JPH07120633B2 - 半導体用治具の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体の熱処理を行なう加熱炉において使用
される半導体用治具の製造方法、特に耐摩耗性に優れた
半導体製造用の拡散炉用の炭化珪素質半導体用治具の製
造方法に関するものである。

〔従来の技術〕

一般に、半導体の熱処理に用いられる炉は、ライナー
と、これに装着しガス導入用先細端部を有するプロセス
管と、パドルまたはキャリアと、その上に載置されたウ
エハー支持材、いわゆる半導体材料載置用治具とから成
っている。

これらの部材は、何らダスト様の汚染物を発生してはな
らない。しかしながら、これらの部材は搬出・搬入操作
時の衝撃的振動や、ガス送入時あるいは装置上の微振動
を避けることは不可能であり、すなわち、シリコンウエ
ーハとこれらの治具との摩擦、衝撃等を避けることは不
可能である。したがって、これらの部品は機械的強度が
必要であるばかりでなく耐摩耗性も必要である。

これらの諸条件を満足する材料は限定され、なかでも炭
化珪素質焼結体が最も有望である。

このような炭化珪素質焼結体から成る拡散炉としては、
従来より特開昭51−85374号、特公昭55−5852号公報に
て開示されている。

しかしながら、これらの炭化珪素質焼結体は、材料に含
まれるアルカリ金属や銅等の重金属類の含有量、すなわ
ち純度については多数開示されているが、腐蝕摩耗ある
いは摩擦摩耗によるダストの発生および防止方法につい
ては何ら問題とされておらず、極めて多くのダストがシ
リコンウエーハに付着し、汚染する問題があった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は前述の如き摩擦摩耗によって生じるダストの発
生が極めて少ない半導体拡散炉用の半導体用治具の製造
方法を提供するものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者らは、前述の目的に対し、炭素珪素質材料に対
し種々研究を重ねた結果、炭化珪素質材料の表面の凹凸
状態が摩耗性に大きく関与することを新規に知見し、表
面の粗さを制御することによってダストの発生を極めて
押えることに成功するとともに、その部材の表面粗さを
加工するための製造方法についても確立することがで
き、本発明を完成するに至った。

次に、本発明を詳細に説明する。

本発明の半導体用治具は、プロセス管、このプロセス管
に挿入され得る寸法・形状のパドル、このパドルを炉芯
管へ出し入れするための先端にフックを有する周知の搬
出・搬入用治具、あるいは半導体載置用治具であり、Rm
ax≦15μｍの表面粗度である部分を有する炭化珪素質材
料によって構成されてなる半導体用治具である。

ここで、半導体用治具の表面粗度をRmax≦15μｍとする
必要性は、Rmaxが15μｍよりも大きいと、治具とウエハ
ーあるいは治具同志の摩擦抵抗が極めて大きくなるた
め、ウエハーに傷をつけたり、摩耗粉を発生し易い傾向
があるためであり、中でもRmax≦10μｍであることがよ
り好適な結果を与える。

このRmax≦15μｍを達成するためには、各半導体用治具
は100＃以上を有するダイヤモンド、炭化珪素、アルミ
ナ、窒化ホウ素、酸化セリウムから選ばれるいずれか少
なくとも１種の砥粒によって研磨されることが必要であ
る。粒度が100＃以上の砥粒を使用する理由は、100＃よ
りも粗い砥粒を使うと、炭素珪素質材料の表面の粗度が
大きくなり、しかも加工によるマイクロクラックの発生
を生ぜしめるため、強度の低下が生じるばかりか、マイ
クロクラック中に研磨粉あるいは不純物が侵入して使用
時にウエハー表面を汚染するためである。なかでも120
＃より細かい粒度の砥粒を使用するのがより好適であ
る。

砥粒の材質はダイヤモンド、炭化珪素、アルミナ、窒化
ホウ素、炭化ホウ素、酸化セリウムから選ばれるいずれ
か少なくとも１種を使用することが必要である。その理
由は、これらの材質の砥粒は、前記炭化珪素質材料を迅
速に加工することができるためであり、なかでも、ダイ
ヤモンド、窒化ホウ素、炭化珪素、炭化ホウ素がより有
効な砥粒である。なお、砥粒の使用方法は、メタルボン
ド、レジンボンドでかためたもの、あるいは電着して結
合した形のいずれをも使用できる。また、研磨方法は従
来の研削、研磨方法を使用できる。

また、研削方法としては、あらかじめ100＃よりも粒度
の荒い砥粒を使用して荒研削しても良く、その場合前記
粒度の砥粒を用いて仕上げ加工を行わなければならな
い。

なお、本発明によれば、前記砥粒を遊離状態で使用する
こともできる。その場合、遊離砥粒では半導体用治具の
表面を精密に仕上げることが難しいため、なるべく細か
い粒度の砥粒を使用することが好適であり、特に600＃
より細かい粒度の砥粒をを使用することが有利である。

次に本発明の実施例について詳説する。

〔発明の実施例〕

出発原料として使用した炭化珪素粉末は96重量％がβ型
結晶であり、0.29重量％の遊離炭素、0.17重量％の遊離
シリカ、0.3ppmの鉄、3ppmのアルミニウムを主として含
有し、0.28μｍの平均粒径を有していた。

前記炭化珪素粉末100重量部に対し、ポリビニルアルコ
ール５重量部、水300重量部を配合し、ボールミル中で
５時間混合した後乾燥した。

この原料を適量採取し、15mmφ、４個の穴をあけた50×
100×10mm角板２枚及び、15mmφ×500mm長さの丸棒４本
をラバープレス成形によって作成した。この丸棒にダイ
ヤモンドカッターで幅0.8mm、4.76mmピッチでスリット
を作成した。

この炭化珪素粉末成形体を1800℃のタンマン炉中で焼結
した後、フェノールレジンを含浸し、再度1600℃で不活
性雰囲気下で加熱し、前記フェノールレジンを炭化し
た。次いで、この炭素含有の炭化珪素焼結体を４インチ
シリコンウエハーが載せるように組みつけ、1800℃の溶
融シリコンに浸漬し炭化珪素質材料からなる半導体材料
載置用治具を作成した。この半導体材料載置用治具の一
部には余剰のシリコンが析出しており、それぞれ６μｍ
の粒度のダイヤモンド砥粒、GC1500＃の砥粒で加工を施
した結果、第１図及び第２図に示したような面粗度の面
となった。

〔発明の効果〕

本発明の実施効果を第３図に示した。これは、シリコン
ウエハーとの接触面をGC1500＃砥粒、またはダイヤモン
ド砥粒（粒径６μｍφ）で研磨した結果である。例え
ば、第４図に示す珪素を含浸した炭化珪素質材料からな
る半導体用治具に、シリコンウエハーを載置した場合
に、シリコンウエハーに付着した微粒子（粒径0.3μｍ
φ以上）の数を測定した結果である。接触面を研磨しな
い場合に比べて、GC1500＃砥粒、ダイヤモンド砥粒（粒
径６μｍφ）と、砥粒を細かくするに従ってシリコンウ
エハーに付着する微粒子が少なくなることが分る。

以上述べた如く、本発明により研磨された、炭化珪素質
材料により構成される半導体用治具は、機械的な摩耗に
対してダストの発生を抑えることができ、半導体製造の
収率の向上及び特性向上に優れた効果をもたらす治具で
ある。

また、本発明の炭化珪素質材料は光ファイバー製造プロ
セス及びシリコンウエハー引上治具の用途に対しても使
用が可能である。

【図面の簡単な説明】 第１図は、実施例においてダイヤモンド砥粒（粒径６μ
ｍφ）で加工を施した本発明に係る半導体用治具の表面
粗度の測定結果を示すグラフである。 第２図は、実施例においてGC1500＃砥粒で加工を施した
本発明に係る半導体用治具の表面粗度の測定結果を示す
グラフである。 第３図は、シリコンウエーハとの接触面をGC1500＃砥粒
またはダイヤモンド砥粒（粒径６μｍφ）で研磨した本
発明に係る半導体用治具に実際にシリコンウエハーを載
置した場合に、シリコンウエハーに付着した微粒子（粒
径0.3μｍφ）の数を測定した結果を示すグラフ、第４
図はこの実験に採用された半導体用治具とシリコンウエ
ハーとを示す斜視図である。

フロントページの続き (72)発明者 和田 邦彦 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 古川 正和 岐阜県大垣市上屋１丁目193番地２号 (72)発明者 横山 隆夫 岐阜県大垣市本今４丁目117番地５号 (56)参考文献 特開 昭60−138915（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−53962（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−85374（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−1324（ＪＰ，Ｕ)

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】炭化珪素質材料によって構成された半導体
   用治具の少なくとも一部を、100＃より細かい粒度を有
   するダイヤモンド、炭化珪素、アルミナ、窒化ホウ素、
   炭化ホウ素あるいは酸化セリウムから選ばれるいずれか
   少なくとも１種の砥粒によって研磨し、表面粗度をRmax
   ≦15μｍとなすことを特徴とする半導体用治具の製造方
   法。
2. 【請求項２】前記半導体用治具は、プロセス管、このプ
   ロセス管に挿入され得る寸法・形状のパドル、あるいは
   半導体材料載置用治具である特許請求の範囲第１項記載
   の半導体用治具の製造方法。