JPH0752721B2 - 半導体ウェーハ熱処理用治具 - Google Patents
半導体ウェーハ熱処理用治具Info
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- JPH0752721B2 JPH0752721B2 JP5853989A JP5853989A JPH0752721B2 JP H0752721 B2 JPH0752721 B2 JP H0752721B2 JP 5853989 A JP5853989 A JP 5853989A JP 5853989 A JP5853989 A JP 5853989A JP H0752721 B2 JPH0752721 B2 JP H0752721B2
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、半導体ウェーハの製造工程における酸化炉、
拡散炉及びCVD炉等の炉内で使用されるボート、サセプ
ターやカンチパドル等の半導体ウェーハ熱処理用治具に
関する。
拡散炉及びCVD炉等の炉内で使用されるボート、サセプ
ターやカンチパドル等の半導体ウェーハ熱処理用治具に
関する。
（従来の技術） 従来、この種の半導体ウェーハ熱処理用治具としては有
害ガスの放出がなく、化学的、熱的に安定なことが必須
の条件であり、例えば炭素基材に炭化珪素をコーティン
グしたものが用いられていた。しかし、この炭化珪素の
コーティング中、及び加熱処理に伴い加熱冷却サイクル
中に炭化珪素膜にクラックが発生し、露出した炭素基材
部分に含まれる吸着ガスが処理雰囲気中に放出して半導
体ウェーハが金属汚染されるという問題があった。ま
た、従来の半導体ウェーハ熱処理用治具によりH2雰囲気
に曝すエピタキシャル成長を行うと、炭化珪素は極く微
量の鉄等の存在によってH2雰囲気下で分解が促進され、
炭化珪素膜にピンホールが発生して同様に炭素基材中の
吸着ガスが放出して半導体ウェーハが金属汚染されると
いう問題があった。
害ガスの放出がなく、化学的、熱的に安定なことが必須
の条件であり、例えば炭素基材に炭化珪素をコーティン
グしたものが用いられていた。しかし、この炭化珪素の
コーティング中、及び加熱処理に伴い加熱冷却サイクル
中に炭化珪素膜にクラックが発生し、露出した炭素基材
部分に含まれる吸着ガスが処理雰囲気中に放出して半導
体ウェーハが金属汚染されるという問題があった。ま
た、従来の半導体ウェーハ熱処理用治具によりH2雰囲気
に曝すエピタキシャル成長を行うと、炭化珪素は極く微
量の鉄等の存在によってH2雰囲気下で分解が促進され、
炭化珪素膜にピンホールが発生して同様に炭素基材中の
吸着ガスが放出して半導体ウェーハが金属汚染されると
いう問題があった。
これらの問題を解決するために、高純度黒鉛面上に、
おのおの高純度の炭化珪素中間層および窒化珪素表面層
を形成被覆してなる加熱支持体（特公昭44−7652号公
報）、カーボン製サセプタ本体の表面にシリコンカー
バイド層、該層上にシリコンナイトライド層、多結晶シ
リコン層及びシリコンオキサイド層のうち少なくともシ
リコンナイトライド層を含む２層を蒸着形成した半導体
ウェーハ処理用サセプタ（特開昭53−66164号公報）、
炭素基材の表面層に、厚さ10μ以上の高密度窒化珪素
膜を形成せしめたサセプター（特開昭54−157778号公
報）が提案されている。
おのおの高純度の炭化珪素中間層および窒化珪素表面層
を形成被覆してなる加熱支持体（特公昭44−7652号公
報）、カーボン製サセプタ本体の表面にシリコンカー
バイド層、該層上にシリコンナイトライド層、多結晶シ
リコン層及びシリコンオキサイド層のうち少なくともシ
リコンナイトライド層を含む２層を蒸着形成した半導体
ウェーハ処理用サセプタ（特開昭53−66164号公報）、
炭素基材の表面層に、厚さ10μ以上の高密度窒化珪素
膜を形成せしめたサセプター（特開昭54−157778号公
報）が提案されている。
（発明が解決しようとする課題） 上記した又はの公報に記載される高純度又は高密度
の窒化珪素膜を形成するには、高温（では1200℃、
では1300〜1400℃）で、SiCl4やSiHCl3を用いて行い、
その結果α−Si3N4やβ−Si3N4という結晶化された窒化
珪素膜のコーティングが行われるものであり、用いられ
る窒素珪素の膜厚は、10〜50μ程度、10μ以上を必
要とするものであった。さらに具体的に言えば、上記
特開昭54−157778号公報の実施例１に記載されるごと
く、所定の炭素基材を、石英ガラス管を炉心管とした高
周波加熱炉に挿入し、誘導加熱により炭素基材表面を13
50℃に加熱した後、炉心管内にSiCl4を毎分5cc、H2を毎
分500cc及びNH3を毎分40cc供給させて炭素基材表面層に
厚さ100μの結晶化された窒化珪素膜を形成しサセプタ
ーを得ているものである。
の窒化珪素膜を形成するには、高温（では1200℃、
では1300〜1400℃）で、SiCl4やSiHCl3を用いて行い、
その結果α−Si3N4やβ−Si3N4という結晶化された窒化
珪素膜のコーティングが行われるものであり、用いられ
る窒素珪素の膜厚は、10〜50μ程度、10μ以上を必
要とするものであった。さらに具体的に言えば、上記
特開昭54−157778号公報の実施例１に記載されるごと
く、所定の炭素基材を、石英ガラス管を炉心管とした高
周波加熱炉に挿入し、誘導加熱により炭素基材表面を13
50℃に加熱した後、炉心管内にSiCl4を毎分5cc、H2を毎
分500cc及びNH3を毎分40cc供給させて炭素基材表面層に
厚さ100μの結晶化された窒化珪素膜を形成しサセプタ
ーを得ているものである。
しかし、このような結晶化した窒化珪素膜のコーティン
グを行うと、1200〜1400℃の高温処理が必要となり、治
具材料（カーボン、炭化珪素等）から不純物が外部へ噴
出し（この噴出量は高温になればなるほど多くなりコー
ティング膜への取り込みも多くなる）かかる汚染された
窒化珪素膜に接触した半導体ウェーハの金属汚染の一因
となり、かつコーティング処理時間が長くなるという問
題があるとともに、結晶化した窒化珪素膜のシール効果
があまり良好でなく膜厚として10μ以上を必要とするも
のであった。また、上記した特開昭53−66164号公報
は、「シリコンナイトライド層は厚い膜厚に形成するこ
とが困難なためピンホールが発生しやすく、このピンホ
ールからの汚染を防ぐためにシリコンオキサイドあるい
は多結晶シリコン層を形成している」（同公報、第２
頁、左上欄、第６〜10行）と記載し、窒化珪素（結晶化
したもの）膜単独ではそのピンホールのために汚染防止
が困難であることを教示している。
グを行うと、1200〜1400℃の高温処理が必要となり、治
具材料（カーボン、炭化珪素等）から不純物が外部へ噴
出し（この噴出量は高温になればなるほど多くなりコー
ティング膜への取り込みも多くなる）かかる汚染された
窒化珪素膜に接触した半導体ウェーハの金属汚染の一因
となり、かつコーティング処理時間が長くなるという問
題があるとともに、結晶化した窒化珪素膜のシール効果
があまり良好でなく膜厚として10μ以上を必要とするも
のであった。また、上記した特開昭53−66164号公報
は、「シリコンナイトライド層は厚い膜厚に形成するこ
とが困難なためピンホールが発生しやすく、このピンホ
ールからの汚染を防ぐためにシリコンオキサイドあるい
は多結晶シリコン層を形成している」（同公報、第２
頁、左上欄、第６〜10行）と記載し、窒化珪素（結晶化
したもの）膜単独ではそのピンホールのために汚染防止
が困難であることを教示している。
本発明は、非晶質（アモルファス）の窒化珪素膜のシー
ル効果が高いことを見出すことにより、コーティングに
際して高温処理が必要でなく治具材料（カーボン、炭化
珪素等）から不純物の外部への噴出が減少し、従って高
純度の窒化珪素膜の形成が可能でありかつコーティング
処理時間も大幅に短縮でき、さらに窒化珪素単独でしか
もその膜厚が1000Åと薄くても十分なシール効果が達成
できるようにした半導体ウェーハ熱処理用治具を提供す
ることを目的としている。
ル効果が高いことを見出すことにより、コーティングに
際して高温処理が必要でなく治具材料（カーボン、炭化
珪素等）から不純物の外部への噴出が減少し、従って高
純度の窒化珪素膜の形成が可能でありかつコーティング
処理時間も大幅に短縮でき、さらに窒化珪素単独でしか
もその膜厚が1000Åと薄くても十分なシール効果が達成
できるようにした半導体ウェーハ熱処理用治具を提供す
ることを目的としている。
（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本発明の半導体ウェーハ熱
処理用治具は、カーボン製熱処理用治具の表面に、直接
又は間接に厚さが1000Å以上の非晶質窒化珪素膜を形成
せしめたものである。
処理用治具は、カーボン製熱処理用治具の表面に、直接
又は間接に厚さが1000Å以上の非晶質窒化珪素膜を形成
せしめたものである。
カーボン製熱処理用治具としては、炭化珪素膜のコーテ
ィングを行ったものでもよいし、またコーティングがな
いものでもよい。
ィングを行ったものでもよいし、またコーティングがな
いものでもよい。
非晶質の窒化珪素膜のコーティング（デポジション）条
件は、600〜1000℃のCVD（化学気相成長）法によって行
われる。
件は、600〜1000℃のCVD（化学気相成長）法によって行
われる。
非晶質窒化珪素膜の膜厚は、1000〜10000Å（0.1〜１
μ）が好ましいが、これ以上の厚さを適用できることは
いうまでもない。1000Å未満では、シール効果が十分で
なくなり好ましくない。即ち、本発明によれば、前記し
た従来技術の高密度窒化珪素膜が10μ以上を必要とした
のに対し、十分の一以下の膜厚で良好なシール効果が達
成できるものである。
μ）が好ましいが、これ以上の厚さを適用できることは
いうまでもない。1000Å未満では、シール効果が十分で
なくなり好ましくない。即ち、本発明によれば、前記し
た従来技術の高密度窒化珪素膜が10μ以上を必要とした
のに対し、十分の一以下の膜厚で良好なシール効果が達
成できるものである。
以下に本発明に到達するまでに行った実験例を挙げて説
明する。
明する。
実験例１ 治具材料からの金属汚染量と温度の関係についての実
験。
験。
カーボン製治具とシリコンウェーハを700〜1100℃の温
度で、30分、N2中で熱処理を行う。その後、シリコンウ
ェーハのみ30分、1000℃、ドライO2酸化を行った後、光
導電減衰法（ASTMF28）により、ウェーハ・ライフ・タ
イムを測定した。そのウェーハ・ライフ・タイムより、
汚染量を汚染物質を鉄（Fe）として次の式から算出し
た。
度で、30分、N2中で熱処理を行う。その後、シリコンウ
ェーハのみ30分、1000℃、ドライO2酸化を行った後、光
導電減衰法（ASTMF28）により、ウェーハ・ライフ・タ
イムを測定した。そのウェーハ・ライフ・タイムより、
汚染量を汚染物質を鉄（Fe）として次の式から算出し
た。
汚染量＝1/vσFe（1/ウェーハ・ライフ・タイム）（式
中、ｖ＝2.3x107cm/sec:キャリアーの熱運動速度、σFe
＝1.5x10-16cm2:捕獲断面積） その結果を第１表に示した。
中、ｖ＝2.3x107cm/sec:キャリアーの熱運動速度、σFe
＝1.5x10-16cm2:捕獲断面積） その結果を第１表に示した。
第１表に示した結果から、明らかなごとく、シリコンウ
ェーハの汚染量は温度の上昇とともに増大し、1000℃を
越えると顕著に増加することが判明した。
ェーハの汚染量は温度の上昇とともに増大し、1000℃を
越えると顕著に増加することが判明した。
実験例２ 窒化珪素膜の生成温度と結晶性の関係についての実験。
SiH4,SiH2Cl2,SiSl4の３種類のシリコン・ソースを用い
て、生成温度700〜1400℃の範囲でNH3との反応により、
窒化珪素膜を基板上に成長させた。
て、生成温度700〜1400℃の範囲でNH3との反応により、
窒化珪素膜を基板上に成長させた。
電子線による反射回折法を用いて各膜よりの回折パター
ンを写真に撮影し、その回折パターンを写真に撮影し、
その回折パターンの線幅より、次の式により粒径を求め
た。
ンを写真に撮影し、その回折パターンを写真に撮影し、
その回折パターンの線幅より、次の式により粒径を求め
た。
粒径＝Ｌλ／△Ｓ（L:カメラと試料の距離、λ：波長、
△S:線幅） その結果を第２表に示した。（第２表において、微結晶
相の粒径は0.5〜10μｍであり、Ａはα−Si3N4,Bはβ−
Si3N4である。） 第２表から明らかなごとく、600〜1000℃で生成するSi3
N4膜は非晶質（アモルファス）であり、生成温度が上昇
すると結晶化度が増大することが判明した。
△S:線幅） その結果を第２表に示した。（第２表において、微結晶
相の粒径は0.5〜10μｍであり、Ａはα−Si3N4,Bはβ−
Si3N4である。） 第２表から明らかなごとく、600〜1000℃で生成するSi3
N4膜は非晶質（アモルファス）であり、生成温度が上昇
すると結晶化度が増大することが判明した。
第２表において、微結晶相の粒径は0.5μｍ〜10μｍ、
Ａはα−Si3N4、Ｂはβ−Si3N4である。） 第２表から明らかなごとく、600〜1000℃で生成するSi3
N4膜は非晶質（アモルファス）であり、生成温度が上昇
すると結晶化度が増大することが判明した。
Ａはα−Si3N4、Ｂはβ−Si3N4である。） 第２表から明らかなごとく、600〜1000℃で生成するSi3
N4膜は非晶質（アモルファス）であり、生成温度が上昇
すると結晶化度が増大することが判明した。
実験例３ シール効果と結晶粒径の関係についての実験。
回折パターン法により粒径を測定した非晶質、25Å及び
80〜100Åの結晶粒の膜厚4000Åの窒化膜（Si3N4）の表
面にNaイオンを塗布したのち、600℃、22hrの熱処理をN
285％、H215％の雰囲気で実施した。測定はHFを用いて
膜を除去し、その後Na22（T1/2＝2.60years）をカウン
トすることで行った。その結果を第１図に示した。
80〜100Åの結晶粒の膜厚4000Åの窒化膜（Si3N4）の表
面にNaイオンを塗布したのち、600℃、22hrの熱処理をN
285％、H215％の雰囲気で実施した。測定はHFを用いて
膜を除去し、その後Na22（T1/2＝2.60years）をカウン
トすることで行った。その結果を第１図に示した。
粒径＝Ｌλ／ΔＳ （L:カメラと試料の距離、λ：波長、ΔS:線幅） 第１図の結果から、窒化膜の結晶粒径が小さい程シール
効果がよく、特に非晶質（アモルファス）の窒化膜が極
めて良好なシール効果を示すことがわかった。
効果がよく、特に非晶質（アモルファス）の窒化膜が極
めて良好なシール効果を示すことがわかった。
上記した実験例１〜３の知見に基づいて、本発明者は本
発明を完成したものである。
発明を完成したものである。
（実施例） 以下に本発明の実施例を挙げてさらに具体的に説明す
る。
る。
実施例１ 窒化膜コーティング条件 0.1torr、770℃ SiH2Cl2:70sccm NH3:700sccm 成長速度:35Å/min 膜厚:3236Å 以上の条件でカーボン治具に窒化膜コーティングを行っ
た。
た。
実験結果の評価については、実験例１と同様に光導電減
衰法（ASTMF28）により、ウェーハ・ライフ・タイムを
測定した。そのウェーハ・ライフ・タイムより、汚染量
を汚染物質を鉄（Fe）として算出した。その結果を第３
表に示した。但し、熱処理は1100℃で30分間N2中で行っ
た。
衰法（ASTMF28）により、ウェーハ・ライフ・タイムを
測定した。そのウェーハ・ライフ・タイムより、汚染量
を汚染物質を鉄（Fe）として算出した。その結果を第３
表に示した。但し、熱処理は1100℃で30分間N2中で行っ
た。
比較例１ 実験例１と同様のカーボン治具に窒化膜コーティングを
行うことなく、実施例１と同様に汚染量を算出して、そ
の結果を第３表に示した。
行うことなく、実施例１と同様に汚染量を算出して、そ
の結果を第３表に示した。
第３表の結果から、本発明の窒化膜コーティングを行っ
た治具のシール効果は従来品に比べて膜厚が極めて薄い
にもかかわらず良好であり、即ち汚染量は極めて少ない
ことが確認できた。また、膜厚は極めて薄いから、従来
の膜厚のコーティングに要した時間よりも遥かに処理時
間は短縮できた。
た治具のシール効果は従来品に比べて膜厚が極めて薄い
にもかかわらず良好であり、即ち汚染量は極めて少ない
ことが確認できた。また、膜厚は極めて薄いから、従来
の膜厚のコーティングに要した時間よりも遥かに処理時
間は短縮できた。
本発明の技術思想は、半導体の単結晶製造、熱処理、同
ウエーハの半導体電子回路装置の製造など、高温度で使
用されるカーボン製部品治具及びその他構造体のカーボ
ン製品の表面、又は内部の不純物を封じこめるためにも
応用可能である。
ウエーハの半導体電子回路装置の製造など、高温度で使
用されるカーボン製部品治具及びその他構造体のカーボ
ン製品の表面、又は内部の不純物を封じこめるためにも
応用可能である。
（発明の効果） 以上述べた如く、本発明の半導体ウェーハ熱処理用治具
は、（１）コーティングに際して高温処理が必要でなく
治具材料（カーボン、炭化珪素等）から不純物の外部へ
の噴出が減少し、（２）かつコーティング処理時間も大
幅に短縮でき、（３）さらに窒化珪素単独で膜厚が1000
Åと薄くても十分なシール効果を有するという大きな効
果を奏するものである。
は、（１）コーティングに際して高温処理が必要でなく
治具材料（カーボン、炭化珪素等）から不純物の外部へ
の噴出が減少し、（２）かつコーティング処理時間も大
幅に短縮でき、（３）さらに窒化珪素単独で膜厚が1000
Åと薄くても十分なシール効果を有するという大きな効
果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】 第１図は実験例３の実験結果を示すグラフである。
Claims (1)
- 【請求項１】カーボン製熱処理用冶具の表面に、直接又
は間接に厚さが1000Å以上の非晶質窒化珪素膜を形成せ
しめたことを特徴とする半導体ウェーハ熱処理用治具。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5853989A JPH0752721B2 (ja) | 1989-03-10 | 1989-03-10 | 半導体ウェーハ熱処理用治具 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5853989A JPH0752721B2 (ja) | 1989-03-10 | 1989-03-10 | 半導体ウェーハ熱処理用治具 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02237111A JPH02237111A (ja) | 1990-09-19 |
| JPH0752721B2 true JPH0752721B2 (ja) | 1995-06-05 |
Family
ID=13087245
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5853989A Expired - Lifetime JPH0752721B2 (ja) | 1989-03-10 | 1989-03-10 | 半導体ウェーハ熱処理用治具 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0752721B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3214422B2 (ja) | 1997-12-02 | 2001-10-02 | 日本電気株式会社 | 半導体装置の製造装置および半導体装置の製造方法 |
-
1989
- 1989-03-10 JP JP5853989A patent/JPH0752721B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02237111A (ja) | 1990-09-19 |
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