳｉＣ膜を化学蒸着させるものである。
【００２１】ここに於いて、この発明では加熱温度を１
１００〜１１５０℃とし、原料ガスを６０秒以下の間隔
を設けて間欠的に供給し、ガス供給量の最大と最小の比
率を５倍以上とするものである。加熱温度が１１００℃
未満ではα相が生成せず、また１１５０℃を超えると生
成したα相が粗大粒となり、透過率を高める結果とな
る。原料ガスの供給は間欠的にパルス供給する。その間
隔は６０秒以下で、好ましく１０〜５０秒の範囲の間隔
である。これが６０秒を超えた間隔とするとα相が基材
に対して垂直方向に成長してしまい、さらに透過率を高
める結果となる。間欠的に原料ガスを供給するに際し
て、ガスの最大供給量と最小供給量の比率は５倍以上と
することが必要である。これが５倍未満であると間欠時
間と同様にα相が基材に対して垂直方向に成長し易くな
り、透過率を高める結果となり好ましくない。以上のよ
うに、処理条件を制御することによって、ＣＶＤ−Ｓｉ
Ｃの結晶粒界を基材に対して垂直方向のみでなく、基材
と平行方向にも成長させることが可能である。以下に、
この結晶成長についてさらに説明する。
１００〜１１５０℃とし、原料ガスを６０秒以下の間隔
を設けて間欠的に供給し、ガス供給量の最大と最小の比
率を５倍以上とするものである。加熱温度が１１００℃
未満ではα相が生成せず、また１１５０℃を超えると生
成したα相が粗大粒となり、透過率を高める結果とな
る。原料ガスの供給は間欠的にパルス供給する。その間
隔は６０秒以下で、好ましく１０〜５０秒の範囲の間隔
である。これが６０秒を超えた間隔とするとα相が基材
に対して垂直方向に成長してしまい、さらに透過率を高
める結果となる。間欠的に原料ガスを供給するに際し
て、ガスの最大供給量と最小供給量の比率は５倍以上と
することが必要である。これが５倍未満であると間欠時
間と同様にα相が基材に対して垂直方向に成長し易くな
り、透過率を高める結果となり好ましくない。以上のよ
うに、処理条件を制御することによって、ＣＶＤ−Ｓｉ
Ｃの結晶粒界を基材に対して垂直方向のみでなく、基材
と平行方向にも成長させることが可能である。以下に、
この結晶成長についてさらに説明する。
【００２２】一般的に、ＣＶＤ−ＳｉＣに於いて処理温
度が低いと微細な結晶が成長し、逆に処理温度が高い場
合は粗い結晶が生成する。また、ＳｉＣ結晶はβ相とα
相の２種に大別されるが、β相は比較的低温から生成
し、α相は高温域で形成されるが、その中間では両者が
共存することもある。図７に示すＣＶＤ−ＳｉＣは、β
相１５とα相１６が共存する従来のＳｉＣの一例である
が、ここで基材から垂直方向に成長する柱状晶はβ相１
５、基材と垂直方向に成長する微細な結晶はα相１６で
ある。
度が低いと微細な結晶が成長し、逆に処理温度が高い場
合は粗い結晶が生成する。また、ＳｉＣ結晶はβ相とα
相の２種に大別されるが、β相は比較的低温から生成
し、α相は高温域で形成されるが、その中間では両者が
共存することもある。図７に示すＣＶＤ−ＳｉＣは、β
相１５とα相１６が共存する従来のＳｉＣの一例である
が、ここで基材から垂直方向に成長する柱状晶はβ相１
５、基材と垂直方向に成長する微細な結晶はα相１６で
ある。
【００２３】発明者は、これを図１に示すような結晶構
造に成長させるための条件として、第１に温度条件につ
いて考察した。その結果、結晶成長の際の温度と結晶形
との間に図８に示すような関係のあることが確認された
ものである。図８は、処理温度と生成されるＳｉＣ結晶
のβ相（粗大結晶）とα相（微細結晶）との関係を概念
図で示したものである。
造に成長させるための条件として、第１に温度条件につ
いて考察した。その結果、結晶成長の際の温度と結晶形
との間に図８に示すような関係のあることが確認された
ものである。図８は、処理温度と生成されるＳｉＣ結晶
のβ相（粗大結晶）とα相（微細結晶）との関係を概念
図で示したものである。
【００２４】これによると、β相は処理温度が低温では
微細となり、また高温では粗大となる傾向がある。ま
た、α相は処理温度が１１００〜１１５０℃の範囲で微
細となり高温域では粗大となる。こうしたことから、図
１に示すように大きな柱状結晶（β相）に微細なα相が
併存しているものを得るには、１１００〜１１５０℃が
最適であることが分かる。しかしながら、ここに共析し
たα相が微細であっても、β相と同様に基材に垂直方向
に成長してしまっては図１に示すような結晶は得られな
い。そこで、本発明ではα相を基材と平行に成長させる
方法を検討したところ、原料ガスを間欠的（パルス的）
に供給することによってそれが可能であることを見出し
たものである。
微細となり、また高温では粗大となる傾向がある。ま
た、α相は処理温度が１１００〜１１５０℃の範囲で微
細となり高温域では粗大となる。こうしたことから、図
１に示すように大きな柱状結晶（β相）に微細なα相が
併存しているものを得るには、１１００〜１１５０℃が
最適であることが分かる。しかしながら、ここに共析し
たα相が微細であっても、β相と同様に基材に垂直方向
に成長してしまっては図１に示すような結晶は得られな
い。そこで、本発明ではα相を基材と平行に成長させる
方法を検討したところ、原料ガスを間欠的（パルス的）
に供給することによってそれが可能であることを見出し
たものである。
【００２５】β相にとって１１００〜１１５０℃の処理
温度は比較的安定領域であるので、原料ガスをパルス的
に導入しても結晶成長に与える影響は少なく、その結晶
は基材に垂直の方向に成長する。これに対して、α相は
原料ガスのパルス的導入により核形成と結晶成長を交互
に繰り返すこととなって、結果として基材と垂直に結晶
が成長できず、β相を基材と見立ててβ相と垂直に結晶
が成長することになる。そして、この場合のパルス導入
の間隔は６０秒以下が好ましく、またガスの最大供給量
と最小供給量の比率は５倍以上とすることが必要であ
る。処理温度及びパルス導入の有無と赤外線透過率との
関係を調べたところ結果は表２の通りであった。
温度は比較的安定領域であるので、原料ガスをパルス的
に導入しても結晶成長に与える影響は少なく、その結晶
は基材に垂直の方向に成長する。これに対して、α相は
原料ガスのパルス的導入により核形成と結晶成長を交互
に繰り返すこととなって、結果として基材と垂直に結晶
が成長できず、β相を基材と見立ててβ相と垂直に結晶
が成長することになる。そして、この場合のパルス導入
の間隔は６０秒以下が好ましく、またガスの最大供給量
と最小供給量の比率は５倍以上とすることが必要であ
る。処理温度及びパルス導入の有無と赤外線透過率との
関係を調べたところ結果は表２の通りであった。
【００２６】
【表２】 請求項６は請求項５によって得られた半導体熱処理用部
材である。
材である。
【００２７】
（実施例１）高周波コイルの巻かれた石英ガラス反応管
に、発熱部（ヒータ）、原料ガス導入部、真空排気系を
設け、テーブル上のカーボン基板にＣＶＤ−ＳｉＣ膜を
生成させた。原料ガスはシラン系ガス、炭化水素ガス、
水素を用い、ガス供給は３０秒間欠のパルス的供給とし
た。その際のガスの最大供給量と最小供給量の比率は６
倍とした。加熱温度は１１１００〜１１４０℃とした。
これによって、厚さ０．５mmのＣＶＤ−ＳｉＣプレート
を得た。その後、これを反応管から取出し、ＣＶＤ−Ｓ
ｉＣの基板のカーボンを酸化して除去し、本発明のプレ
ート状のＣＶＤ−ＳｉＣ基板を得た。
に、発熱部（ヒータ）、原料ガス導入部、真空排気系を
設け、テーブル上のカーボン基板にＣＶＤ−ＳｉＣ膜を
生成させた。原料ガスはシラン系ガス、炭化水素ガス、
水素を用い、ガス供給は３０秒間欠のパルス的供給とし
た。その際のガスの最大供給量と最小供給量の比率は６
倍とした。加熱温度は１１１００〜１１４０℃とした。
これによって、厚さ０．５mmのＣＶＤ−ＳｉＣプレート
を得た。その後、これを反応管から取出し、ＣＶＤ−Ｓ
ｉＣの基板のカーボンを酸化して除去し、本発明のプレ
ート状のＣＶＤ−ＳｉＣ基板を得た。
【００２８】このものの波長２．５〜２０μｍの赤外線
透過率を赤外線透過率測定機で測定したところ、全域に
わたり１〜４％の範囲であった。これを赤外線ランプで
加熱したところ、前述の図６に示した通り、従来法で作
成した赤外線透過率１０％以上のものに比べ温度の追随
性が良好であった。
透過率を赤外線透過率測定機で測定したところ、全域に
わたり１〜４％の範囲であった。これを赤外線ランプで
加熱したところ、前述の図６に示した通り、従来法で作
成した赤外線透過率１０％以上のものに比べ温度の追随
性が良好であった。
【００２９】
【発明の効果】以上の通り、この発明のＣＶＤ−ＳｉＣ
の半導体熱処理用部材は、波長２．５〜２０μｍの赤外
線領域における赤外線の最大透過率が５％以下であるの
で、赤外線加熱でウェーハの枚葉式熱処理を行うような
場合、この熱処理部材が赤外線を吸収して加熱され温度
の追随性が向上し熱処理が一層均一、良好に行われるよ
うなった。
の半導体熱処理用部材は、波長２．５〜２０μｍの赤外
線領域における赤外線の最大透過率が５％以下であるの
で、赤外線加熱でウェーハの枚葉式熱処理を行うような
場合、この熱処理部材が赤外線を吸収して加熱され温度
の追随性が向上し熱処理が一層均一、良好に行われるよ
うなった。
【図１】この発明の高純度ＣＶＤ−ＳｉＣ質の半導体熱
処理用部材のＣＶＤ膜の結晶構造を拡大模写して示した
説明図。
処理用部材のＣＶＤ膜の結晶構造を拡大模写して示した
説明図。
【図２】従来のＣＶＤ−ＳｉＣ質の半導体熱処理用部材
のＣＶＤ膜の結晶構造を拡大模写して示した説明図。
のＣＶＤ膜の結晶構造を拡大模写して示した説明図。
【図３】この発明の熱処理用部材のＣＶＤ−ＳｉＣの波
長と赤外線透過率の関係を示す線図。
長と赤外線透過率の関係を示す線図。
【図４】従来の熱処理用部材のＣＶＤ−ＳｉＣの波長と
赤外線透過率の関係を示す線図。
赤外線透過率の関係を示す線図。
【図５】熱処理用部材を用いて行う加熱処理の実験を示
す説明図。
す説明図。
【図６】赤外線透過率の違いによる時間と温度上昇の関
係を示す線図。
係を示す線図。
【図７】ＣＶＤ−ＳｉＣのα相とβ相の生成を示した説
明図。
明図。
【図８】ＳｉＣ結晶成長の概念を示した説明図。
１……ＣＶＤ−ＳｉＣ，２……β−ＳｉＣの柱状結晶、
３……α−ＳｉＣの微細結晶。
３……α−ＳｉＣの微細結晶。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/205 Ｈ０１Ｌ 21/31 Ｂ 21/26 21/324 Ｄ 21/31 Ｃ０４Ｂ 35/56 １０１Ｙ 21/324 Ｈ０１Ｌ 21/26 Ｌ
Claims (6)
- 【請求項１】 含有する金属元素の各々が０．３ppm 以
下の高純度を有し、肉厚が０．１〜１mmであるＣＶＤ−
ＳｉＣ質プレートで、波長２．５〜２０μｍの赤外線領
域における赤外線の最大透過率が５％以下であることを
特徴とする高純度ＣＶＤ−ＳｉＣ質の半導体熱処理用部
材。 - 【請求項２】 長さ０．１〜１mmの柱状結晶のＣＶＤ−
β−ＳｉＣ及び各柱状結晶間に存在する粒径０．５〜５
μｍのＣＶＤ−α−ＳｉＣからなることを特徴とする請
求項１記載の高純度ＣＶＤ−ＳｉＣ質の半導体熱処理用
部材。 - 【請求項３】 半導体熱処理用部材が、板状もしくは中
空状でかつＣＶＤ−ＳｉＣ単体である請求項１又は２に
記載の高純度ＣＶＤ−ＳｉＣ質の半導体熱処理用部材。 - 【請求項４】 半導体熱処理用部材が、サセプタ、ウェ
ーハホルダー、均熱板、均熱リング及びダミーウェーハ
の中のいずれかであることを特徴とする、請求項１ない
し請求項３のいずれかに記載した高純度ＣＶＤ−ＳｉＣ
質の半導体熱処理用部材。 - 【請求項５】 反応管内の基板上に原料ガスを供給して
行う化学蒸着で高純度ＣＶＤ−ＳｉＣ質の半導体熱処理
用部材を製造する方法において、処理温度を１１００〜
１１５０℃とし、原料ガスを６０秒以下の間隔を設けて
間欠的に供給し、ガス供給量の最大と最小の比率を５倍
以上として基板上に高純度ＣＶＤ−ＳｉＣを形成し、こ
れから前記基板を除去し板状もしくは中空状のＣＶＤ−
ＳｉＣ単体とすることを特徴とする高純度ＣＶＤ−Ｓｉ
Ｃ質の半導体熱処理用部材の製造方法。 - 【請求項６】 反応管内の基板上に原料ガスを供給して
行う化学蒸着で、処理温度を１１００〜１１５０℃と
し、原料ガスを６０秒以下の間隔を設けて間欠的に供給
し、ガス供給量の最大と最小の比率を５倍以上として基
板上に高純度ＣＶＤ−ＳｉＣを形成し、これから前記基
板を除去して得られる板状もしくは中空状のＣＶＤ−Ｓ
ｉＣ単体の高純度ＣＶＤ−ＳｉＣ質の半導体熱処理用部
材。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16191996A JP3524679B2 (ja) | 1996-06-21 | 1996-06-21 | 高純度ＣＶＤ−ＳｉＣ質の半導体熱処理用部材及びその製造方法 |
| US08/879,702 US5937316A (en) | 1996-06-21 | 1997-06-20 | SiC member and a method of fabricating the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16191996A JP3524679B2 (ja) | 1996-06-21 | 1996-06-21 | 高純度ＣＶＤ−ＳｉＣ質の半導体熱処理用部材及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1012563A true JPH1012563A (ja) | 1998-01-16 |
| JP3524679B2 JP3524679B2 (ja) | 2004-05-10 |
Family
ID=15744530
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16191996A Expired - Fee Related JP3524679B2 (ja) | 1996-06-21 | 1996-06-21 | 高純度ＣＶＤ−ＳｉＣ質の半導体熱処理用部材及びその製造方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5937316A (ja) |
| JP (1) | JP3524679B2 (ja) |
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| JPH10284421A (ja) * | 1997-04-04 | 1998-10-23 | Toshiba Mach Co Ltd | Ｃｖｄ装置及びｃｖｄ装置用のサセプタ |
| JPH11121315A (ja) * | 1997-10-14 | 1999-04-30 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | 多層炭化ケイ素ウエハ |
| JPH11228233A (ja) * | 1998-02-09 | 1999-08-24 | Tokai Carbon Co Ltd | ＳｉＣ成形体及びその製造方法 |
| EP0992608A1 (en) * | 1998-10-07 | 2000-04-12 | Ngk Insulators, Ltd. | Light-impermeable, high purity silicon carbide material, a light shielding member for a semiconductor-treating apparatus, and a semiconductor-treating apparatus |
| JP2000169298A (ja) * | 1998-12-01 | 2000-06-20 | Tokai Carbon Co Ltd | ＳｉＣ成形体 |
| JP2001220237A (ja) * | 2000-02-14 | 2001-08-14 | Asahi Glass Co Ltd | 炭化ケイ素体およびその製造方法 |
| US6515297B2 (en) | 1999-11-26 | 2003-02-04 | Toshiba Ceramics Co., Ltd. | CVD-SiC self-supporting membrane structure and method for manufacturing the same |
| JP2006016662A (ja) * | 2004-07-01 | 2006-01-19 | Tokai Carbon Co Ltd | 光不透過性ＳｉＣ成形体及びその製造方法 |
| JP2008108938A (ja) * | 2006-10-26 | 2008-05-08 | Tokyo Electron Ltd | 基板載置装置の評価装置及びその評価方法 |
| JP2008283201A (ja) * | 2008-06-09 | 2008-11-20 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | コールドウォール型熱処理炉および絶縁膜形成装置 |
| US8573836B2 (en) | 2006-10-26 | 2013-11-05 | Tokyo Electron Limited | Apparatus and method for evaluating a substrate mounting device |
| JP2015005652A (ja) * | 2013-06-21 | 2015-01-08 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 熱処理装置 |
| JP2015060898A (ja) * | 2013-09-18 | 2015-03-30 | コバレントマテリアル株式会社 | ウエハ搭載用部材 |
| WO2020003721A1 (ja) * | 2018-06-27 | 2020-01-02 | 株式会社アドマップ | ＳｉＣ部材およびその製造方法 |
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| US6444974B1 (en) * | 1998-07-17 | 2002-09-03 | Asahi Glass Company Ltd. | Method for transferring a dummy wafer |
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| US6506254B1 (en) | 2000-06-30 | 2003-01-14 | Lam Research Corporation | Semiconductor processing equipment having improved particle performance |
| US6890861B1 (en) | 2000-06-30 | 2005-05-10 | Lam Research Corporation | Semiconductor processing equipment having improved particle performance |
| TW464977B (en) * | 2000-11-03 | 2001-11-21 | United Microelectronics Corp | Method for peeling off silicon carbide layer |
| JP2005039212A (ja) * | 2003-06-27 | 2005-02-10 | Bridgestone Corp | ダミーウェハ及びその製造方法 |
| US20070169687A1 (en) * | 2006-01-26 | 2007-07-26 | Caracal, Inc. | Silicon carbide formation by alternating pulses |
| CN102261849A (zh) * | 2011-07-07 | 2011-11-30 | 上海联川自动化科技有限公司 | 工业用炉气氛加压装置 |
| US10934634B2 (en) * | 2016-04-05 | 2021-03-02 | Sicoxs Corporation | Polycrystalline SiC substrate and method for manufacturing same |
| CN114075699B (zh) * | 2021-11-21 | 2024-04-12 | 苏州晶瓴半导体有限公司 | 一种双层复合碳化硅衬底及其制备方法 |
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1996
- 1996-06-21 JP JP16191996A patent/JP3524679B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1997
- 1997-06-20 US US08/879,702 patent/US5937316A/en not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
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| US5937316A (en) | 1999-08-10 |
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