JPH11186168A - ウエハ保持面の保護カバー - Google Patents
ウエハ保持面の保護カバーInfo
- Publication number
- JPH11186168A JPH11186168A JP9352490A JP35249097A JPH11186168A JP H11186168 A JPH11186168 A JP H11186168A JP 9352490 A JP9352490 A JP 9352490A JP 35249097 A JP35249097 A JP 35249097A JP H11186168 A JPH11186168 A JP H11186168A
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- JP
- Japan
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- silicon nitride
- nitride based
- based ceramics
- protective cover
- anticorrosion
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Abstract
(57)【要約】
【課題】急激な昇温によるヒートショックに対しても大
きな機械的強度を有し、また、腐食性の強い、ＳＦ6 ，
Ｃｌ2 のようなクリーニングガスに対しても耐蝕性が十
分であり、これにより、クリーニング時間を大幅に短縮
し、もってシリコンウエハの生産性を高めることを課題
とする。 【解決手段】破壊靱性値が５ＭＰａ√ｍ以上の窒化珪素
質セラミックスから保護カバー２を構成する。
きな機械的強度を有し、また、腐食性の強い、ＳＦ6 ，
Ｃｌ2 のようなクリーニングガスに対しても耐蝕性が十
分であり、これにより、クリーニング時間を大幅に短縮
し、もってシリコンウエハの生産性を高めることを課題
とする。 【解決手段】破壊靱性値が５ＭＰａ√ｍ以上の窒化珪素
質セラミックスから保護カバー２を構成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体デバイス形
成用装置内のウエハ保持面を保護するために用いられる
保護カバーに関するものである。
成用装置内のウエハ保持面を保護するために用いられる
保護カバーに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】エレクトロニクス分野においてシリコン
の単結晶は、各種半導体部品の基板として最も一般的な
材料として広く使用されている。
の単結晶は、各種半導体部品の基板として最も一般的な
材料として広く使用されている。
【０００３】ところで、半導体製造工程において、デバ
イスの高集積化や微細化の取り組みと相まって、近年、
バッチ式ＣＶＤ装置などによってウエハ搬送の自動化が
進んでいる。しかしながら、従来、最も一般的なシリコ
ン製の上記ウエハは、形成された膜を除去するためＣＶ
Ｄ装置から取り出し湿式洗浄しなければいけないという
課題を有していた。
イスの高集積化や微細化の取り組みと相まって、近年、
バッチ式ＣＶＤ装置などによってウエハ搬送の自動化が
進んでいる。しかしながら、従来、最も一般的なシリコ
ン製の上記ウエハは、形成された膜を除去するためＣＶ
Ｄ装置から取り出し湿式洗浄しなければいけないという
課題を有していた。
【０００４】特開平４−６１３３１号公報記載の発明
は、このような課題に鑑みて、シリコンの基板の肉厚を
大きくするとともに、該基板に酸化珪素の膜を形成した
てなることを特徴とするダミーウエハに関するもので、
肉厚を大きくすることにより形成膜厚によって生じる歪
みに対する強度を向上せしめるとともに、上記酸化珪素
膜により三化フッ素ガスを用いたセルフクリーニング
（チャンバー内でのガスクリーニング／膜除去）が可能
となることが記載されている。
は、このような課題に鑑みて、シリコンの基板の肉厚を
大きくするとともに、該基板に酸化珪素の膜を形成した
てなることを特徴とするダミーウエハに関するもので、
肉厚を大きくすることにより形成膜厚によって生じる歪
みに対する強度を向上せしめるとともに、上記酸化珪素
膜により三化フッ素ガスを用いたセルフクリーニング
（チャンバー内でのガスクリーニング／膜除去）が可能
となることが記載されている。
【０００５】また、シリコンや、その他、石英やガラス
状カーボン等からなる従来のダミーウエハでは、熱変化
によって生じる歪みに対する強度が不十分で、製造の効
率化のためクリーニングガスの昇温時間を短くした場合
に、ヒートショックにより、ダミーウエハが割れが生
じ、その隙間から腐食性ガスが例えばウエハ保持部材の
ウエハ支持を直接触れて部材を著しく劣化せしめるとい
う問題があった。更に、上記従来のダミーウエハはウエ
ハ保持面の保護カバーとしは、耐蝕性も不十分であっ
た。
状カーボン等からなる従来のダミーウエハでは、熱変化
によって生じる歪みに対する強度が不十分で、製造の効
率化のためクリーニングガスの昇温時間を短くした場合
に、ヒートショックにより、ダミーウエハが割れが生
じ、その隙間から腐食性ガスが例えばウエハ保持部材の
ウエハ支持を直接触れて部材を著しく劣化せしめるとい
う問題があった。更に、上記従来のダミーウエハはウエ
ハ保持面の保護カバーとしは、耐蝕性も不十分であっ
た。
【０００６】特開平８−４０４９７号公報記載の発明
は、このような課題に鑑みて、サファイアにより基板を
構成することを特徴とするダミーウエハに関するもので
あり、サファイア基板は耐熱性が高いため熱変形がな
く、耐薬品性が高いので膜を除去すれば何度でも使うこ
とができることが記載されている。
は、このような課題に鑑みて、サファイアにより基板を
構成することを特徴とするダミーウエハに関するもので
あり、サファイア基板は耐熱性が高いため熱変形がな
く、耐薬品性が高いので膜を除去すれば何度でも使うこ
とができることが記載されている。
【０００７】しかしながら、生産性の向上を目標として
クリーニング時間の更なる短縮のために昇温時間を短縮
し、また、腐食性の非常に強いクリーニングガスを用い
る場合、上記のような従来技術には次のような問題点が
あった。
クリーニング時間の更なる短縮のために昇温時間を短縮
し、また、腐食性の非常に強いクリーニングガスを用い
る場合、上記のような従来技術には次のような問題点が
あった。
【０００８】まず、前記の特開平４−６１３３１号公報
記載のダミーウエハは、基材がシリコンよりなるため急
激な昇温によるヒートショックのために割れが発生し易
くなり、また、酸化珪素の膜を設けているが、腐食性の
強い、ＳＦ6 ，Ｃｌ2 のようなクリーニングガスに対し
ては耐蝕性が不十分であった。
記載のダミーウエハは、基材がシリコンよりなるため急
激な昇温によるヒートショックのために割れが発生し易
くなり、また、酸化珪素の膜を設けているが、腐食性の
強い、ＳＦ6 ，Ｃｌ2 のようなクリーニングガスに対し
ては耐蝕性が不十分であった。
【０００９】次に、前記の特開平８−４０４９７号公報
記載のサファイア製のダミーウエハも、急激な昇温によ
るヒートショックのために割れが発生し易くなるという
問題点を有していた。
記載のサファイア製のダミーウエハも、急激な昇温によ
るヒートショックのために割れが発生し易くなるという
問題点を有していた。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】このような従来技術の
問題点に鑑み、本願発明は、急激な昇温によるヒートシ
ョックによっても割れが生じにくく、また、腐食性の非
常に強いクリーニングガスに対しても良好な耐蝕性をも
つ材料によりウエハ保持面の保護カバーを構成すること
により、クリーニング時間を大幅に短縮し、もってシリ
コンウエハの生産性を高めることができるようにするこ
とを課題とするものである。
問題点に鑑み、本願発明は、急激な昇温によるヒートシ
ョックによっても割れが生じにくく、また、腐食性の非
常に強いクリーニングガスに対しても良好な耐蝕性をも
つ材料によりウエハ保持面の保護カバーを構成すること
により、クリーニング時間を大幅に短縮し、もってシリ
コンウエハの生産性を高めることができるようにするこ
とを課題とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明者等は鋭意検討の
結果、特定の種類のセラミック材が急激な昇温によるヒ
ートショックに対しても大きな機械的強度を有し、ま
た、腐食性の強い、ＳＦ6 ，Ｃｌ2 のようなクリーニン
グガスに対しても耐蝕性が十分であり、このセラミック
材でもってウエハ保持面の保護カバーを構成することに
より、クリーニング時間を大幅に短縮し、もってシリコ
ンウエハの生産性を高めることができるようにすること
を見いだした。
結果、特定の種類のセラミック材が急激な昇温によるヒ
ートショックに対しても大きな機械的強度を有し、ま
た、腐食性の強い、ＳＦ6 ，Ｃｌ2 のようなクリーニン
グガスに対しても耐蝕性が十分であり、このセラミック
材でもってウエハ保持面の保護カバーを構成することに
より、クリーニング時間を大幅に短縮し、もってシリコ
ンウエハの生産性を高めることができるようにすること
を見いだした。
【００１２】すなわち、本発明は、半導体デバイス形成
用装置内のウエハ保持面を保護するためために半導体ウ
エハとほぼ同一形状をなし、且つ破壊靱性値が５ＭＰａ
√ｍ以上の窒化珪素質セラミックスからなる保護カバー
を提供せんとするものである。
用装置内のウエハ保持面を保護するためために半導体ウ
エハとほぼ同一形状をなし、且つ破壊靱性値が５ＭＰａ
√ｍ以上の窒化珪素質セラミックスからなる保護カバー
を提供せんとするものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を詳述す
る。
る。
【００１４】本発明のウエハ保持面の保護カバー（以
下、保護カバーと略称する）は、例えば、ＣＶＤコーテ
ィング装置内の半導体ウエハを保持するサセプタの保持
面に自動搬送されるもので、半導体ウエハと略同一形状
を有するものである。すなわち、図１に示すように、サ
セプタ３上に載置された保護カバー２に対してＣＶＤコ
ーティングを施し、形成された膜厚を測定することによ
って装置の調整を行うための測定用のダミーとして用い
られる。また、装置内に清掃用のガスを流しプラズマを
発生させることによりチャンバー５の内壁等に付着した
成膜成分６を除去する際にサセプタ３のウエハ保持面の
保護カバー用のダミーとして上記保持面の平滑度を維持
するために用いられる。なお、クリーニングの際に、測
定用のダミーとして成膜された保護カバー２を設置する
ことにより、同時に保護カバー２の膜を除去することが
できる。
下、保護カバーと略称する）は、例えば、ＣＶＤコーテ
ィング装置内の半導体ウエハを保持するサセプタの保持
面に自動搬送されるもので、半導体ウエハと略同一形状
を有するものである。すなわち、図１に示すように、サ
セプタ３上に載置された保護カバー２に対してＣＶＤコ
ーティングを施し、形成された膜厚を測定することによ
って装置の調整を行うための測定用のダミーとして用い
られる。また、装置内に清掃用のガスを流しプラズマを
発生させることによりチャンバー５の内壁等に付着した
成膜成分６を除去する際にサセプタ３のウエハ保持面の
保護カバー用のダミーとして上記保持面の平滑度を維持
するために用いられる。なお、クリーニングの際に、測
定用のダミーとして成膜された保護カバー２を設置する
ことにより、同時に保護カバー２の膜を除去することが
できる。
【００１５】上記保護カバー２は、破壊靱性値が５ＭＰ
ａ√ｍ以上の窒化珪素質セラミックスからなるものであ
って、急激な昇温によるヒートショックによっても割れ
が生じにくく、また、腐食性の非常に強いクリーニング
ガス１に対しても良好な耐蝕性をもち、したがって何度
も繰り返し使用できることから、クリーニング時間を大
幅に短縮するとともに、保護カバー２の交換の頻度を非
常に少なくできるので、半導体ウエハの生産性を高める
ことができる。
ａ√ｍ以上の窒化珪素質セラミックスからなるものであ
って、急激な昇温によるヒートショックによっても割れ
が生じにくく、また、腐食性の非常に強いクリーニング
ガス１に対しても良好な耐蝕性をもち、したがって何度
も繰り返し使用できることから、クリーニング時間を大
幅に短縮するとともに、保護カバー２の交換の頻度を非
常に少なくできるので、半導体ウエハの生産性を高める
ことができる。
【００１６】なお、破壊靱性値が５ＭＰａ√ｍ未満の場
合、耐熱衝撃温度が低下し、割れやすくなる。
合、耐熱衝撃温度が低下し、割れやすくなる。
【００１７】また、表面粗さについては、表面のキズを
考えると、クラックの起点となり得るので出来るだけス
ムーズな面が好ましい。又、耐蝕性の点から見てもスム
ーズな面とするのが好ましく、Ｒａ０．４以下とするの
が良い。
考えると、クラックの起点となり得るので出来るだけス
ムーズな面が好ましい。又、耐蝕性の点から見てもスム
ーズな面とするのが好ましく、Ｒａ０．４以下とするの
が良い。
【００１８】また、結晶粒径は、耐熱衝撃性や耐蝕性の
点から５μｍ以下とするのが好ましい。組成は、９５重
量％程度の窒化珪素質セラミックスを主成分とし、且
つ、焼結助剤としてＹ2 Ｏ3 ，Ｙｂ2 Ｏ3 の希土類元素
酸化物を２重量％程度、さらにＡｌ2 Ｏ3 を３重量％程
度、添加したものを用いることができる。
点から５μｍ以下とするのが好ましい。組成は、９５重
量％程度の窒化珪素質セラミックスを主成分とし、且
つ、焼結助剤としてＹ2 Ｏ3 ，Ｙｂ2 Ｏ3 の希土類元素
酸化物を２重量％程度、さらにＡｌ2 Ｏ3 を３重量％程
度、添加したものを用いることができる。
【００１９】そして、このような原料を用いた窒化珪素
質セラミックスの製造方法としては、造粒体を冷間静水
圧加工法により成形し、真空脱脂して１８００℃程度の
温度で焼成し、液相焼結する方法がある。
質セラミックスの製造方法としては、造粒体を冷間静水
圧加工法により成形し、真空脱脂して１８００℃程度の
温度で焼成し、液相焼結する方法がある。
【００２０】このようにして得られる窒化珪素質セラミ
ックスは、結晶がアスペクト比２〜２０程度の針状とな
るため、破壊靱性値（Ｋ１Ｃ）を４〜６ＭＰａ√ｍと大
きくすることができ、また、上記破壊靱性値（Ｋ１Ｃ）
を５ＭＰａ√ｍ以上にすることも容易である。
ックスは、結晶がアスペクト比２〜２０程度の針状とな
るため、破壊靱性値（Ｋ１Ｃ）を４〜６ＭＰａ√ｍと大
きくすることができ、また、上記破壊靱性値（Ｋ１Ｃ）
を５ＭＰａ√ｍ以上にすることも容易である。
【００２１】ところで、窒化珪素質セラミックスについ
ては後述するように破壊靱性値（Ｋ１Ｃ）と耐熱衝撃性
が比例関係にある。例えば、破壊靱性値（Ｋ１Ｃ）が
４．５ＭＰａ√ｍでも耐熱衝撃温度が５５０℃と非常に
高く、さらに破壊靱性値が５ＭＰａ√ｍ以上では、耐熱
衝撃温度が７５０℃以上となる。なお、他のジルコニア
やアルミナのようなセラミックスでは、このような破壊
靱性値（Ｋ１Ｃ）と耐熱衝撃性の相関関係は見られな
い。
ては後述するように破壊靱性値（Ｋ１Ｃ）と耐熱衝撃性
が比例関係にある。例えば、破壊靱性値（Ｋ１Ｃ）が
４．５ＭＰａ√ｍでも耐熱衝撃温度が５５０℃と非常に
高く、さらに破壊靱性値が５ＭＰａ√ｍ以上では、耐熱
衝撃温度が７５０℃以上となる。なお、他のジルコニア
やアルミナのようなセラミックスでは、このような破壊
靱性値（Ｋ１Ｃ）と耐熱衝撃性の相関関係は見られな
い。
【００２２】また、このような窒化珪素質セラミックス
は、耐蝕性も大きく、腐食性の強い、ＳＦ6 ，Ｃｌ2 の
ようなクリーニングガスに対しても耐蝕性が十分であ
る。
は、耐蝕性も大きく、腐食性の強い、ＳＦ6 ，Ｃｌ2 の
ようなクリーニングガスに対しても耐蝕性が十分であ
る。
【００２３】実験例１ セラミック角辺のテストピースを用いて、各種セラミッ
クスの耐熱衝撃性に関して実験を行った。
クスの耐熱衝撃性に関して実験を行った。
【００２４】図２に示すように、加熱され膨張したテス
トピースを、水中に投下する。徐々に加熱温度を高めて
この操作を繰り返し行う。水に接している面は水に冷や
されて温度が下がり縮もうとする。水に接していない部
分は温かいままで膨張を止めようとしない。すると内部
に引張応力が働くこととなる。この熱衝撃によりテスト
ピースにクラックが入るまで行う。
トピースを、水中に投下する。徐々に加熱温度を高めて
この操作を繰り返し行う。水に接している面は水に冷や
されて温度が下がり縮もうとする。水に接していない部
分は温かいままで膨張を止めようとしない。すると内部
に引張応力が働くこととなる。この熱衝撃によりテスト
ピースにクラックが入るまで行う。
【００２５】なお、このときの試験条件は、 （イ）テストピースサイズ３×４×３５ｍｍ、テストピ
ース温度１５０℃〜８００℃ （ロ）水中温度：（３０℃）とした。
ース温度１５０℃〜８００℃ （ロ）水中温度：（３０℃）とした。
【００２６】実施例品として窒化珪素質セラミックス
を、比較例としてアルミナセラミックス、ジルコニアセ
ラミックス、炭化珪素質セラミックスをそれぞれ用意し
た。
を、比較例としてアルミナセラミックス、ジルコニアセ
ラミックス、炭化珪素質セラミックスをそれぞれ用意し
た。
【００２７】なお、上記窒化珪素質セラミックスは以下
のようにして作製した。
のようにして作製した。
【００２８】９５重量％の窒化珪素質セラミックスを主
成分とし、且つ、焼結助剤としてＹ2 Ｏ3 を２重量％、
さらにＡｌ2 Ｏ3 を３重量％添加したものを原料とし、
その造粒体を冷間静水圧加工法により成形し、真空脱脂
して１８００℃で焼成し、液相焼結した。
成分とし、且つ、焼結助剤としてＹ2 Ｏ3 を２重量％、
さらにＡｌ2 Ｏ3 を３重量％添加したものを原料とし、
その造粒体を冷間静水圧加工法により成形し、真空脱脂
して１８００℃で焼成し、液相焼結した。
【００２９】表１に実験結果を示す。
【００３０】
【表１】
【００３１】表１から明らかなように、窒化珪素質セラ
ミックスの耐熱衝撃性が最も大きく、アルミナの２．７
５倍、炭化珪素質セラミックスよりも１．５７倍の耐熱
衝撃性を示し、群を抜いて優れていた。
ミックスの耐熱衝撃性が最も大きく、アルミナの２．７
５倍、炭化珪素質セラミックスよりも１．５７倍の耐熱
衝撃性を示し、群を抜いて優れていた。
【００３２】また、窒化珪素質セラミックスについて
は、耐熱衝撃温度と破壊靱性値が比例的に相関すること
が推測される。
は、耐熱衝撃温度と破壊靱性値が比例的に相関すること
が推測される。
【００３３】実験例２ 上記実験例１における窒化珪素質セラミックスの材種で
φ２００×１ｔの前記保護カバー２を作製した。
φ２００×１ｔの前記保護カバー２を作製した。
【００３４】これを前記ＣＶＤ装置のチャンバー５内の
サセプタ３上にセットして、ＳＦ6にてセルフクリーニ
ングをそれぞれの材質について１０枚について行った。
サセプタ３上にセットして、ＳＦ6にてセルフクリーニ
ングをそれぞれの材質について１０枚について行った。
【００３５】なお、セルフクリーニングの条件は、圧力
４Ｐａ ＲＦ出力１．８ｋｗ プラズマ照射時間各５分
にて行った。
４Ｐａ ＲＦ出力１．８ｋｗ プラズマ照射時間各５分
にて行った。
【００３６】また、実験例１の前記比較例の材質で同じ
ように耐久性（破損）試験を行った。これらの結果を表
２に示す。
ように耐久性（破損）試験を行った。これらの結果を表
２に示す。
【００３７】
【表２】
【００３８】表２から明らかなように、破壊靱性値（Ｋ
１Ｃ）が５ＭＰａ√ｍを越える試料５は、破損が全くな
く、耐熱衝撃性のみでなく、耐蝕性にも優れることが判
った。
１Ｃ）が５ＭＰａ√ｍを越える試料５は、破損が全くな
く、耐熱衝撃性のみでなく、耐蝕性にも優れることが判
った。
【００３９】以上により、本発明の有効性が確認でき
た。
た。
【００４０】
【発明の効果】叙上のように、本発明によれば、破壊靱
性値が５ＭＰａ√ｍ以上の窒化珪素質セラミックスから
保護カバーを構成したことにより、急激な昇温によるヒ
ートショックに対しても大きな機械的強度を有し、ま
た、腐食性の強い、ＳＦ6 ，Ｃｌ2 のようなクリーニン
グガスに対しても耐蝕性が十分であり、これにより、ク
リーニング時間を大幅に短縮し、もってシリコンウエハ
の生産性を高めることができる。
性値が５ＭＰａ√ｍ以上の窒化珪素質セラミックスから
保護カバーを構成したことにより、急激な昇温によるヒ
ートショックに対しても大きな機械的強度を有し、ま
た、腐食性の強い、ＳＦ6 ，Ｃｌ2 のようなクリーニン
グガスに対しても耐蝕性が十分であり、これにより、ク
リーニング時間を大幅に短縮し、もってシリコンウエハ
の生産性を高めることができる。
【図１】ＣＶＤ装置のチャンバー内を示す概略断面図で
ある。
ある。
【図２】熱衝撃試験の態様を示す説明図である。
１ ガス ２ 保護カバー ３ サセプタ ５ チャンバー ６ 成膜成分 ７ テストピース ８ 水
Claims (1)
- 【請求項１】半導体デバイス形成用装置内のウエハ保持
面を保護するため半導体ウエアとほぼ同一形状をなし、
且つ破壊靱性値が５ＭＰａ√ｍ以上の窒化珪素質セラミ
ックスからなるウエハ保持面の保護カバー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9352490A JPH11186168A (ja) | 1997-12-22 | 1997-12-22 | ウエハ保持面の保護カバー |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9352490A JPH11186168A (ja) | 1997-12-22 | 1997-12-22 | ウエハ保持面の保護カバー |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11186168A true JPH11186168A (ja) | 1999-07-09 |
Family
ID=18424435
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9352490A Pending JPH11186168A (ja) | 1997-12-22 | 1997-12-22 | ウエハ保持面の保護カバー |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11186168A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009132991A (ja) * | 2007-09-05 | 2009-06-18 | Applied Materials Inc | 窒化アルミニウム又は酸化ベリリウムのセラミックカバーウェハ |
-
1997
- 1997-12-22 JP JP9352490A patent/JPH11186168A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009132991A (ja) * | 2007-09-05 | 2009-06-18 | Applied Materials Inc | 窒化アルミニウム又は酸化ベリリウムのセラミックカバーウェハ |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040113 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040311 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20041207 |