TW559910B - Heat treatment apparatus and wafer support ring - Google Patents

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Masahiro Shimizu
Takeshi Sakuma
Takashi Shigeoka
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Tokyo Electron Ltd
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Description

559910 A7 B7 五、發明説明（4 ) 體而一般慣用之多晶形，就是立方晶系或六方晶系。另外 按照依如上述製造方法所生成之多晶形，其熱物理性質也 會跟著變化。 接著，就本發明實例形態之均勻加熱環9具體說明如下。 [實例形態1] 首先就以藉著將空孔率設定為5〜20%而使密度低於傳統 SiC的立方晶系SiC所形成之均勻加熱環9說明如下。
裝 以下說明立方晶系SiC之製造方法。先只準備由依SiH4與 C2H6氣體之熱電漿CVD(化學蒸汽沉積）法所製得之SiC超 精密粉體。然後以溫度2000°C、壓力40MPa之條件下燒結 (熱壓）該粉體，而後，再施予加工洗滌。 依如上述方法，便可形成出經密度換算的空孔率為約5〜 20%之SiC。在製造技術上空孔率雖尚有再予以提高之餘 地，惟因不能確保SiC之機械性強度，而會使其淪為不堪施 予零件加工者。 % 接著，於表1顯示依如上述方法所製得SiC(多孔質）之具 體性熱物理性質值（實驗值）與傳統SiC之熱物理性質值之比 較0 【表1】 材料 物質值 SiC (傳統） SiC (多孔質） Si 密度 P[g/cm3] 3.2 3.0 2.33 比熱 C[cal/g · C] 0.16 0.16 0.167 單位體積之熱容量C 0.512 0.48 0.389 熱傳導率/c[w/m · /C] 220 160 *80-150 -7- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 559910 A7 B7 溫度傳導率a(=/c/pc) 430 333 206-385 五、發明説明（5 *單結晶值 另外，上述表1中所示傳統SiC，係由將商用SiC粉體與 上述SiC超精密粉體充分加以混合後，與上述同樣地以溫度 200(TC、壓力40MPa下予以燒結，而後再施予加工洗滌所 得之非晶SiC所構成者。另外構成矽（Si)晶圓7的Si之空孔 率為〇%，而上述非晶SiC之空孔率則為0.3%。 如上述表1所示，本實例形態1之Sic(多孔質）密度為 3.0[g/cm3]，而低於傳統sic密度之3.2[g/cm3]。結果可使 得單位體積之熱容量變成〇 48[cal/cm3 ·它]，而與傳統 SiC相較便可使其接近於Si之該熱容量〇 389[cal/cm3 · °C]。 同時’如上述使空孔率設定為5〜2〇%而使密度下降的 SiC(多孔質）之溫度傳導率，由於其與傳統si(：比起將變得 接近於Sl溫度傳導率之值，因此若用該SiC(多孔質）來形成 均勻加熱裱9，則當可在進行熱處理過程中所產生於矽晶圓 7中心部與外緣部之間的溫度差變得小，使得矽晶圓7全面 呈等溫而可施予均勻的熱處理。 [實例形態2] 本κ例形態2之均勻加熱環9，係由以si-C_〇/sic或 s^c/sm為基質（matrix)之Sic/Sic複合材料所形成。該 SiC/SiC複合材料75是陶竟基礎複合材料之一，具 有重1:¼且強度高’且高剛性•耐熱性及抗環境性。 另方面，該SiC/SiC複合材料之製造工序大致可分成為於 -8- 559910 A7 B7 五、發明説明（6 ) 事前即製作纖維之纖維工序，與基質形成工序之兩大類。 其中在該基質形成工序則可適用先驅體（precursor)浸潰· 燒成法（PIP)或上述熱壓法（HP)，或反應燒結法（RS)。 其中，先驅體浸潰•燒成法（PIP)係一種以反復進行無機 聚合物（先驅體）之浸潰•燒成而在纖維預塑模（preform)中 形成基質之方法，而反應燒結法（RS)係一種在纖維預塑模 中預先填充碳粉末，然後以融化浸潰Si，而藉由C +Si — SiC之反應以短時間形成基質之方法。 惟就由上述先驅體浸潰·燒成法（PIP)或上述反應燒結法 (RS)製成之SiC/SiC複合材料而言，可知基質組成或結晶性 卻會比起空孔率而對於熱傳導率構成大的影響度。因而基 於製作具有熱物理性質接近於矽晶圓7的均勻加熱環9上而 言，均句加熱環9之材料也可使用以Si-C-0/SiC或SiC/Si作 為基質之SiC/SiC複合材料。 [實例形態3] 本發明實例形態3之均勻加熱環9係以雜質添加濃度為接 近於矽晶圓7的摻雜量之SiC形成之。該雜質係具有可使熱 載體電子產生於SiC中，而使熱傳導度上升之作用。 並且本實例形態3之均勻加熱環9則有例如如下列表2所示 之熱物理性質。 【表2】
SiC 經; 惨雜之Si晶圓 SiC(傳統） 經摻雜之SiC N N+ P 雜質濃度比 10'8以下 10^10-4 1〇·7 104 10名 104 -9- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 559910 A7 B7 7 五、發明説明（ 雜質種類 B P，As，Sb，B，In，A1， Ga p，As，Sb B，In，A1， Ga P 3.2 同左 2.33 C 0.16 同左 ^ 0J67 /C 220 減少 *80-150 a 430 減少 206-385 *铥曰j古 如上述表2所示，在傳統SiC中所含有的雜質為硼（B)，惟 在構成本實例形態3之均勻加熱環9的SiC中，則以濃度比 10 —7〜10-4之比率下對於矽晶圓7摻入磷（P)或砷（As)、銻 (Sb)、蝴（B)、銦（In)、IS(A1)或鎵（Ga)之雜質。 並且如表2所示，經摻雜之SiC，由於其導熱率及溫度傳 導率會比傳統SiC下降，因而可製得熱物理性質具有更接近 於經摻雜之矽晶圓7的導熱率及溫度傳導率之Sic。 以下說明用於構成本實例形態3之均勻加熱環❷的“^^之三 種製造方法。另外，以往對於Sic摻加雜哲 〈 一 ..s 、 雜質之技術，與其稱 為6屬一種材料開發’不如說是以利用石々 _ y糸裝置所未具有 之大的τ隙（band gap)或飽和電子途许 八、絕緣耐壓、導熱 性而開發高頻用功率裝置（power deviee、达& ' 為其主目的者。 第一之SiC製造方法，係首先只準備以 1之用S i Η 4與C，Η & 氣體之熱電漿CVD法所製造之SiC超精密· 度2000。(：、壓力40MPa之條件下繞蛛 ’孤 後，以離子植入機將三價離子(例如B:。上、壓)該粉體。然 五價離子（例如N十或P+、As十及Sb + )植2 Ga或^ )或 時該離子將在真空中受到加速而植入於的中。此 質，但經摻人了雜質之Sic單結晶係屬非日:結日日以作為雜 外日日質，因而再施予 -10- 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(21〇X297公釐） 559910 A7 B7 五、發明説明（8 ) 熱處理，使之再行晶化。然後實施加工洗滌。 接著，說明將雜質添加於混合中的粉體本身之第二種SiC 製造方法。其係首先將經由使用SiH4與C2H6氣體之熱電漿 CVD法所製造之SiC超精密粉體，與微量之雜質粉體（例如 三價之B或Al、Ga或In，或五價之N或P、As、Sb，與Si 或C之化合物）充分加以混合。然後將此混合物以溫度2000 °C、壓力40MPa之條件下予以燒結（熱壓），並施予加工洗 條。 最後，說明以電漿摻雜法添加雜質之第三種SiC製造方 法。其係首先準備以使用SiH4與C2H6氣體之熱電漿CVD法 所製造之SiC超精密粉體。接著，以溫度2000°C、壓力 40MPa之條件下燒結（熱壓）該粉體。之後，使之暴露於含 有例如B+或A 1 +、Ga+或In+等三價離子，或含有例如N + 或P+、As + &Sb十等五價離子之電漿中，使這些離子植入於 上述SiC粉體。接著施予退火處理後予以加工洗滌。 經以如上述方法添加了雜質的SiC之導熱率，假設單位體 積之導熱率為zc，單位體積之電子載體比熱為Ce，電子載 體速率為Ve，電子載體之平均自由行程為16時，即將依下 式而上升。 /C = ( 1 / 3)Ce .Ve · le 如上所述，由於本發明實例形態3之均勻加熱環9也以熱 物理性質具有接近於熱處理對象的矽晶圓7之SiC來構成， 因而可使在熱處理過程中產生於矽晶圓7之中心部與外緣部 -11 - 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐）

Claims (1)

  1. 559910 第090133470號專利申請案 g 中文申請專利範圍替換本(92年9月）$ 日修正 六、申請專利範圍 1. 一種加熱處理裝置，係供加熱矽晶圓而施予特定的處理 者，其特徵為：具有晶圓支持構件，其係在進行上述加熱 時供作支持上述矽晶圓之用，且由經密度換算的空孔率為 5〜20百分比之碳化矽所構成。 2. 一種加熱處理裝置，係供加熱矽晶圓而施予特定的處理 者，其特徵為：具有晶圓支持構件其係在進行上述加熱時 供作支持上述矽晶圓之用，且由陶瓷基礎複合材料所構 成。 3. 一種加熱處理裝置，係供加熱矽晶圓而施予特定的處理 者，其特徵為：具有晶圓支持構件，其係在進行上述加熱 時供作支持上述矽晶圓之用，且由雜質以濃度比1〇_7〜 1(Γ4添加的碳化矽構成。 4. 一種晶圓支持環，其係在加熱矽晶圓而施予特定的處理時 用以支持上述矽晶圓外緣，其特徵為：由經密度換算的空 孔率為5〜20百分比的碳化矽所構成者。 5. 一種晶圓支持壞’其係在加熱碎晶囡而施予特定的處理時 用以支持上述矽晶圓外緣，其特徵為：由陶瓷基礎複合材 料所構成者。 6. —種晶圓支持環’其係在加熱碎晶圓而施予特定的處理時 用以支持上述矽晶圓外緣，其特徵為··由雜質係以濃度比 1(Γ7〜10_4添加的碳化矽所構成者。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210 X 297公釐)
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