JPH11121313A

JPH11121313A - 炭化ケイ素ウエハの製造方法および炭化ケイ素ウエハ

Info

Publication number: JPH11121313A
Application number: JP29484297A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Kawamoto; 聡川本
Original assignee: ADO MAP KK; Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Current assignee: ADO MAP KK; Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Priority date: 1997-10-13
Filing date: 1997-10-13
Publication date: 1999-04-30

Abstract

(57)【要約】【課題】エッチングや酸化によっても消えることがな
い識別記号を形成する。【解決手段】高純度黒鉛からなる円板状黒鉛基材３２
を製作し、その両面に識別記号に対応した形状の凹部３
４を形成する。その後、黒鉛基材３２の表面に炭化ケイ
素膜３６をＣＶＤ法により堆積する。次に、炭化ケイ素
膜３６の周縁部を切除して黒鉛基材３２の周面を露出さ
せ、黒鉛基材３２を酸化燃焼して除去する。このように
して得た炭化ケイ素円板３８には、基材の凹部３４に対
応した凸部からなる識別記号４０が形成される。炭化ケ
イ素は、基材の法線方向に柱状晶が成長するため、炭化
ケイ素円板３８の平坦部と識別記号４０の部分とで結晶
の成長方向が異なっている。そこで、炭化ケイ素円板３
８を研磨して凹凸を除去することにより、結晶の成長方
向の異なる部分からなる識別記号４０を内部に有する炭
化ケイ素ウエハを得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体デバイスの
製造工程においてダミーウエハとして用いられる炭化ケ
イ素ウエハの製造方法および炭化ケイ素ウエハに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】シリコン単結晶を基板とする半導体デバ
イスは、シリコン基板（シリコンウエハ）の表面に酸化
膜を形成する酸化工程や不純物を拡散する拡散工程、さ
らには減圧下で窒化ケイ素膜、多結晶シリコン膜（ポリ
シリコン膜）などを形成する減圧ＣＶＤ（ＬＰＣＶＤ）
工程等を経て、シリコンウエハ上に微細な回路が形成さ
れる。これらの工程には、拡散装置、ＬＰＣＶＤ装置な
どと呼ばれる半導体製造装置が使用される。そして、こ
れらの装置は、いずれも複数のシリコンウエハを炉内に
挿入し、シリコンウエハ本体を高温に加熱する炉体部分
と、反応性ガスを炉内に供給するガス導入部、排気部な
どからなっており、多数枚のシリコンウエハを同時処理
（バッチ処理）できるようになっている。図３は、縦型
ＬＰＣＶＤ装置の一例を示したものである。

【０００３】図３において、ＣＶＤ装置１０は、炉本体
１２の内周面に図示しないヒータが配設してあって内部
を高温に加熱、維持できるようになっているとともに、
図示しない真空ポンプに接続してあり、内部を１０Ｔｏ
ｒｒ以下に減圧できるようにしてある。また、炉本体１
２の内部には、高純度石英や炭化ケイ素（ＳｉＣ）によ
って形成したプロセスチューブ１４が設けてある。

【０００４】プロセスチューブ１４によって覆われるベ
ース１６の中央部には、ボート受け１８が設けてあっ
て、このボート受け１８上にＳｉＣや石英などから形成
した縦型ラック状のウエハボート２０が配置してある。
そして、ウエハボート２０の上下方向には、大規模集積
回路（ＬＳＩ）などの半導デバイスを形成するための多
数のシリコンウエハ２２が適宜の間隔をあけて保持させ
てある。また、ウエハボート２０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２４が配設してある
とともに、炉内温度を測定する熱電対を内蔵した熱電対
保護管２６が設けてある。

【０００５】このように構成したＣＶＤ装置１０は、ウ
エハボート２０を介して多数のシリコンウエハ２２が炉
内に配置される。そして、炉内を１００Ｔｏｒｒ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２４を介してＨ₂ などのキャリアガ
スとともに四塩化ケイ素ＳｉＣｌ₄ などの反応性ガス
（原料ガス）を炉内に導入し、シリコンウエハ２２の表
面に多結晶シリコン膜（ポリシリコン膜）やシリコン酸
化膜（ＳｉＯ₂ ）の形成などが行われる。

【０００６】ところで、このようなＣＶＤ装置１０にお
いては、炉内全体を均一な状態にすることは困難であ
る。そこで、従来からウエハボート２０の上下部には、
炉内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２２と同一形状のダミーウエ
ハ２８と称するウエハを数枚ずつ配置している。また、
シリコンウエハ２２に付着するパーティクルの状態や、
シリコンウエハ２２に所定の膜厚が形成されているか等
を調べるために、ウエハボート２０の上下方向の複数の
適宜の位置に、ダミーウエハの一種であるモニタウエハ
３０をシリコンウエハ２２と混在させて配置している。
これらのダミーウエハ（モニタウエハを含む）は、従
来、シリコン単結晶や高純度石英によって形成した厚さ
が０．５〜１ｍｍ程度のものを使用してきた。

【０００７】ところが、シリコン単結晶や高純度石英に
よって形成した従来のダミーウエハは、熱膨張係数がポ
リシリコン膜やＳｉ₃Ｎ₄膜などと大きく異なるため、ダ
ミーウエハに成膜されたポリシリコン膜やＳｉ₃Ｎ₄膜な
どが容易に剥離して炉内を汚染するばかりでなく、耐熱
性や耐蝕性の問題から短期間の使用で廃棄しなければな
らず、経済性が悪いという問題がある。かかるところか
ら、近年、炭化ケイ素からなるダミーウエハが業界の注
目を集めている。この炭化ケイ素ウエハ（ＳｉＣウエ
ハ）は、黒鉛からなる円板状の基材の表面にＬＰＣＶＤ
などによって炭化ケイ素の膜を厚さ０．３〜１ｍｍ程度
成膜し、その後、黒鉛基材を酸化雰囲気中で酸化除去す
ることによって得られる。そして、ＳｉＣウエハは、従
来のシリコン単結晶や高純度石英からなるダミーウエハ
と比較して、（イ）硝酸などに対する耐蝕性に優れているため、エッ
チングによる付着物の除去が容易に行え、長期間の繰返
し使用が可能である。（ロ）熱膨張係数が窒化ケイ素膜、ポリシリコン膜の熱
膨張係数に近いところから、ダミーウエハ上に付着した
これらの膜が剥離しにくく、成膜工程途中におけるパー
ティクルの大幅な増加を抑制することができる。（ハ）高温での重金属などの不純物の拡散係数が極めて
低いため、ＳｉＣウエハに含有されている不純物による
炉内汚染の懸念が少ない。（ニ）耐熱変形性に優れているため、ロボットによる搬
送などの自動移載が容易である。等の多くの利点を有しており、経済的効果が大きいとこ
ろから実用化が促進されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、シリコンウ
エハ２２に各種の膜を成膜する場合に、ウエハボート２
０の上下方向において均一な成膜がなされているかをチ
ェックしたり、ウエハボート２０の上下方向におけるパ
ーティクルの付着数のチェックを行うためには、シリコ
ンウエハ２２と混在させて配置した各モニタウエハ３０
の位置を特定する必要がある。そこで、従来は、レーザ
によるエッチングによって炭化ケイ素ウエハの表面を彫
り込んで番号を書き込み、モニタウエハとしてウエハボ
ート２０の所定位置に配置した炭化ケイ素ウエハの番号
を記憶し、この番号によってモニタ位置を特定するよう
にしている。

【０００９】しかし、炭化ケイ素ウエハに番号を彫り込
むと、表面に凹部が形成されるため、成膜工程において
凹部に膜を構成する物質が入り込み、膜の洗浄除去が容
易でないばかりでなく、汚染物が凹部に溜まり、洗浄後
の再使用時に、これらがパーティクルとして放出されて
シリコンウエハ２２を汚染する原因となる。また、炭化
ケイ素ウエハをダミーウエハとしてシリコンウエハ２２
の酸化工程やエッチング工程に使用すると、次第に薄く
なって書き込んだ番号が消えるなどの問題がある。

【００１０】本発明は、前記従来技術の欠点を解消する
ためになされたもので、エッチングや酸化によっても識
別記号が消えず、常に特定可能にすることを目的として
いる。また、本発明は、識別記号を付したとしても、炉
内が汚染されないようにすることを目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明に係る炭化ケイ素ウエハの製造方法は、基
材の表面に凹部または凸部からなる所望の形状を設ける
工程と、前記基材の表面に炭化ケイ素を堆積して炭化ケ
イ素膜内に前記所望形状に対応した結晶の成長方向の異
なった部分を形成する工程とを有する構成にしてある。
炭化ケイ素の堆積は、ＣＶＤ法を用いることができる。

【００１２】また、本発明に係る炭化ケイ素ウエハは、
堆積した炭化ケイ素膜からなる炭化ケイ素ウエハであっ
て、前記炭化ケイ素膜内に、光の屈折率または透過率の
異なる部分からなる識別記号を有する構成となってい
る。光の屈折率または透過率の異なる部分は、識別記号
に対応した凹部または凸部を設けた基材の表面に炭化ケ
イ素を堆積し、結晶の成長方向を異ならせて形成するこ
とができる。

【００１３】さらに、本発明に係る炭化ケイ素ウエハ
は、基材の表面にパターンを形成し、前記基材に炭化ケ
イ素膜を堆積して炭化ケイ素膜内に結晶の成長方向の異
なる部分によりなる前記パターンを設けた構成にしてあ
る。炭化ケイ素膜は、表面の凹凸を除去除去することが
望ましい。

【００１４】

【作用】高純度の炭化ケイ素は、周知のように柱状晶を
形成し、黄色の透明体である。そして、柱状晶は、熱流
に沿う方向に成長する。このため、炭化ケイ素は、黒鉛
などの基材の表面にＣＶＤ法などによって成膜すると、
冷却面となる基材の面と直交した方向、すなわち法線方
向に柱状晶が成長する。そこで、基材の表面に識別記号
などに対応した所定の凹凸を形成して炭化ケイ素を堆積
すれば、炭化ケイ素膜の基材の凹凸部に対応した部分に
結晶の成長方向の異なった部分を容易に形成することが
できる。この結晶の成長方向の異なった部分は、他の部
分と光の屈折率、透過率が異なっているので、目視によ
り容易に識別することができ、炭化ケイ素ウエハの識
別、特定を容易に行える。また、炭化ケイ素膜内に結晶
の成長方向の異なる部分によって識別記号を形成してい
るので、エッチングや酸化などよって薄くなったとして
も消えることがなく、常に識別、特定が可能である。そ
して、炭化ケイ素膜の表面を研磨して凹凸を除去して滑
らかにしておけば、成膜工程後の洗浄により付着した膜
を容易に除去することができるとともに、洗浄時の膜の
残存を防げ、再使用の際に炉内を汚染するおそれがな
い。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態に係る炭化ケ
イ素ウエハの製造方法の好ましい実施の形態を、添付図
面に従って詳細に説明する。図１は、本発明の実施の形
態に係る炭化ケイ素ウエハの製造方法の説明図であっ
て、識別記号を有する炭化ケイ素ウエハの製造工程を示
したものである。まず、図１（１）に示したように、製
造する炭化ケイ素ウエハの寸法に合せた高純度黒鉛から
なる所定寸法の円板状黒鉛基材３２を製作する。次に、
同図（２）に示したように、黒鉛基材３２の両面の適宜
の位置に、ロット番号や製造番号などの識別記号に対応
した所定形状の凹部３４をレーザや機械加工によって刻
設する。この凹部１２は、炭化ケイ素ウエハに結晶の成
長方向の異なる部分による識別記号を形成できる幅と深
さであればよい。

【００１６】その後、黒鉛基材３２を減圧ＣＶＤ装置に
搬入し、ＣＶＤ装置の内部（炉内）を例えば１００Ｔｏ
ｒｒ以下に減圧したのち、炉内を１０００〜１６００℃
に加熱、保持する。そして、炉内にキャリアガスである
水素ガス（Ｈ₂ ）とともに原料ガスであるＳｉＣｌ₄ と
ＣＨ₄ とを各々体積％で５〜２０％供給し、黒鉛基材３
２に炭化ケイ素を０．５〜１．５ｍｍ程度堆積して炭化
ケイ素膜３６を形成する（図１（３））。この黒鉛基材
３２に形成された炭化ケイ素膜３６は、前述したよう
に、柱状晶が基材３２の法線方向に成長するため、基材
３２の平面部に対応した部分と、凹部３４に対応した部
分とにおいて、結晶の成長方向が異なっている。

【００１７】炭化ケイ素膜３６を所定厚さ成膜したなら
ば、同図（４）に示したように、炭化ケイ素膜３６の周
縁部を機械加工により研削して切除し、黒鉛基材３２の
周面を露出させる。そして、炭化ケイ素膜３６によって
挟んだ状態の黒鉛基材３２を９００〜１４００℃の炉に
入れ、酸素を供給して黒鉛基材３２を酸化燃焼して除去
し、同図（５）に示したように、２枚の炭化ケイ素円板
３８を得る。この炭化ケイ素円板３８には、黒鉛基材３
２の凹部３４に対応した凸部からなるロット番号や製造
番号などの識別記号４０が形成されている。

【００１８】その後、炭化ケイ素円板３８の両面を研磨
し、凸部と凹部とを除去して平滑にするとともに、両面
の周縁部を面取りしたのち、洗浄、乾燥して図２（１）
に示したように、炭化ケイ素ウエハ４２に仕上げる。こ
の炭化ケイ素ウエハ４２は、破線に示したように、内部
に結晶の成長方向の異なる部分からなる識別記号４０が
形成されている。

【００１９】すなわち、炭化ケイ素ウエハ４２は、図２
（１）のＡ−Ａ線に沿った断面を同図（２）に模式的に
示したように、黒鉛基材３２の平坦部に対応したい位置
の柱状晶４４が炭化ケイ素ウエハ４２の面とほぼ直交す
る方向に成長、配向しているのに対し、黒鉛基材３２の
凹部３４と対応した識別記号４０の部分の柱状晶４４
は、前記した理由により放射状に成長している。このた
め、炭化ケイ素ウエハ４２の面に直交して入射した光
は、識別記号４０の部分において放射状に成長した柱状
晶より多く散乱される。従って、識別記号４０の部分
は、光の入射側において他の部分よりより明るく、透過
側においてはより暗くなり、目視により容易に識別記号
４０を読み取ることができる。

【００２０】しかも、識別記号４０は、炭化ケイ素ウエ
ハ４２の内部に形成されているため、炭化ケイ素ウエハ
４２をエッチング工程や酸化工程にダミーウエハ、モニ
タウエハとして使用されて肉厚が薄くなったとしても消
えることがない。また、炭化ケイ素ウエハ４２は、識別
記号４０が内部に形成されているために凹凸部を有して
おらず、表面が平坦で滑らかであるところから、成膜工
程において付着した膜の洗浄除去が容易であるととも
に、付着物を完全に除去することができ、再使用したと
しても炉内を染するおそれがない。

【００２１】なお、前記実施の形態においては、識別記
号４０を形成するために、黒鉛基材３２に識別記号４０
に対応した凹部３４を形成した場合について説明した
が、識別記号４０に対応した凸部を黒鉛基材３２に形成
しても同様に形成することができる。また、前記実施の
形態においては、ＣＶＤ法により炭化ケイ素を堆積した
場合について説明したが、真空蒸着やスパッタリングな
どの物理蒸着法（ＰＶＤ法）によってもよい。また、前
記実施の形態においては、識別記号４０を形成する場合
について説明したが、他の図形や模様、例えば商標や製
造メーカのマークなどを形成するようにしてもよい。

【００２２】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、基材の表面に凹凸を形成して炭化ケイ素膜を堆積す
ると、炭化ケイ素膜内に基材の凹凸に対応して結晶の成
長方向の異なった部分が形成できるので、基材に識別記
号に対応した形状の凹凸を形成することにより、結晶の
成長方向の異なった部分からなる識別記号を炭化ケイ素
膜内に容易に形成することができる。従って、エッチン
グや酸化などのよって肉厚が薄くなったとしても消える
ことがなく、炭化ケイ素ウエハの識別、特定を容易に行
え、また炭化ケイ素膜の表面の凹凸を除去して表面を滑
らかにしておけば、成膜工程後の洗浄により付着した膜
を容易に除去することができるとともに、膜の残存を防
げ、再使用の際に炉内を汚染するおそれがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る炭化ケイ素ウエハの
製造方法の説明図である。

【図２】実施の形態に係る識別記号を有する炭化ケイ素
ウエハの説明図である。

【図３】減圧ＣＶＤ装置の概略説明図である。

【符号の説明】

３２黒鉛基材３４凹部３６炭化ケイ素膜３８炭化ケイ素円板４０識別記号４２炭化ケイ素ウエハ４４柱状晶

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基材の表面に凹部または凸部からなる所
望の形状を設ける工程と、前記基材の表面に炭化ケイ素
を堆積して炭化ケイ素膜内に前記所望形状に対応した結
晶の成長方向の異なった部分を形成する工程とを有する
ことを特徴とする炭化ケイ素ウエハの製造方法。
【請求項２】前記炭化ケイ素の堆積は、ＣＶＤ法によ
ることを特徴とする請求項１に記載の炭化ケイ素ウエハ
の製造方法。
【請求項３】堆積した炭化ケイ素膜からなる炭化ケイ
素ウエハであって、前記炭化ケイ素膜内に、光の屈折率
または透過率の異なる部分からなる識別記号を有するこ
とを特徴とする炭化ケイ素ウエハ。
【請求項４】前記光の屈折率または透過率の異なる部
分は、前記識別記号に対応した凹部または凸部を設けた
基材の表面に炭化ケイ素を堆積し、結晶の成長方向を異
ならせて形成することを特徴とする請求項３に記載の炭
化ケイ素ウエハ。
【請求項５】基材の表面にパターンを形成し、前記基
材に炭化ケイ素を堆積して炭化ケイ素膜内に結晶の成長
方向の異なる部分からなる前記パターンを設けたことを
特徴とする炭化ケイ素ウエハ。
【請求項６】前記炭化ケイ素膜は、表面の凹凸が除去
されていることを特徴とする請求項３ないし５のいずれ
か１に記載の炭化ケイ素ウエハ。