JPS6389490A - ウエ−ハ加熱用治具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （１）発明の目的 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ウェーハ加熱用治具に関し、特に半導体デバ
イス用シリコンウェーへに対し熱処理により薄膜を形成
するために薄膜形成装置（たとえばプラズマＣＶＤ装鷹
）において電極およびサセプタとして兼用されるウェー
ハ加熱用治具に関するものである。

［従来の技術］ 従来この種のウェーハ加熱用治具は、コークスを粉砕し
て粉末状のカーボン材料を作成する工程に次いて粉末状
のカーボン材料に適宜のパインタを添加して混練する工
程を実行し、混線材料を成型して成型素体を作成する工
程を実行したのち成型素体を焼成する工程を実行し、更
に焼成素体を熱処理によって黒鉛化する工程を実行する
ことにより作成されていた。ウェーハ加熱用治具は、半
導体デバイス用シリコンウェーハか載置されホットウォ
ール型のプラズマＣＶＤ装置内に挿入された状態て、半
導体デバイス用シリコンウェーへに対し適宜の熱処理を
施すために電極として使用されていた。

したかってウェーハ加熱用治具上にも窒化物あるいは酸
化物が付着され、使用回数を重ねるにしたがって次第に
プラズマか安定して発生しにくくなり、ひいては半導体
デバイス用シリコンウェーハ上に均一なプラズマＣＶＤ
Ｉｇ！か形成されにくくなっていたのて、付着された窒
化物あるいは酸化物を取り除く必要かあり、フレオンガ
ス等を用いて定期的にウェーハ加熱用治具を洗浄してい
た。

また半導体デバイス用シリコンウェーへのａ乙部分ては
、半導体デバイス用シリコンウェーハの載置あるいは取
外に際しての摩擦および半導体デバイス用シリコンウェ
ーハとの間てのスパークか発生していた。

この定期的な洗浄と摩擦および例えばスパークとに伴っ
てウェーハ加熱用治具からカーボン微粒子か脱落し易く
なり、プラズマＣＶＤ処理中に脱落し異物として半導体
デバイス用シリコンウェーハに対し付着するおそれかあ
ったのて、これを防止するためにウェーハ加熱用治具の
表面にカーボンに対し密若性が良く剥離しにくいＳｉＣ
膜を形成していた。

［解決すべき問題点］ しかしながら従来のウェーハ加熱用治具ては、（１）高
価なＳｉＣｆｆｌを形成しなければならない欠点かあり
、また（２）プラズマＣＶＤ装置内においてフレオンガ
スによる洗浄を行なおうとするとフレオンガスかＳｉＣ
と反応しカーボンを露出せしめていたのて、湿式洗浄す
なわちフッショウ酸などを用いてプラズマＣＶＤ装置と
は別製こ内て洗浄する必要があり、洗浄作業か煩雑とな
り作業能率か低下する欠点および洗浄装置か高価となる
欠点があった。

そこて本発明は、この欠点を除去し、ＳｉＣ膜を形成し
なくとも半導体デバイス用シリコンウェーへに対する異
物付着数を削減てき、しかもプラズマＣＶＤ膜を内にお
いてフレオンガスな用いて洗浄可能なウェーハ加熱用治
具を提供せんとするものである。

（２）発明の構成 ［問題点の解決手段１ そのために本発明は、「カーボン質基材のうち少なくと
も半導体デバイス用シリコンウェーハか接触される部分
に対し、ショア硬度か６５以上であるカーボン被覆材を
配置してなることを特徴とするウェーハ加熱用治具」に
よって、従来の問題点を解決する。

［作用コ 本発明のウェーハ加熱用治具は、カーボン質基材のうち
少なくとも半導体デバイス用シリコンウェーへか接触さ
れる部分に対しショア硬度か６５以上であるカーボン被
覆材を配置することによって柔軟となり過ぎることを防
止しており、半導体デバイス川シワコンウェーハの載置
・取外に伴う摩擦あるいはプラズマＣＶＤ装置によるプ
ラズマＣＶＤ処理時のスパークあるいはプラズマＣＶＤ
装置内でのフレオンガスによる洗浄などに伴って損傷さ
れることを阻止し、ひいてはプラズマＣＶＤ装置におけ
る半導体デバイス用シリコンウェーハの処理時にカーボ
ン粒子か脱落し異物として半導体デバイス用シリコンウ
ェーハのプラズマＣＶＤ膜に付着されることを防止して
いる。

［実施例］ 次に本発明について実施例を挙げ具体的に説明する。

第１図ないし第５図は、それぞれ本発明のウェーハ加熱
用治具のｆｉＩＪｌの構造例を示す表面図、側面図１表
面図、ＡＡ線に沿った部分拡大断面図およびＢＢ線に沿
った部分拡大断面図である。

第６図ないし第１Ｏ図は、それぞれ本発明のウェーハ加
熱用治具の第２の構造例を示す表面図、側面図、裏面図
、ＣＣ線に沿った部分拡大断面図およびＤＤ線に沿った
部分拡大断面図である。

まず本発明のウェーハ加熱用治具の第１の構造例につい
て、第１図ないし第５図を参照しつつ説明する。

川は本発明のウェーハ加熱用治具で、カーボン質基材１
１の表面１１ａおよび裏面１１ｂの適宜の位こにそれぞ
れ形成された凹部１１ｃ、　ｌｉｄに対して半導体デバ
イス用シリコンウェーハ載置用のカーボン被覆材１２．
１３が適宜の接着剤によりそれぞれ接着されている。１
２ａ、　１３ａはカーボン被覆材１２．１３にそれぞれ
形成された四部で、カーボン被覆材１２゜１３の自由表
面およびカーボン質基材１１の一側面に対し開放されて
おり、半導体デバイス用シリコンウェーへをカーボン被
覆材１２．１３の自由表面に対して’Ｗｔ７１もしくは
離脱するに際して利用される。

１４、　Ｉｓはウェーハ係止用のカーボン突起て、カー
ボン質基材１１の表面１１ａおよび裏面１１ｂの凹部１
１ｃ、　ｌｌｄに隣接してそれぞれカーボン質基材１１
の一部が突出されている。カーボン突起１４．１５の頭
部は、それぞれ拡大されており、カーボン被覆材＋２．
　］：ｌに対して載置された半導体デバイス用シリコン
ウェーハ（図示せず）を係止する。

カーボン質基材１１およびカーボン突起１４，１．５は
、コークス粉にカーボンブラックを配合したのち適宜の
バインダを添加して適宜の成型装置により成型素体とし
、その成型素体を焼成して焼成素体とし、最後に焼成素
体を黒鉛化処理することによって作成されている。

これに対しカーボン被覆材１２．１３は、ピッチを熱処
理して重質化したのち適宜の粉砕手段を用い平均粒径が
１２島の粉末とし、その粉末を適宜の成型装置を用いて
成型素体とし、成型素体を窒素雰囲気下で９００°Ｃの
温度により焼成して焼成素体とし、焼成素体を２３００
℃て黒鉛化処理し、最終的に適宜の手段により適宜の形
状に加工されている。

適宜の把持手段（図示せず）によって半導体デバイス用
シリコンウェーへの一部を把持し凹部１２ａ、　１３ａ
よりカーボン突起１４．１５に向けて係！Ｆするまで移
動することにより、半導体デバイス用シリコンウェーへ
を本発明のウェーハ加熱用治具に対しく具体的にはカー
ボン質基材１１の表面１１ａおよび裏面１１ｂのカーボ
ン被覆材１２．１：ｌの表面に対して）載置する。この
とき゛ｈ導体デバイス用シリコンウェーハは、本発明の
ウェーハ加熱用治具艮すなわちカーボン被覆材１２．１
３の表面に対し適宜に接合載こされる。

そののちカーボン質基材１１の他側面を適宜の架台（図
示せず）の上面に対し接触せしめて配置し、これにより
本発明のウェーハ加熱用治具削を適宜に配置する。

この状態て、ホットウォール型のプラズマＣＶＤ装置（
図示せず）内に挿入し、適宜の時間たけプラズマＣＶＤ
処理を施す。

プラズマＣＶＤ処理の終了ののち、ホットウォール型の
プラズマＣＶＤ装置から架台を引出し、本発明のウェー
ハ加熱用冶Ａ艮を取り外す。

最後に適宜の把持手段を凹部１２ａ、　１３ａに挿入し
て半導体デバイス用シリコンウェーハの一部を把持し、
カーボン突起１４．１５から離間する方向に移動するこ
とにより、本発明のウェーハ加熱用治具Ｆからプラズマ
ＣＶＤ処理済の半導体デバイス用シソコンウェーハを取
り外す。

更に本発明のウェーハ加熱用治具の第２の構造例につい
て、第６図ないし第１Ｏ図を参照しつつ説明する。

並は本発明のウェーハ加熱用治具て、カーボン質基材２
１の表面２１ａおよび裏面２１ｂの適宜の位置にそれぞ
れ形成された凹部２１ｃ、　２１ｄに対して半導体デバ
イス用シリコンウェーハ（図示せず）ａ２１用のカーボ
ン被覆材２２．２３か嵌入されている。

２２ａ、　２３ａは、カーボン被覆材２２．２３にそれ
ぞれ形成された四部で、カーボン被覆材２２．２３の自
由表面に対し直接開放され、かつカーボン質基材２１の
一側面に対し切欠部２１’ｇ、　２１ｈを介して開放さ
れており、半導体デバイス用シリコンウェーへをカーボ
ン被覆材２２．２３の自由表面に対して載ｆｆｌもしく
は取外するに際して利用される。２４．２５はウェー−
ハ係止用のカーボン突起で、カーボン質基材２１の表面
２１ａおよび裏面２１ｂの凹部２１ｃ、　２１ｄに隣接
してそれぞれ形成された他の凹部２１ｃ、　２］ｆに対
して嵌入されている。カーボン突起２４．２５の頭部は
、それぞれ拡大されており、カーボン被覆材２２．２３
を凹部２］ｃ、　２１．ｄに固定する固定ピンとして機
能し、かつカーボン被覆材２２．２３に対して載置され
た半導体デバイス用シリコンウェーハを係止する。

カーボン質基材２１およびカーボン被覆材２２．２３は
、第１図ないし第５図に示した木発ＩＪＩのウェーハ加
熱用治具■の場合と同様であるのて、説明を省略する。

また本発明のウェーハ加熱用治具廷の作用も、第１図な
いし第５図に示した本発明のウェーハ加熱用治具用の場
合と同様であるので、説明を省略する。

なおり−ボン被覆材をカーボン質基材に対し配置する手
段は、上述した接着あるいは固定ピンによるほが、ビス
あるいはネジその他蒸着などの所望の手段から選択すれ
ばよい。

またカーボン質基材、カーボン被覆材およびカーボン突
起は、鱗片黒鉛、土状黒鉛などの天然黒鉛あるいはター
ル、ピッチなどの人造黒鉛を用いて作成してもよい。さ
らにカーボン質基材は、その表面に炭化珪素あるいは窒
化珪素などのコープインク層を包有していてもよい。

加えて本発明のウェーハ加熱用治具の性使について、具
体的な数値を用いて説明する。

（実施例１．２および比較例１〜３） 第１図ないし第５図に示した本発明のウェーハ加熱用治
具廷において、カーボン被覆材１２．１３のＣ型ショア
硬度計により測定したショア硬度（以下単に「ショア硬
度」という）、アルキメデス法により測定した嵩密度（
以下単に「嵩密度」という）、電圧降下法により測定し
た固有抵抗（以下単に「固有抵抗」という）、アルキメ
デス法により測定した開気孔率（以下単に「開気孔率」
という）およびブタノール含浸法により測定した真比重
（以下単に「真比重」という）かそれぞれ第１表の如く
てあり、かつカーボン被覆材１２．　ｌ：ｌのカーボン
質基材１１に対する厚さおよび被覆面積もそれぞれ第１
表の如くてあったとき、半導体デバイス用シリコンウェ
ーへのユニフオミディすなわちプラズマＣＶＤ被校の膜
厚のバラツキおよび付着異物数はそれぞれ第１表の如く
であった（実施例１．２＃照）。

これに対し本発明のウェーハ加熱用Ｒ１具用と同一の構
造て、カーボン被覆材１２．１３をカーボン質基材１１
と同一材料（ショア硬度などは下表の比較例１参照）で
形成したとき、半導体デバイス用シリコンウェーへのユ
ニフオミテイおよび付着異物数は第１表の如くであった
（比較例１参照）。

また本発明のウェーハ加熱用油１Ｊｃ１０と同一構造で
、カーボン被覆材１２．１３を実施例２と同一材料て形
成し、かつカーボン被覆材１２．１３のカーボン質基材
１１に対する厚さのみを実施例２に比し増大せしめたと
き、半導体デバイス用シリコンウェーハのユニフオミテ
ィおよび付着異物数は第１表の如くであった（比較例２
参照）。

更に本発明のウェーハ加熱用治具匹と同一構造て、カー
ボン被覆材１２．１３を実施例１．２とは第１表の如く
若干異なる材料で形成し、かつカーボン被覆材１２．１
３のカーボン質基材１１に対する厚さおよび被覆面積も
第１表の如くそれぞれ変更したとき、半導体デバイス用
シリコンウェーへのユニフオミティおよび付着異物数は
それぞれ第１表の如くであった（比較例３参照）。

（実施例３，４） 第６図ないし第１０図に示した本発明のウェーハ加熱用
治具並において、カーボン被覆材２２．２３のショア硬
度、嵩密度、固有抵抗、開気孔率および真比重かそれぞ
れ第１表の如くてあり、かつカーボン被覆材２２．２３
のカーボン質基材２１に対する厚さおよ、び被覆面積も
それぞれ第１表の如くであったとき、半導体デバイス用
シリコンウェーへのユニフオミティおよび付着異物数は
それぞれ第１表の如くであった（実施例３，４参照）。

第１表を参照すれば明らかな如く、カーボン被覆材か次
の条件を満足するとき廉価てかつ付着異物数の少ないウ
ェーハ加熱用治具を作成てきる。

第　　１　　表 ショア硬度　　　６５以」二 嵩密度　　　　　１．５〜１．９ｇ／ｃｏ＋ｌｌＩ固有
抵抗　　　　１５００〜７０００＃ＬΩｃｍ開気孔率　
　　　２０％以下 厚さ　　　　　　０．２５〜８５％ 被覆面積　　　　４０〜９０％ このときショア硬度を６５以上とする根拠は、６５未満
となるとウェーハ加熱用治具のウェーハ載置面が柔軟と
なり半導体デバイス用シリコンウェーへの載置あるいは
取外に際し摩擦によってその表面が損傷され易く、また
プラズマＣＶＤ装置内でのフレオンガスによるプラズマ
洗浄に伴ってその表面が損傷され易く、ひいてはプラズ
マＣＶＤ装置による半導体デバイス用シソコンウェーハ
の処理時にスパークに伴ってカーボン粒子の脱落を生じ
易いことにある。

また嵩密度を１．５〜１．９ｇ／Ｃｍ’とする根拠は、
１．５ｇ／ｃ＋ｓ’未満となるとウェーハ加熱用治具の
表面の組織が粗くその上にａｉｉ！ｉされた被処理体た
る半導体デバイス用シリコンウェーへの表面に温度差か
生じ成長膜の１１々厚を均一とてきす、一方１−９ｇ／
ｃｍ’をこえるとウェーハ加熱用治具の黒鉛化か良好と
なりプラズマＣＶＤ装置内でのフレオンガスによるプラ
ズマ洗浄に伴ってその表面が損傷され易くひいてはプラ
ズマＣＶＤ装置による半導体デバイス用シリコンウェー
ハの処理時にカーボン粒子の脱落を生じ易いことにある
。

更に固有抵抗を１５００〜７０００１ｚΩｃｍとする根
拠は、１５００　ｇΩＣ■未満となるとウェーハ加熱用
治具を構成するカーボン粒子の結品性か良好て柔軟とな
っておりプラズマＣＶＤ９鐙内でのフレオンガスによる
プラズマ洗浄に伴ってその表面か損傷され易くひいては
プラズマＣＶＤ装置による半導体デバイス用シリコンウ
ェーハの処理時にカーボン粒子の脱落を生じ易く、一方
７０００　ＢΩｃｍをこえるとプラズマＣＶＤ装置によ
る半導体デバイス用シリコンウェーハの処理時にウェー
ハ加熱用治具の発熱量か大きくなり温度の制御か困難と
なって半導体デバイス用シリコンウェーハ」二のプラズ
マＣＶＤ膜の膜厚にバラツキを生し易くなる（ユニフオ
ミティか大きくなる）。

更にまた開気孔率を２０％以下とする根拠は、２０％を
こえるとウェーハ加熱用治具を構成するカーボン粒子間
の空隙か増大しひいては結合力か低下するのてプラズマ
ＣＶＤ膜こによる半導体デバイス用シリコンウェーハの
処理時にカーボン粒子の脱落を生し易くなることにある
。

加えて厚さを０．２５〜８５％とする根拠は、０．２５
％未満となると半導体デバイス用シリコンウェーへとの
間てスパークが発生することを抑制てきずひいてはカー
ボン微粒子の脱落を生じ易く、一方８５％をこえるとプ
ラズマＣＶＤ装置による半導体デバイス用シリコンウェ
ーハの処理時にウェーハ加熱用治具のカーボン被苧材に
おける発熱量か大きくなり均一な加熱をなし得すひいて
は半導体デバイス用シリコンウェーハ」−のプラズマＣ
Ｖ　Ｄ　ｌｌｑの膜厚にバラツキを生じ易くなる（ユニ
フオミティが大きくなる）。

加えてまた被覆面積すなわちカーボン被覆材かカーボン
質基材の表面および裏面のうちの少なくとも一方を被覆
する面積を４０〜９０％とする！ｆｉ拠は、４０％未満
とするとウェーハ加熱用治具のカーボン賀基材かプラズ
マＣＶＤ装置内てのフレオンガスによる定期的な洗浄あ
るいは半導体デバイス用シリコンウェーへの載置・取外
あるいはプラズマＣＶＤ装置によるプラズマＣＶＤ処理
時のスパークによって損傷されカーボン微粒子の脱落を
生じ易くなることを十分には抑制てきず、一方９０％を
こえると製造コストが高価となることにある。

なお第１表より明らかなように真比重が２．０５以下て
あれば、半導体デバイス用シリコンウェーハ上のプラズ
マＣＶＤ膜の膜厚にバラツキを生じ難くできくユニフオ
ミティか小さくなる）、かつカーボン粒子を発生し難く
てきるのて、プラズマＣＶＤ処理済の半導体デバイス用
シリコンウェーハの品質を一層向上できる。

このとき真比重を２．０５以下とする根拠は、　２．０
５をこえるとウェーハ加熱用治具を構成するカーボン粒
子の結晶性が良好で柔軟となっており、半導体デバイス
用シリコンウェーハの１ｔｆ２？・取外に伴うＷ擦ある
いはプラズマＣＶＤ装置によるプラズマＣＶＤ処理時の
スパークあるいはプラズマＣＶＤ装置内てのフレオンガ
スによる洗浄に伴って損傷され易くプラズマＣＶＤ装置
による半導体デバイス用シリコンウェーへの処理時にカ
ーボン粒子の脱落を生じ易くなることにある（比較例Ｉ
と実施例１〜４および比較例２．３とを比較参照せよ）
。

以上を要するに本発明によれば、（イ）半導体デバイス
用シリコンウェーハの載置・取外に伴う摩擦あるいはプ
ラズマＣＶＤ装置によるプラズマＣＶＤ処理時に伴うス
パークによって損傷されず、プラズマＣＶＤ処理時にカ
ーボン粒子か脱落し半導体デバイス用シリコンウェーハ
のプラズマＣＶＤ膜に異物として付着されることを抑制
でき、また（口）半導体デバイス用シリコンウェーハを
均一に加熱てき、ひいてはプラズマＣＶＤ膜の膜厚のバ
ラツキを抑制でき、加えて（ハ）プラズマＣＶＤ装置内
でのフレオンガスによる洗浄を許容でき、ひいては洗浄
作業を容易化てきる。

（コ）発明の効果 上述より明らかなように本発明のウェーハ加熱用治具は
、カーボン被覆材のうち少なくとも半導体デバイス用シ
リコンウェーへか接触される部分に対しショア硬度か６
５以上であるカーボン被覆材を配器してなるので、 （イ）半導体デバイス用シリコンウェーへの載置・取外
に伴う摩擦あるいはプラズマＣＶＤ装置によるプラズマ
ＣＶＤ処理時のスパークあるいはプラズマＣＶＤ装置内
てのフレオンガスによる洗浄に伴って損傷されることを
防止てきる効果 を有し、ひいては （ロ）プラズマＣＶＤ装置における半導体デバイス用シ
リコンウェーへの処理時にカーボン粒子か脱落して異物
として半導体デバイス用シリコンウェーハのプラズマＣ
ＶＤ膜に付着されることを防止てきる効果 を有し、結果的に （ハ）半導体デバイス用シリコンウェーハの品質を向上
できる効果 を有し、また （二）ＳｉＣ膜を形成する必要かなく湿式洗浄を行なう
ことを要せず洗浄作業を簡潔化能率化できる効果 を有し、併せて （ネ）洗浄装鐙を廉価とできる効果 も有する。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第５図はそれぞれ本発明のウェーハ加熱用
治具の第１の構造例を示す表面図、側面図、裏面図、Ａ
Ａ線に沿った部分拡大断面図およびＢＢ線に沿った部分
拡大断面図、第６図ないし第１０図はそれぞれ本発明の
ウェーハ加熱用治具の第２の構造例を示す表面図、側面
図、裏面図。 ＣＣ線に沿った部分拡大断面図およびＤＤ線に沿った部
分拡大断面図である。 １０、２０・・・・・・・・・・・・・・・・・・ウェ
ーハ加熱用治具１１、２１・・・・・・・・・・・・・
・・・・・カーボン賀基材１１ａ、　２１ａ・・・・・
・・・・・・・表面１１ｂ、　２１ｂ・・・・・・・・
・・・・裏面１１ｃ、ｌｉｄ。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）カーボン質基材のうち少なくとも半導体デバイス
   用シリコンウェーハが接触される部分に対し、ショア硬
   度が６５以上であるカーボン被覆材を配置してなること
   を特徴とするウェーハ加熱用治具。
2. （２）カーボン被覆材が、１．５〜１．９ｇ／ｃｍ＾３
   の嵩密度、１５００〜７０００μΩｃｍの固有抵抗およ
   び２０％以下の開気孔率を有してなることを特徴とする
   特許請求の範囲第（１）項記載のウェーハ加熱用治具。
3. （３）カーボン被覆材が、カーボン質基材の表面および
   裏面のうちの少なくとも一方の４０〜９０％にわたり配
   置されてなることを特徴とする特許請求の範囲第（１）
   項もしくは第（２）項記載のウェーハ加熱用治具。
4. （４）カーボン被覆材が、カーボン質基材の０．２５〜
   ８５％の厚さを有してなることを特徴とする特許請求の
   範囲第（１）項ないし第（３）項のいずれか一項記載の
   ウェーハ加熱用治具。
5. （５）カーボン被覆材が、２．０５以下の真比重を有し
   てなることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項ない
   し第（４）項のいずれか一項記載のウェーハ加熱用治具
   。