JPH11121314A

JPH11121314A - 炭化ケイ素ウエハおよびその製造方法

Info

Publication number: JPH11121314A
Application number: JP29484397A
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識別記号が消え
ないようにする。【解決手段】炭化ケイ素ウエハ３２は、炭化ケイ素基
体３６の表面に凸部からなる識別記号部３４を有してい
る。識別記号部３４は、凹部を設けた黒鉛基材の表面に
炭化ケイ素を堆積して炭化ケイ素基材３６を成膜した際
に形成され、柱状晶３８の成長方向が他の部分と異なっ
ている。炭化ケイ素基体３６の表面には、識別記号部３
４を覆って炭化ケイ素膜４０が設けてある。

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
イ素ウエハおよびその製造方法に関する。

【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
搬入して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５は、縦型
ＬＰＣＶＤ装置の一例を示したものである。

【０００３】図５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
適宜位置に、ダミーウエハの一種であるモニタウエハ３
０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てしまうなどの問題があ
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、常に特定可能な炭化ケイ素ウエハを提
供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は、炭化ケイ素か
らなる基体と、この基体の表面に設けた識別記号と、こ
の識別記号を覆って前記基体に設けられて平坦な面とさ
れた炭化ケイ素膜とを有する構成にしてある。そして、
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識別記号に対応した形状を
設ける工程と、前記基材の表面に炭化ケイ素を堆積して
表面に前記識別記号を有する炭化ケイ素基体を形成する
工程と、前記炭化ケイ素基体を前記基材と分離する工程
と、前記識別記号を覆って前記炭化ケイ素基体の表面に
炭化ケイ素膜を形成する工程と、前記炭化ケイ素膜を研
磨して凹凸を除去する工程とを有する構成となってい
る。

【００１２】さらに、本発明に係る炭化ケイ素ウエハの
製造方法は、基材の表面に炭化ケイ素を堆積して炭化ケ
イ素基体を形成する工程と、前記炭化ケイ素基体を前記
基材から分離する工程と、前記炭化ケイ素基体の表面に
識別記号を設ける工程と、前記識別記号を覆って前記炭
化ケイ素基体の表面に炭化ケイ素膜を形成する工程と、
前記炭化ケイ素膜を研磨して凹凸を除去する工程とを有
する構成となっている。

【００１３】

【作用】上記のごとく構成した本発明は、炭化ケイ素基
体の表面に形成した識別記号を炭化ケイ素膜によって覆
ってあるため、エッチング工程や酸化工程などにダミー
ウエハとして使用され、肉厚が薄くなったとしても識別
記号が消えることがなく、常に特定することが可能であ
り、容易に識別することができる。しかも、炭化ケイ素
膜を研磨して平坦にしてあるため、成膜工程後の洗浄に
おいて付着した膜を容易に除去することができ、洗浄に
おける膜の残存がないため、再使用したとしても炉内を
汚染することがない。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明に係る炭化ケイ素ウエハお
よびそ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正面図とその一部の断面図を模
式的に示したものである。図１（１）において、炭化ケ
イ素ウエハ３２は、破線に示したように、ロット番号や
製造番号などからなる識別記号部３４を有している。こ
の識別記号部３４は、識別記号に対応した凹部を設けた
基材の表面に炭化ケイ素を堆積して炭化ケイ素の基体を
成膜する際に形成される。そして、炭化ケイ素ウエハ３
２は、同図（２）に示したように、炭化ケイ素基体３６
を構成している結晶（柱状晶）３８の成長方向が識別記
号部３４と他の部分とで異なっている。

【００１５】すなわち、炭化ケイ素は、ある成膜条件下
において柱状晶を形成し、堆積される基材の法線方向に
成長する。従って、炭化ケイ素ウエハ３２は、識別記号
部３４の柱状晶３８が基板の凹部の法線方向に成長して
放射状に配向した状態となる。そして、炭化ケイ素基体
３６の表面には、同図（２）に示したように、識別記号
部３４を覆って炭化ケイ素膜４０が設けてある。この炭
化ケイ素膜４０の柱状晶３８の成長方向も、識別記号部
４０に対応した部分が放射状となる。

【００１６】図２は、炭化ケイ素ウエハ３２の製造方法
の工程図を示したものである。まず、図２（１）に示し
たように、製造する炭化ケイ素ウエハ３２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４２を
製作する。次に、同図（２）に示したように、黒鉛基材
４２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凹部４４をレーザや機械加工によ
って刻設する。この凹部４４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。

【００１７】その後、黒鉛基材４２を減圧ＣＶＤ装置に
搬入し、ＣＶＤ装置の内部（炉内）を例えば１００Ｔｏ
ｒｒ以下に減圧するとともに、炉内を１０００〜１６０
０℃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モノメチ
ルトリクロロシラン（ＣＨ₃ ＳｉＨＣｌ₂ ）を体積％で
５〜２０％供給し、黒鉛基材４２に炭化ケイ素を０．５
〜１．５ｍｍ程度堆積して炭化ケイ素膜４６を形成する
（図２（３））。この黒鉛基材４２に形成された炭化ケ
イ素膜４６は、柱状晶が基材４２の法線方向に成長する
ため、基材４２の平面部に対応した部分と、凹部４４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。

【００１８】炭化ケイ素膜４６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除去し、黒鉛基材４２の
周面を露出させる。そして、炭化ケイ素膜４６によって
挟んだ状態の黒鉛基材４２を９００〜１４００℃の炉に
入れ、酸素を供給して黒鉛基材４２を酸化燃焼して除去
し、同図（５）に示したように、２枚の円板状炭化ケイ
素基体３６を得る。この炭化ケイ素基体３６の表面に
は、黒鉛基材４２の凹部４４に対応した形状の凸部から
なるロット番号や製造番号などの識別記号部３４が形成
されている。

【００１９】その後、炭化ケイ素基体３６を再び成膜装
置に入れ、図２（６）に示したように、その表面に識別
記号部３４を覆ってＣＶＤ法により炭化ケイ素膜４０を
堆積して炭化ケイ素ウエハ３２にする。そして、炭化ケ
イ素ウエハ３２の両面を研磨して凹凸を除去して平滑に
するとともに、両面の周縁部の面取りを行ったのち、洗
浄、乾燥して図１（１）に示した状態に仕上げる。

【００２０】このように形成した実施の形態に係る炭化
ケイ素ウエハ３２は、識別記号部３４に対応した部分の
柱状晶３８が放射状となり、他の部分の柱状晶３８が面
と直交した方法に配向しているため、例えば面に直交し
た光が入射すると、識別記号部３４においてより多く散
乱される。従って、識別記号部３４は、光の入射側にお
いて他の部分よりより明るく見え、透過側においてはよ
り暗く見えるため、目視により容易に識別記号４０を読
み取ることができる。そして、識別記号部３４は、炭化
ケイ素膜４０によって覆われているため、半導体ウエハ
とともに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、肉厚が薄くなったとしても
識別記号部３４が消えることがなく、常に特定が可能で
あって他と識別することができる。また、炭化ケイ素ウ
エハ３２は、識別記号部３４を覆って炭化ケイ素膜４０
を設けるとともに、両面を研磨して平滑にしてあるた
め、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】図３は、炭化ケイ素ウエハの他の製造方法
の工程図を示したものである。まず、同図（１）に示し
たように、高純度黒鉛により所定寸法の円板状黒鉛基材
４２を形成する。次に、黒鉛基材４２の表面にＣＶＤ法
によって炭化ケイ素膜４６を所定の厚さ堆積する（同図
（２））。その後、同図（３）に示したように、炭化ケ
イ素膜４６の周縁部を切除して黒鉛基材４２の周面を露
出させ、黒鉛基材４２を酸化除去して２枚の炭化ケイ素
基体３６を得る（図３（４））。そして、図３（５）に
示したように、各炭化ケイ素基体３６の表面に識別記号
部３４をレーザなどによって刻設したのち、炭化ケイ素
基体３６の表面に炭化ケイ素膜４０を形成して炭化ケイ
素ウエハ５０にする。その後、両面を研磨して凹凸を除
去して平滑にする。

【００２２】図４は、このようにして得た炭化ケイ素ウ
エハ５０の一部断面を模式的に示したものである。図示
してあるように、炭化ケイ素ウエハ５０は、炭化ケイ素
基体３６の表面に形成された識別記号部３４が凹部とな
っている。そして、炭化ケイ素基体３６を覆って設けた
炭化ケイ素膜４０の柱状晶３８は、識別記号部３４に対
応した部分の成長方向が凹部の法線方向となっていて、
炭化ケイ素基体３６に向けて放射状となっている。この
ように形成した炭化ケイ素ウエハ５０も前記と同様の効
果を得ることができる。

【００２３】なお、前記の実施形態においては、炭化ケ
イ素をＣＶＤ法によって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等の物理蒸着法（ＰＶＤ
法）によって炭化ケイ素基体３６や炭化ケイ素膜４０を
形成してもよい。

【００２４】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、炭化ケイ素基体の表面に形成した識別記号を炭化ケ
イ素膜によって覆ってあるため、エッチング工程や酸化
工程などにダミーウエハとして使用され、肉厚が薄くな
ったとしても識別記号が消えることがなく、常にウエハ
の特定が可能で、他との識別を容易に行うことができ
る。しかも、炭化ケイ素膜を研磨して平坦にしてあるた
め、成膜工程後の洗浄において付着した膜を容易に除去
することができ、洗浄における膜の残存がないため、再
使用したとしても炉内を汚染することがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】（１）は本発明の実施の形態に係る炭化ケイ素
ウエハの正面図であり、（２）は（１）のＡ−Ａ線に沿
った断面の模式図である。

【図２】本発明の実施の形態に係る炭化ケイ素ウエハの
製造方法の工程図である。

【図３】他の実施の形態に係る炭化ケイ素ウエハの製造
方法の工程図である。

【図４】他の実施の形態に係る炭化ケイ素ウエハの一部
断面の模式図である。

【図５】減圧ＣＶＤ装置の概略説明図である。

【符号の説明】

３２、５０炭化ケイ素ウエハ３４識別記号部３６炭化ケイ素基体３８柱状晶４０炭化ケイ素膜４２黒鉛基材４４凹部４６炭化ケイ素膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】炭化ケイ素からなる基体と、この基体の
表面に設けた識別記号と、この識別記号を覆って前記基
体に設けられて平坦な面とされた炭化ケイ素膜とを有す
ることを特徴とする炭化ケイ素ウエハ。
【請求項２】基材の表面に凹部または凸部からなる識
別記号に対応した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表面に前記識別記号を有する炭
化ケイ素基体を形成する工程と、前記炭化ケイ素基体を
前記基材と分離する工程と、前記識別記号を覆って前記
炭化ケイ素基体の表面に炭化ケイ素膜を形成する工程
と、前記炭化ケイ素膜を研磨して凹凸を除去する工程と
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３】基材の表面に炭化ケイ素を堆積して炭化
ケイ素基体を形成する工程と、前記炭化ケイ素基体を前
記基材から分離する工程と、前記炭化ケイ素基体の表面
に識別記号を設ける工程と、前記識別記号を覆って前記
炭化ケイ素基体の表面に炭化ケイ素膜を形成する工程
と、前記炭化ケイ素膜を研磨して凹凸を除去する工程と
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。