JP2004531891A - スリップを有しないウエハボートを製造する装置及び方法 - Google Patents
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Abstract
シリコンウエハを支持するためのウエハボート。このウエハボートは、シリコンウエハをその上に支持するためのサイズをもった少なくとも１個のウエハ支持構造体を有するセラミック本体を包含する。ウエハスロットの表面にセラミックコーティングが配置される。セラミックコーティングは、不純物のマイグレーションを防止する厚さ及びウエハ接触面を有する。ウエハ接触面は、シリコンウエハにおけるスリップを実質的に防止するポストコーティング表面仕上げを有する。
Description
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体の製造に関する。さらに詳しく述べると、本発明は、例えばスロットのようなウエハ支持構造体を備えたものであって、保護用のセラミックコーティングを塗被し、かつ各スロットのためのポストコーティング表面仕上げを有するウエハ接触面を規定するためにポストコーティング仕上げプロセスに供されたウエハボートに関する。
【背景技術】
【０００２】
その他の材料、例えばシリコンゲルマニウム(SiGe)又はガリウム砒素(GaAs)を使用してもよいけれども、現在のところ、シリコン(Si)がエレクトロニクス産業で最も重要な半導体である。超大規模集積（ＶＬＳＩ）回路技術（すなわち、１個のチップについて約１００，０００個までの素子）や超々大規模集積（ＵＬＳＩ）回路技術（すなわち、１個のチップについて約１００，０００個よりも多数の、場合によっては１０９個を上回る数の素子）は、それらのほとんど全部のものがシリコンをベースに作られている。
【０００３】
ここで、ＶＬＳＩ回路やＵＬＳＩ回路の加工をシリコン基板上において実施する場合、シリコン基板が非常に高度の結晶完成度又は純度を有していることが臨界的である。すなわち、結晶状態にある固体において、それらの固体を構成する原子は、周期的な状態で空間的に配列されている。もしもその周期的な配列が固体の全体を通じて存在したとすると、物質は、それが単一の結晶から構成されているものとして規定される。結晶中において原子が周期的に配列されていることは、格子と呼ばれている。非常に高度な結晶完成度の場合、その単一の結晶シリコン格子について見て、シリコン基板が最低量の不純物及び結晶欠陥を有することが必要である。
【０００４】
一般的に述べて、原料、例えば石英岩は、電子品グレードのポリシリコン（ＥＧＳ）に精製され、そして溶融される。次いで、溶融したＥＧＳから単結晶のシリコンインゴットを成長させるためにシリコンの単結晶を使用する。次いで、シリコンインゴットをスライス及び研磨（ポリッシング）してシリコンウエハを得る。シリコンウエハは基板を提供するものであり、そのウエハの上に、一連の複雑なウエハ加工プロセスを経て、ＶＬＳＩ又はＵＬＳＩ回路が最終的に作り込まれる。
【０００５】
シリコン材料の技術において、シリコンウエハのサイズが増加しつつあることは、最も明らかとなっている傾向の１つである。現在では、大半の１５０ｍｍ及び２００ｍｍのウエハ用途に置き換わって、３００ｍｍ直径のウエハが究極的に使用されることが期待されるに至っている。また、極く近い将来において、４００ｍｍのウエハもおそらく導入されるということも予見されている。生産性を維持するためにより大直径のウエハを使用する場合、半導体の製造業者にいくつかの大きなチャレンジが強いられることとなる。例えば、大型のウエハを取り扱うことのできる装置を備えた設備、例えば垂直型の炉を構築しなければならない。また、大面積についてより小型サイズの特徴をプリントするため、新しいパターニング法を開発しなければならない。さらに、この大型のウエハは、梱包時やその他の構造的な変形に対する耐性を向上させるため、より肉厚でなければならない。さらにまた、大型のウエハは、より重量があるので、自動化されたウエハ搬送システムを使用することも必要である。
【０００６】
シリコンウエハはより大型化しかつより重くなりつつあるので、不純物や格子に対する構造的な欠陥を防止するという課題、すなわち、非常に高度の結晶完成度を維持するという課題がより臨界的なものとなっている。このような構造的な欠陥であって、３００ｍｍもしくはそれよりも大型のシリコンウエハにおいて特に問題となっているものが、格子構造体におけるスリップ（すべり）のことである。
【０００７】
シリコンウエハにおけるスリップは、そのウエハに加えられた応力の関数としてある。この応力は、機械的（例えば、摩擦的に導入される）及び（又は）熱的であることができる。ウエハに対して応力が加わった場合、そのウエハの結晶格子が弾性変形を被り、固体の結晶として存在しなくなり、応力の開放を通じて元の状態へと復帰する。しかし、応力のあるものは、結晶格子における塑性変形もしくは永久変形であるところのスリップを誘導し、応力が開放された場合にもスリップはそのまま残留する。スリップは、シリコンの弾性限界（あるいは、降伏強度）があるレベルを上回った場合や格子が永久的に整合不良となった場合に発生する。
【０００８】
スリップは、熱処理炉でシリコンウエハを高温処理する間（炉処理作業）において一般的であるが、これは、熱応力が処理温度に比例するからである。ウエハにおいて脆性から延性に挙動が遷移する温度は、一般的には約７２０〜１，０００℃の範囲内である。そのために、スリップは、熱的あるいは機械的応力のいずれによって導かれたものであろうとも、７２０℃を上回る温度において特に問題を引き起こすものとなっている。
【０００９】
ウエハボートは、ウエハを支持するためのデバイスであり、半導体ウエハの処理の間に炉処理にさらされる。水平に列をなして並べられたウエハ群を支持するため、水平型のウエハボートが一般的に設計されており、また、これらのウエハボートは、高温処理のため、水平型の炉管に装入される。垂直型のウエハボートは、垂直に重ね合わされたウエハ群を支持するために一般的に設計されており、垂直型の炉管に装入される。通常、例えば３００ｍｍのような大直径のシリコンウエハの場合、垂直型のウエハボートがより一般的に使用されている。なぜなら、垂直型の炉は、水平型の炉よりも設置面積が小さく、そのために経費のかかる製造スペースをより小さくすることができるからである。さらに、垂直型の炉は、一般的に、水平型の炉に比較してより良好な温度のコントロールが立証されている。
【００１０】
ウエハボートは、一般的にセラミック材料から構成されている。イオン結合もしくは共有結合を通じて結合されているセラミック材料は、通常、金属及び非金属元素の両方を含有する複合化合物からなっているのが一般的である。セラミックスは、通常、硬く、脆性があり、高融点な材料であり、また、電気的及び熱的伝導性が低く、化学的及び熱的安定性が良好であり、そして圧縮強度が大である。セラミック材料の例としては、石英、炭化ケイ素(SiC)及び再結晶SiCがある。このような再結晶SiCのあるものは、米国Worcester, MA在のSaint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc.からＣＲＹＳＴＡＲＴＭなる商品名で商業的に入手可能である。この材料は、炭化ケイ素セラミックであって、高純度のシリコン金属が含浸されている。
【００１１】
ウエハボートの表面は、シリコンウエハと接触しかつそれらのウエハの重量を支持するものであって、典型的にはウエハ接触面と呼ばれている。多数個のシリコンウエハを保持するように設計されたウエハボートの場合、ウエハ接触面は、通常、ウエハボートのウエハスロット中に配置され、それぞれのシリコンウエハを受理するようにサイズが付与される。単一のウエハを保持するように（より一般的には、大直径のウエハ用に使用するために）設計されたウエハボートの場合、ウエハ接触面は、ウエハボートのその他の構造体、例えば***形状のウエハ支持パッドの上に配置してもよい。加熱及び冷却中、すなわち、熱処理工程の間にウエハ接触面とシリコンウエハの間に摩擦力が発生し、この摩擦力が機械的応力の発生源となり、スリップを誘導可能である。ウエハは、ウエハボートに使用されている一般的なセラミック材料が単結晶シリコンとは異なる熱膨脹係数を有しているので、熱サイクルの間にウエハ接触面上で望ましくない摺動を起こし、これによって機械的応力が増大し、スリップを誘導可能となる。これは特に、より重量のある３００ｍｍのウエハについて７２０℃を上回る炉処理工程の時に起こり得る。
【００１２】
ウエハボートに関連したもう１つの問題点は、電子品グレードのシリコン処理のために必要とされる高純度レベルをボートの本体全部について維持することが非常に困難であり、費用がかかるということである。すなわち、高温時、ボートの本体に含まれる不純物、例えば鉄、銅、ニッケル、アルミニウム、ナトリウム、カルシウムなどがウエハにマイグレート（移動）し、その汚染を引き起こすことが可能である。このことを防止するため、ボートを寸法的に見て寸足らずの状態で構築し、そして例えばSiCのような高純度セラミックの保護コーティングを化学的蒸着（ＣＶＤ）法を使用してコーティングしている。典型的には、SiCコーティングは、公称６０μｍの厚さであり、そのコーティングを通る不純物のマイグレーションを適切に防止するため、最低で３０〜４０μｍの厚さを有していなければならない。コーティングそのものにおいて必要とされる純度レベルは、一般的に１００万分の１(１ppm)もしくはそれ以下である。
【００１３】
しかしながら、問題となることに、ＣＶＤコートした後のボートは、１．０μｍよりも厚い表面仕上げを有しているのが一般的である。この使途のため、あらゆる表面仕上げは数μｍで設計されることとなり、また、公称的には記号“Ｒａ”で表されるところの標準最大粗面高さ指数(standard maximum roughness height index)、すなわち、算術平均を有することとなる。３００ｍｍもしくはそれよりも大型のウエハの場合、この比較的に粗い表面仕上げがあるため、より高い温度処理において過度の摩擦力を生じることが可能であり、これによってスリップを引き起こし得る。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
より大きなウエハサイズの場合にスリップの問題を解決する試みにおいて、従来のボートは、ＣＶＤコーティングを備えないように構築されており、また、摩擦を低減するため、ウエハ接触面を機械加工して高度に平滑な表面仕上げ、例えば０．４μｍ未満、を達成している。しかし、判明しているところによると、このようなボートの本体全部について純度レベルをコントロールするとして、必要なレベル、例えば１ｐｐｍもしくはそれ未満で維持することは困難である。結果として、これらの従来のボートは非常に高価なものとなっている。さらに加えて、シリコンウエハ中への不純物のマイグレーションを防止してウエハの非常に高い結晶純度を約束するのに必要とされる厳しい要件をこれらの従来のボートが満足させ得るか否かということが問題点としてある。
【００１５】
したがって、大直径のシリコンウエハでスリップを引き起こす摩擦力を低減することができ、かつシリコンウエハの処理を行うのに必要とされる純度レベルを妥当なコストで維持することができる改良されたウエハボートが必要となっている。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、ウエハ支持構造体、例えばスロットを有するウエハボートであって、それらの支持構造体が保護セラミックコーティングでコーティングされており、かつそれぞれの支持構造体についてポストコーティング表面仕上げをもったウエハ接触面を規定するためにポストコーティング仕上げプロセスにさらされているウエハボートを提供することによって、従来の技術を上回る利点及び代替策をもたらすことができる。セラミックコーティングは、ウエハボートから被処理シリコンウエハに至る不純物のマイグレーションを実質的に防止し得る予め定められた厚さ、すなわち、不純物マイグレーションの防止厚さを有している。さらに、ウエハ接触面のポストコーティング表面仕上げは、スリップが発生するのを実質的に防止することができる。このウエハボートは、ボートの本体全部とは対照的に、コーティングの純度のみを非常に高い純度レベルで維持すればよいので、妥当なコストでもって製造することができる。
【００１７】
本発明の１つの例示的な態様を参照すると、シリコンウエハを支持するためのウエハボートを提供することによって上述の及びその他の利点を達成することができる。ウエハボートは、シリコンウエハをその上に支持するためのサイズをもった少なくとも１個のウエハ支持構造体を有するセラミック本体を包含する。セラミックコーティングは、不純物マイグレーション防止厚さを有し、ウエハ接触面を備えている。ウエハ接触面は、ポストコーティング表面仕上げを有しており、これをもってシリコンウエハにおけるスリップが実質的に防止されている。
【００１８】
ウエハボートは、典型的には、垂直型のウエハボートであり、３００ｍｍもしくはそれよりも大きな直径をもったシリコンウエハを受理するためのサイズを付与されたスロットであるところのウエハ支持構造体を有している。本発明の態様は、大型サイズのシリコンウエハにおいて７２０℃もしくはそれよりも高い温度に達する熱処理工程の間にスリップが発生するのを防止するのにとりわけ有用である。
【００１９】
製造方法の例示的態様について見ると、本発明は、シリコンウエハをその上に支持するためのサイズをもった少なくとも１個のウエハ支持構造体を備えたウエハボートのセラミック本体を提供する方法を包含する。次いで、コーティングプロセスを利用して、ウエハ支持構造体の表面に保護セラミックコーティングを塗被する。次いで、保護セラミックコーティングを仕上げプロセスに供することによってウエハ接触面を規定する。セラミックコーティングは、不純物のマイグレーションを防止する厚さを有している。さらに、セラミックコーティングのウエハ接触面は、シリコンウエハにおけるスリップを実質的に防止するポストコーティング表面仕上げを有している。
【００２０】
コーティングプロセスの１態様は、化学的気相成長（ＣＶＤ）法を包含している。表面仕上げプロセスの１態様は、機械加工処理及び（又は）レーザーカット処理を包含している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図１及び図２を参照すると、本発明による垂直型ウエハボートが１０でもって一般的に示されている。ウエハボートの全体１０、すなわち、ウエハボートの本体は、再結晶化したSiCの鋳型物から構成されており、３本の支持ロッド１２、ベース１４及びトッププレート１６を包含する。
【００２２】
ベース１４は、一般的には円板の形状を有しており、予め定められた直径をもった一般的に水平な平板状のベースプレート１８を包含する。ベース１４はまた、ベースプレート１８の下面から下向きに延在する垂直リム２０を包含する。リム２０は、ベースプレート１８と同心的であり、かつそれよりも小さな直径を有しており、したがって、水平なベースプレート１８の外周部が垂直なリム２０から突き出て環状リップ２１を規定している。中央の孔２４から、半径方向に外側に向かって膨脹スロット２２が切り込まれている。膨脹スロット２２は、ベースプレート１８の外周部ならびにリム２０を通って延在している。スロット２２は、熱処理中に、例えば炉処理工程中にベース１４の熱膨張や熱収縮を可能とするものである。垂直リム２０はまた、一対の矩形に付形されたノッチ２６を有している。ノッチ２６は、炉処理工程の間にウエハボート１０を垂直炉（図示せず）に配置する場合にそのウエハボートを正確に位置決めするためのものである。
【００２３】
支持ロッド１２は、一般的に矩形の断面を有する長尺の構造体である。支持ロッド１２の外側のエッジ２７は、ベースプレート１８の外周部と同一面にあり、また、予め定められた直径、例えば３００ｍｍのシリコンウエハを受理するため、ベースプレート１８の上に支持ロッド１２が配列されている。ロッド１２は、それらの下部末端２８においてベースプレート１８の上面に溶着されており、そこから上方に向かって実質的に垂直に延在している。
【００２４】
支持ロッド１２の上部末端３０は、トッププレート１６の下面に溶着されている。ここで、トッププレート１６は、Ｕ字形の平板であり、ベースプレート１８に対して実質的に平行に延在している。トッププレート１６は、それがＵ字形であるため、膨脹スロット２２がベース１４に対して行っているのとまったく同じ形でもって、高温での熱処理中に膨脹及び収縮が可能である。支持ロッド１２、ベース１４及びトッププレート１６は一緒に溶着されるように設計されているけれども、その他の組み立て技術、例えば部品を一緒にボルト締めしたり、プレスにより嵌合したり、化学的に接合したりする技術もまた本発明の範囲内である。
【００２５】
図３を参照すると、支持ロッド１２は、多数個のセラミックアーム３２を包含する。セラミックアーム３２は、支持ロッド１２の外側のエッジ２７に近接して固定された末端部３５を有している。セラミックアーム３２は、その固定された末端部３５からベースプレート１８の中央部の一般的方向に向かって延在しており、かつベースプレート１８に関して一般的に平行である。対をなすアーム３２は、それぞれ、予め定められた直径、例えば３００ｍｍ及び関連の厚さをもったシリコンウエハを受理するためのサイズをもったウエハスロット３４を規定している。本発明の目的のため、アームは、シリコンウエハと接触し、その重量を支持する表面（ウエハ接触面）をもった任意の構造体であると考えられるべきである。そのために、支持ロッド１２のうちの、最下端のスロット３４の下方に位置しかつそれを規定するアーム部分３３もまた、アームとして考えられるべきである。ウエハボードの本体１０は、高純度SiCからなるＣＶＤによる保護コーティング３６の余地、例えば１ｐｐｍ未満を残すため、少なくともその臨界的寸法、例えばスロット３４を取り囲む領域において寸法的に寸足らず（寸法不足）であるように成形に供される。なお、この態様では、多数個のウエハを保持するように設計されたウエハ接触面付きのスロットを備えたウエハボートについて記載するけれども、当業者に明らかであるように、その他の構造のウエハボートがウエハ接触面を有していてもよい。例えば、単一のウエハを保持するように設計されたウエハボートの場合、リングの上に***形状のパッドを含んでもよく、この場合にはそれらのパッドの頂部表面がウエハ接触面となる。
【００２６】
保護コーティング３６は、ウエハボート１０の本体の全体を通じて１．０μｍよりも大きな表面仕上げを包含するのが一般的である。しかし、それぞれのウエハスロット３４の下面に配置されるＣＶＤコーティング３６は、予め定められた量のセラミックコーティングを除去するため、ポストコーティング仕上げプロセス、例えば機械加工又はレーザーカットにさらされる。従って、この仕上げプロセスの結果、約６０μｍの公称厚さを有するそれぞれのセラミックアーム３２及び３５の上に保護コーティングが与えられる。さらに、保護コーティングは、ポストコーティング表面仕上げ、すなわち、ポストコーティング仕上げプロセスによって得られた約０．４μｍの表面仕上げを有するそれぞれのアーム３２及び３３についてウエハ接触面３８を包含する。有利なことに、SiC保護コーティングは、ウエハボート１０の本体中の不純物が炉処理工程の間にコーティング３６を通ってシリコンウエハ（図示せず）中にマイグレートするのを防止するに十分な厚さ、例えば最低で３０μｍ、を有している。さらに、それぞれのウエハ接触面３８のポストコーティング表面仕上げは、ウエハ接触面３８とシリコンウエハとの間の摩擦係数を下げて、高温での熱処理工程中に、すなわち、温度が７２０℃に達する処理工程中にスリップが発生する可能性を実質的になくすることができる。なお、この態様ではウエハボート１０の本体全部について保護コーティング３６を適用することについて説明したけれども、ちょうどスロット３４を取り囲む領域に対して保護コーティング３６を適用し、その領域においてウエハ接触面３８を配置することも本発明の範囲内である。
【００２７】
この態様ではＣＶＤによるSiC保護コーティングが示されているけれども、当業者に明らかなように、その他のセラミックコーティング、例えばシリコン窒化物(Si3N4)を使用してもよい。さらに、保護コーティングの厚さは、不純物がそれを通過してシリコンウエハにマイグレートするのを防止するという主たる機能が奏される限りにおいて変化させてもよい、すなわち、不純物マイグレーションの防止厚さ。さらに加えて、ウエハ接触面のポストコーティング表面仕上げは、特に高温での熱処理工程の間、摩擦係数が低下せしめられてスリップが実質的に防止される限りにおいて、上記した０．４μｍから変更することが可能である。
【００２８】
ウエハボート１０は、垂直型であるものについて上記したけれども、水平型のウエハボートが本発明の範囲内であることは当業者に明らかであろう。また、この例示的な態様においては直径３００ｍｍのウエハ用のサイズをもったウエハボートについて説明を行ったけれども、本発明によるウエハボートは、同じようにその他のウエハ直径、例えば１５０ｍｍ、２００ｍｍ又は４００ｍｍのためのサイズをもっていてもよい。さらに加えて、ウエハボートは、再結晶のSiC以外のセラミックス、例えば石英、焼結SiC又はポリシリコンからなっていてもよい。
【００２９】
図４を参照すると、本発明による垂直型ウエハボートの別の態様が４０でもって一般的に示されている。この場合に、ウエハボート４０は、ベース４２、トッププレート４４、そして４本の支持ロッド４６を包含する。さらに、トッププレート４４は、一般的にはリングの形状を有しており、高温熱処理工程中における膨脹と収縮を可能とするため、膨脹スロット４８を包含する。ベース４２は、一般的には円の形状を有しており、膨脹スロット５０を包含する。ベース４２の外周部には、４個のマウント用スロット５２からなるセットが形成されている。組み立て時、ロッド４６の下部末端がベース４２の底面と同一面となるように、支持ロッド４６をそれぞれのマウント用スロット５２に圧入する。
【００３０】
図５を参照すると、本発明に従う典型的な製造方法のフローチャートが６０でもって一般的に示されている。原料のSiC粒子６２を脱イオン水と混合してSiCスラリー６４を調製する。このスラリーを予め作製しておいた石膏型６８に注加し、次いで工程７０で加工を行って鋳型品を製造する。次いで、鋳型品、すなわち、素材（未加工）の状態にある支持ロッド１２、ベース１４及びトッププレート１６を型から取り出し、素材の仕上げ工程７２に移行する。ここで、それらの最終的な形状に近いパーツが得られる。素材仕上げの後、個々のパーツを再結晶化プロセス７４に供する。すなわち、素材仕上げの完了したパーツを高温焼成工程に供し、セラミック粒子を一緒に結合させ、焼結してブランク（素材片）を形成する。次いで、ブランクの機械加工前の検査を行い、損傷の有無や許容されるパーツであるか否かをチェックする。必要に応じて、ブランクを機械加工工程７８に供してさらに微細な構造を提供し、かつ適当な寸法的許容値を満足させる。次いで、未加工のバーツを酸浴８０中でクリーニングして不純物を除去する。次いで、ボート１０の部品について部品の組立て前検査８２を実施する。その後、支持ロッド１２、ベース１４及びトッププレート１６を組立てプロセス８４、例えば溶着、ボルト締め、圧入又は化学的接合に供して、未加工のウエハボート１０を形成する。その後、ウエハボート１０をシリコン含浸プロセス８６に供する。ここでは、SiC製のセラミックウエハボート１０に高純度のシリコン金属を含浸させて多孔性のキャビティをそれで充填し、ウエハボート１０の密度が完全状態となるまでもっていく。シリコン含浸プロセス８６の後、ウエハボート１０の表面をサンドブラスト処理８８して、不純物や過剰量のシリコンを除去する。次いで、サンドブラスト処理でもってウエハボート１０の表面が粗くなるので、ウエハボートの臨界的な部品についてもう１回の機械加工９０を行い、ボート１０の臨界的寸法を許容範囲内のものとする。
【００３１】
この時点において、セラミックボート１０は、そのボートの臨界的な寸法よりも所定の量だけ寸法的に寸足らずであることが、特に、ボート１０の表面がシリコンウエハに接触しかつそれを支持する場所、すなわち、ウエハ接触面３８において、必須である。これはすなわち、保護コーティング、この場合には高純度のＣＶＤ炭化ケイ素コーティング、を適用するための余地を残さなければならないからである。そのために、機械加工後のボート部品を検査プロセス９２に供し、機械加工プロセスの正確度を確認する。次いで、ボート１０の本体中の不純物がシリコンウエハ中にマイグレーションするのを防止するため、ＣＶＤ法によってSiCコーティング９４を適用する。典型的には、ボート１０の本体全部の上にSiCコーティングを１００μｍまでの公称厚さで適用する。
【００３２】
ウエハ接触面３８をポストコーティング仕上げプロセス９６、例えば機械加工又はレーザーカットに供するのが有利であり、これによって、予め定められた量のコーティングを除去し、ウエハ接触面３８を約０．４μｍＲａに仕上げることができる（ポストコーティング表面仕上げ）。典型的には、この工程９６において、ＣＶＤによる保護SiCコーティングを公称６０μｍの厚さまで減厚する。保護コーティングは、いずれの場合であっても、不純物のマイグレーションを適切に防止するため、予め定められた最小の厚さを有していなければならない。この最小の限度は、ＣＶＤによるSiCコーティングで一般的に３０〜４０μｍである。また、ポストコーティング表面仕上げは、ウエハ接触面３８とシリコンウエハの間の摩擦係数をスリップが本質的に防止されるポイントまで低下させるため、予め定められた限度を下回らねばならない。典型的には、ポストコーティング表面仕上げは、少なくとも０．４μｍ未満でなければならない。
【００３３】
ポストコーティング仕上げプロセス９６の後、ウエハボート１０を最終検査９８に供する。その後、仕上げ後のウエハボートを最終的な酸クリーニングに供し、梱包し、出荷１００の準備をする。
【００３４】
この態様において、製造プロセス６０を主として鋳型処理を参照して説明したけれども、当業者が認めることができるように、ウエハボート１０の製造のためにその他の製造プロセスを利用してもよい。例えば、ウエハボートの製造プロセスは、主として、機械加工、加圧成形又は押出し成形プロセスであってもよい。
【００３５】
以上において好ましい態様を示し、説明したけれども、それらの態様に対して、本発明の精神及び範囲を逸脱することなく種々の変更や置き換えを行うことができる。よって、本発明は一例を記載したものであり、限定されるものではないということが理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明による垂直型ウエハボートの例示的１態様を示した斜視図である。
【図２】図１のウエハボートの側面図である。
【図３】図２のウエハボートの円形部分Ｅの断面図である。
【図４】本発明によるウエハボートの別の１態様を示した斜視図である。
【図５】本発明によるウエハボートを製造するための１つの製造フローチャートを示した例示的模式図である。
【０００１】
本発明は、半導体の製造に関する。さらに詳しく述べると、本発明は、例えばスロットのようなウエハ支持構造体を備えたものであって、保護用のセラミックコーティングを塗被し、かつ各スロットのためのポストコーティング表面仕上げを有するウエハ接触面を規定するためにポストコーティング仕上げプロセスに供されたウエハボートに関する。
【背景技術】
【０００２】
その他の材料、例えばシリコンゲルマニウム(SiGe)又はガリウム砒素(GaAs)を使用してもよいけれども、現在のところ、シリコン(Si)がエレクトロニクス産業で最も重要な半導体である。超大規模集積（ＶＬＳＩ）回路技術（すなわち、１個のチップについて約１００，０００個までの素子）や超々大規模集積（ＵＬＳＩ）回路技術（すなわち、１個のチップについて約１００，０００個よりも多数の、場合によっては１０９個を上回る数の素子）は、それらのほとんど全部のものがシリコンをベースに作られている。
【０００３】
ここで、ＶＬＳＩ回路やＵＬＳＩ回路の加工をシリコン基板上において実施する場合、シリコン基板が非常に高度の結晶完成度又は純度を有していることが臨界的である。すなわち、結晶状態にある固体において、それらの固体を構成する原子は、周期的な状態で空間的に配列されている。もしもその周期的な配列が固体の全体を通じて存在したとすると、物質は、それが単一の結晶から構成されているものとして規定される。結晶中において原子が周期的に配列されていることは、格子と呼ばれている。非常に高度な結晶完成度の場合、その単一の結晶シリコン格子について見て、シリコン基板が最低量の不純物及び結晶欠陥を有することが必要である。
【０００４】
一般的に述べて、原料、例えば石英岩は、電子品グレードのポリシリコン（ＥＧＳ）に精製され、そして溶融される。次いで、溶融したＥＧＳから単結晶のシリコンインゴットを成長させるためにシリコンの単結晶を使用する。次いで、シリコンインゴットをスライス及び研磨（ポリッシング）してシリコンウエハを得る。シリコンウエハは基板を提供するものであり、そのウエハの上に、一連の複雑なウエハ加工プロセスを経て、ＶＬＳＩ又はＵＬＳＩ回路が最終的に作り込まれる。
【０００５】
シリコン材料の技術において、シリコンウエハのサイズが増加しつつあることは、最も明らかとなっている傾向の１つである。現在では、大半の１５０ｍｍ及び２００ｍｍのウエハ用途に置き換わって、３００ｍｍ直径のウエハが究極的に使用されることが期待されるに至っている。また、極く近い将来において、４００ｍｍのウエハもおそらく導入されるということも予見されている。生産性を維持するためにより大直径のウエハを使用する場合、半導体の製造業者にいくつかの大きなチャレンジが強いられることとなる。例えば、大型のウエハを取り扱うことのできる装置を備えた設備、例えば垂直型の炉を構築しなければならない。また、大面積についてより小型サイズの特徴をプリントするため、新しいパターニング法を開発しなければならない。さらに、この大型のウエハは、梱包時やその他の構造的な変形に対する耐性を向上させるため、より肉厚でなければならない。さらにまた、大型のウエハは、より重量があるので、自動化されたウエハ搬送システムを使用することも必要である。
【０００６】
シリコンウエハはより大型化しかつより重くなりつつあるので、不純物や格子に対する構造的な欠陥を防止するという課題、すなわち、非常に高度の結晶完成度を維持するという課題がより臨界的なものとなっている。このような構造的な欠陥であって、３００ｍｍもしくはそれよりも大型のシリコンウエハにおいて特に問題となっているものが、格子構造体におけるスリップ（すべり）のことである。
【０００７】
シリコンウエハにおけるスリップは、そのウエハに加えられた応力の関数としてある。この応力は、機械的（例えば、摩擦的に導入される）及び（又は）熱的であることができる。ウエハに対して応力が加わった場合、そのウエハの結晶格子が弾性変形を被り、固体の結晶として存在しなくなり、応力の開放を通じて元の状態へと復帰する。しかし、応力のあるものは、結晶格子における塑性変形もしくは永久変形であるところのスリップを誘導し、応力が開放された場合にもスリップはそのまま残留する。スリップは、シリコンの弾性限界（あるいは、降伏強度）があるレベルを上回った場合や格子が永久的に整合不良となった場合に発生する。
【０００８】
スリップは、熱処理炉でシリコンウエハを高温処理する間（炉処理作業）において一般的であるが、これは、熱応力が処理温度に比例するからである。ウエハにおいて脆性から延性に挙動が遷移する温度は、一般的には約７２０〜１，０００℃の範囲内である。そのために、スリップは、熱的あるいは機械的応力のいずれによって導かれたものであろうとも、７２０℃を上回る温度において特に問題を引き起こすものとなっている。
【０００９】
ウエハボートは、ウエハを支持するためのデバイスであり、半導体ウエハの処理の間に炉処理にさらされる。水平に列をなして並べられたウエハ群を支持するため、水平型のウエハボートが一般的に設計されており、また、これらのウエハボートは、高温処理のため、水平型の炉管に装入される。垂直型のウエハボートは、垂直に重ね合わされたウエハ群を支持するために一般的に設計されており、垂直型の炉管に装入される。通常、例えば３００ｍｍのような大直径のシリコンウエハの場合、垂直型のウエハボートがより一般的に使用されている。なぜなら、垂直型の炉は、水平型の炉よりも設置面積が小さく、そのために経費のかかる製造スペースをより小さくすることができるからである。さらに、垂直型の炉は、一般的に、水平型の炉に比較してより良好な温度のコントロールが立証されている。
【００１０】
ウエハボートは、一般的にセラミック材料から構成されている。イオン結合もしくは共有結合を通じて結合されているセラミック材料は、通常、金属及び非金属元素の両方を含有する複合化合物からなっているのが一般的である。セラミックスは、通常、硬く、脆性があり、高融点な材料であり、また、電気的及び熱的伝導性が低く、化学的及び熱的安定性が良好であり、そして圧縮強度が大である。セラミック材料の例としては、石英、炭化ケイ素(SiC)及び再結晶SiCがある。このような再結晶SiCのあるものは、米国Worcester, MA在のSaint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc.からＣＲＹＳＴＡＲＴＭなる商品名で商業的に入手可能である。この材料は、炭化ケイ素セラミックであって、高純度のシリコン金属が含浸されている。
【００１１】
ウエハボートの表面は、シリコンウエハと接触しかつそれらのウエハの重量を支持するものであって、典型的にはウエハ接触面と呼ばれている。多数個のシリコンウエハを保持するように設計されたウエハボートの場合、ウエハ接触面は、通常、ウエハボートのウエハスロット中に配置され、それぞれのシリコンウエハを受理するようにサイズが付与される。単一のウエハを保持するように（より一般的には、大直径のウエハ用に使用するために）設計されたウエハボートの場合、ウエハ接触面は、ウエハボートのその他の構造体、例えば***形状のウエハ支持パッドの上に配置してもよい。加熱及び冷却中、すなわち、熱処理工程の間にウエハ接触面とシリコンウエハの間に摩擦力が発生し、この摩擦力が機械的応力の発生源となり、スリップを誘導可能である。ウエハは、ウエハボートに使用されている一般的なセラミック材料が単結晶シリコンとは異なる熱膨脹係数を有しているので、熱サイクルの間にウエハ接触面上で望ましくない摺動を起こし、これによって機械的応力が増大し、スリップを誘導可能となる。これは特に、より重量のある３００ｍｍのウエハについて７２０℃を上回る炉処理工程の時に起こり得る。
【００１２】
ウエハボートに関連したもう１つの問題点は、電子品グレードのシリコン処理のために必要とされる高純度レベルをボートの本体全部について維持することが非常に困難であり、費用がかかるということである。すなわち、高温時、ボートの本体に含まれる不純物、例えば鉄、銅、ニッケル、アルミニウム、ナトリウム、カルシウムなどがウエハにマイグレート（移動）し、その汚染を引き起こすことが可能である。このことを防止するため、ボートを寸法的に見て寸足らずの状態で構築し、そして例えばSiCのような高純度セラミックの保護コーティングを化学的蒸着（ＣＶＤ）法を使用してコーティングしている。典型的には、SiCコーティングは、公称６０μｍの厚さであり、そのコーティングを通る不純物のマイグレーションを適切に防止するため、最低で３０〜４０μｍの厚さを有していなければならない。コーティングそのものにおいて必要とされる純度レベルは、一般的に１００万分の１(１ppm)もしくはそれ以下である。
【００１３】
しかしながら、問題となることに、ＣＶＤコートした後のボートは、１．０μｍよりも厚い表面仕上げを有しているのが一般的である。この使途のため、あらゆる表面仕上げは数μｍで設計されることとなり、また、公称的には記号“Ｒａ”で表されるところの標準最大粗面高さ指数(standard maximum roughness height index)、すなわち、算術平均を有することとなる。３００ｍｍもしくはそれよりも大型のウエハの場合、この比較的に粗い表面仕上げがあるため、より高い温度処理において過度の摩擦力を生じることが可能であり、これによってスリップを引き起こし得る。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
より大きなウエハサイズの場合にスリップの問題を解決する試みにおいて、従来のボートは、ＣＶＤコーティングを備えないように構築されており、また、摩擦を低減するため、ウエハ接触面を機械加工して高度に平滑な表面仕上げ、例えば０．４μｍ未満、を達成している。しかし、判明しているところによると、このようなボートの本体全部について純度レベルをコントロールするとして、必要なレベル、例えば１ｐｐｍもしくはそれ未満で維持することは困難である。結果として、これらの従来のボートは非常に高価なものとなっている。さらに加えて、シリコンウエハ中への不純物のマイグレーションを防止してウエハの非常に高い結晶純度を約束するのに必要とされる厳しい要件をこれらの従来のボートが満足させ得るか否かということが問題点としてある。
【００１５】
したがって、大直径のシリコンウエハでスリップを引き起こす摩擦力を低減することができ、かつシリコンウエハの処理を行うのに必要とされる純度レベルを妥当なコストで維持することができる改良されたウエハボートが必要となっている。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、ウエハ支持構造体、例えばスロットを有するウエハボートであって、それらの支持構造体が保護セラミックコーティングでコーティングされており、かつそれぞれの支持構造体についてポストコーティング表面仕上げをもったウエハ接触面を規定するためにポストコーティング仕上げプロセスにさらされているウエハボートを提供することによって、従来の技術を上回る利点及び代替策をもたらすことができる。セラミックコーティングは、ウエハボートから被処理シリコンウエハに至る不純物のマイグレーションを実質的に防止し得る予め定められた厚さ、すなわち、不純物マイグレーションの防止厚さを有している。さらに、ウエハ接触面のポストコーティング表面仕上げは、スリップが発生するのを実質的に防止することができる。このウエハボートは、ボートの本体全部とは対照的に、コーティングの純度のみを非常に高い純度レベルで維持すればよいので、妥当なコストでもって製造することができる。
【００１７】
本発明の１つの例示的な態様を参照すると、シリコンウエハを支持するためのウエハボートを提供することによって上述の及びその他の利点を達成することができる。ウエハボートは、シリコンウエハをその上に支持するためのサイズをもった少なくとも１個のウエハ支持構造体を有するセラミック本体を包含する。セラミックコーティングは、不純物マイグレーション防止厚さを有し、ウエハ接触面を備えている。ウエハ接触面は、ポストコーティング表面仕上げを有しており、これをもってシリコンウエハにおけるスリップが実質的に防止されている。
【００１８】
ウエハボートは、典型的には、垂直型のウエハボートであり、３００ｍｍもしくはそれよりも大きな直径をもったシリコンウエハを受理するためのサイズを付与されたスロットであるところのウエハ支持構造体を有している。本発明の態様は、大型サイズのシリコンウエハにおいて７２０℃もしくはそれよりも高い温度に達する熱処理工程の間にスリップが発生するのを防止するのにとりわけ有用である。
【００１９】
製造方法の例示的態様について見ると、本発明は、シリコンウエハをその上に支持するためのサイズをもった少なくとも１個のウエハ支持構造体を備えたウエハボートのセラミック本体を提供する方法を包含する。次いで、コーティングプロセスを利用して、ウエハ支持構造体の表面に保護セラミックコーティングを塗被する。次いで、保護セラミックコーティングを仕上げプロセスに供することによってウエハ接触面を規定する。セラミックコーティングは、不純物のマイグレーションを防止する厚さを有している。さらに、セラミックコーティングのウエハ接触面は、シリコンウエハにおけるスリップを実質的に防止するポストコーティング表面仕上げを有している。
【００２０】
コーティングプロセスの１態様は、化学的気相成長（ＣＶＤ）法を包含している。表面仕上げプロセスの１態様は、機械加工処理及び（又は）レーザーカット処理を包含している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図１及び図２を参照すると、本発明による垂直型ウエハボートが１０でもって一般的に示されている。ウエハボートの全体１０、すなわち、ウエハボートの本体は、再結晶化したSiCの鋳型物から構成されており、３本の支持ロッド１２、ベース１４及びトッププレート１６を包含する。
【００２２】
ベース１４は、一般的には円板の形状を有しており、予め定められた直径をもった一般的に水平な平板状のベースプレート１８を包含する。ベース１４はまた、ベースプレート１８の下面から下向きに延在する垂直リム２０を包含する。リム２０は、ベースプレート１８と同心的であり、かつそれよりも小さな直径を有しており、したがって、水平なベースプレート１８の外周部が垂直なリム２０から突き出て環状リップ２１を規定している。中央の孔２４から、半径方向に外側に向かって膨脹スロット２２が切り込まれている。膨脹スロット２２は、ベースプレート１８の外周部ならびにリム２０を通って延在している。スロット２２は、熱処理中に、例えば炉処理工程中にベース１４の熱膨張や熱収縮を可能とするものである。垂直リム２０はまた、一対の矩形に付形されたノッチ２６を有している。ノッチ２６は、炉処理工程の間にウエハボート１０を垂直炉（図示せず）に配置する場合にそのウエハボートを正確に位置決めするためのものである。
【００２３】
支持ロッド１２は、一般的に矩形の断面を有する長尺の構造体である。支持ロッド１２の外側のエッジ２７は、ベースプレート１８の外周部と同一面にあり、また、予め定められた直径、例えば３００ｍｍのシリコンウエハを受理するため、ベースプレート１８の上に支持ロッド１２が配列されている。ロッド１２は、それらの下部末端２８においてベースプレート１８の上面に溶着されており、そこから上方に向かって実質的に垂直に延在している。
【００２４】
支持ロッド１２の上部末端３０は、トッププレート１６の下面に溶着されている。ここで、トッププレート１６は、Ｕ字形の平板であり、ベースプレート１８に対して実質的に平行に延在している。トッププレート１６は、それがＵ字形であるため、膨脹スロット２２がベース１４に対して行っているのとまったく同じ形でもって、高温での熱処理中に膨脹及び収縮が可能である。支持ロッド１２、ベース１４及びトッププレート１６は一緒に溶着されるように設計されているけれども、その他の組み立て技術、例えば部品を一緒にボルト締めしたり、プレスにより嵌合したり、化学的に接合したりする技術もまた本発明の範囲内である。
【００２５】
図３を参照すると、支持ロッド１２は、多数個のセラミックアーム３２を包含する。セラミックアーム３２は、支持ロッド１２の外側のエッジ２７に近接して固定された末端部３５を有している。セラミックアーム３２は、その固定された末端部３５からベースプレート１８の中央部の一般的方向に向かって延在しており、かつベースプレート１８に関して一般的に平行である。対をなすアーム３２は、それぞれ、予め定められた直径、例えば３００ｍｍ及び関連の厚さをもったシリコンウエハを受理するためのサイズをもったウエハスロット３４を規定している。本発明の目的のため、アームは、シリコンウエハと接触し、その重量を支持する表面（ウエハ接触面）をもった任意の構造体であると考えられるべきである。そのために、支持ロッド１２のうちの、最下端のスロット３４の下方に位置しかつそれを規定するアーム部分３３もまた、アームとして考えられるべきである。ウエハボードの本体１０は、高純度SiCからなるＣＶＤによる保護コーティング３６の余地、例えば１ｐｐｍ未満を残すため、少なくともその臨界的寸法、例えばスロット３４を取り囲む領域において寸法的に寸足らず（寸法不足）であるように成形に供される。なお、この態様では、多数個のウエハを保持するように設計されたウエハ接触面付きのスロットを備えたウエハボートについて記載するけれども、当業者に明らかであるように、その他の構造のウエハボートがウエハ接触面を有していてもよい。例えば、単一のウエハを保持するように設計されたウエハボートの場合、リングの上に***形状のパッドを含んでもよく、この場合にはそれらのパッドの頂部表面がウエハ接触面となる。
【００２６】
保護コーティング３６は、ウエハボート１０の本体の全体を通じて１．０μｍよりも大きな表面仕上げを包含するのが一般的である。しかし、それぞれのウエハスロット３４の下面に配置されるＣＶＤコーティング３６は、予め定められた量のセラミックコーティングを除去するため、ポストコーティング仕上げプロセス、例えば機械加工又はレーザーカットにさらされる。従って、この仕上げプロセスの結果、約６０μｍの公称厚さを有するそれぞれのセラミックアーム３２及び３５の上に保護コーティングが与えられる。さらに、保護コーティングは、ポストコーティング表面仕上げ、すなわち、ポストコーティング仕上げプロセスによって得られた約０．４μｍの表面仕上げを有するそれぞれのアーム３２及び３３についてウエハ接触面３８を包含する。有利なことに、SiC保護コーティングは、ウエハボート１０の本体中の不純物が炉処理工程の間にコーティング３６を通ってシリコンウエハ（図示せず）中にマイグレートするのを防止するに十分な厚さ、例えば最低で３０μｍ、を有している。さらに、それぞれのウエハ接触面３８のポストコーティング表面仕上げは、ウエハ接触面３８とシリコンウエハとの間の摩擦係数を下げて、高温での熱処理工程中に、すなわち、温度が７２０℃に達する処理工程中にスリップが発生する可能性を実質的になくすることができる。なお、この態様ではウエハボート１０の本体全部について保護コーティング３６を適用することについて説明したけれども、ちょうどスロット３４を取り囲む領域に対して保護コーティング３６を適用し、その領域においてウエハ接触面３８を配置することも本発明の範囲内である。
【００２７】
この態様ではＣＶＤによるSiC保護コーティングが示されているけれども、当業者に明らかなように、その他のセラミックコーティング、例えばシリコン窒化物(Si3N4)を使用してもよい。さらに、保護コーティングの厚さは、不純物がそれを通過してシリコンウエハにマイグレートするのを防止するという主たる機能が奏される限りにおいて変化させてもよい、すなわち、不純物マイグレーションの防止厚さ。さらに加えて、ウエハ接触面のポストコーティング表面仕上げは、特に高温での熱処理工程の間、摩擦係数が低下せしめられてスリップが実質的に防止される限りにおいて、上記した０．４μｍから変更することが可能である。
【００２８】
ウエハボート１０は、垂直型であるものについて上記したけれども、水平型のウエハボートが本発明の範囲内であることは当業者に明らかであろう。また、この例示的な態様においては直径３００ｍｍのウエハ用のサイズをもったウエハボートについて説明を行ったけれども、本発明によるウエハボートは、同じようにその他のウエハ直径、例えば１５０ｍｍ、２００ｍｍ又は４００ｍｍのためのサイズをもっていてもよい。さらに加えて、ウエハボートは、再結晶のSiC以外のセラミックス、例えば石英、焼結SiC又はポリシリコンからなっていてもよい。
【００２９】
図４を参照すると、本発明による垂直型ウエハボートの別の態様が４０でもって一般的に示されている。この場合に、ウエハボート４０は、ベース４２、トッププレート４４、そして４本の支持ロッド４６を包含する。さらに、トッププレート４４は、一般的にはリングの形状を有しており、高温熱処理工程中における膨脹と収縮を可能とするため、膨脹スロット４８を包含する。ベース４２は、一般的には円の形状を有しており、膨脹スロット５０を包含する。ベース４２の外周部には、４個のマウント用スロット５２からなるセットが形成されている。組み立て時、ロッド４６の下部末端がベース４２の底面と同一面となるように、支持ロッド４６をそれぞれのマウント用スロット５２に圧入する。
【００３０】
図５を参照すると、本発明に従う典型的な製造方法のフローチャートが６０でもって一般的に示されている。原料のSiC粒子６２を脱イオン水と混合してSiCスラリー６４を調製する。このスラリーを予め作製しておいた石膏型６８に注加し、次いで工程７０で加工を行って鋳型品を製造する。次いで、鋳型品、すなわち、素材（未加工）の状態にある支持ロッド１２、ベース１４及びトッププレート１６を型から取り出し、素材の仕上げ工程７２に移行する。ここで、それらの最終的な形状に近いパーツが得られる。素材仕上げの後、個々のパーツを再結晶化プロセス７４に供する。すなわち、素材仕上げの完了したパーツを高温焼成工程に供し、セラミック粒子を一緒に結合させ、焼結してブランク（素材片）を形成する。次いで、ブランクの機械加工前の検査を行い、損傷の有無や許容されるパーツであるか否かをチェックする。必要に応じて、ブランクを機械加工工程７８に供してさらに微細な構造を提供し、かつ適当な寸法的許容値を満足させる。次いで、未加工のバーツを酸浴８０中でクリーニングして不純物を除去する。次いで、ボート１０の部品について部品の組立て前検査８２を実施する。その後、支持ロッド１２、ベース１４及びトッププレート１６を組立てプロセス８４、例えば溶着、ボルト締め、圧入又は化学的接合に供して、未加工のウエハボート１０を形成する。その後、ウエハボート１０をシリコン含浸プロセス８６に供する。ここでは、SiC製のセラミックウエハボート１０に高純度のシリコン金属を含浸させて多孔性のキャビティをそれで充填し、ウエハボート１０の密度が完全状態となるまでもっていく。シリコン含浸プロセス８６の後、ウエハボート１０の表面をサンドブラスト処理８８して、不純物や過剰量のシリコンを除去する。次いで、サンドブラスト処理でもってウエハボート１０の表面が粗くなるので、ウエハボートの臨界的な部品についてもう１回の機械加工９０を行い、ボート１０の臨界的寸法を許容範囲内のものとする。
【００３１】
この時点において、セラミックボート１０は、そのボートの臨界的な寸法よりも所定の量だけ寸法的に寸足らずであることが、特に、ボート１０の表面がシリコンウエハに接触しかつそれを支持する場所、すなわち、ウエハ接触面３８において、必須である。これはすなわち、保護コーティング、この場合には高純度のＣＶＤ炭化ケイ素コーティング、を適用するための余地を残さなければならないからである。そのために、機械加工後のボート部品を検査プロセス９２に供し、機械加工プロセスの正確度を確認する。次いで、ボート１０の本体中の不純物がシリコンウエハ中にマイグレーションするのを防止するため、ＣＶＤ法によってSiCコーティング９４を適用する。典型的には、ボート１０の本体全部の上にSiCコーティングを１００μｍまでの公称厚さで適用する。
【００３２】
ウエハ接触面３８をポストコーティング仕上げプロセス９６、例えば機械加工又はレーザーカットに供するのが有利であり、これによって、予め定められた量のコーティングを除去し、ウエハ接触面３８を約０．４μｍＲａに仕上げることができる（ポストコーティング表面仕上げ）。典型的には、この工程９６において、ＣＶＤによる保護SiCコーティングを公称６０μｍの厚さまで減厚する。保護コーティングは、いずれの場合であっても、不純物のマイグレーションを適切に防止するため、予め定められた最小の厚さを有していなければならない。この最小の限度は、ＣＶＤによるSiCコーティングで一般的に３０〜４０μｍである。また、ポストコーティング表面仕上げは、ウエハ接触面３８とシリコンウエハの間の摩擦係数をスリップが本質的に防止されるポイントまで低下させるため、予め定められた限度を下回らねばならない。典型的には、ポストコーティング表面仕上げは、少なくとも０．４μｍ未満でなければならない。
【００３３】
ポストコーティング仕上げプロセス９６の後、ウエハボート１０を最終検査９８に供する。その後、仕上げ後のウエハボートを最終的な酸クリーニングに供し、梱包し、出荷１００の準備をする。
【００３４】
この態様において、製造プロセス６０を主として鋳型処理を参照して説明したけれども、当業者が認めることができるように、ウエハボート１０の製造のためにその他の製造プロセスを利用してもよい。例えば、ウエハボートの製造プロセスは、主として、機械加工、加圧成形又は押出し成形プロセスであってもよい。
【００３５】
以上において好ましい態様を示し、説明したけれども、それらの態様に対して、本発明の精神及び範囲を逸脱することなく種々の変更や置き換えを行うことができる。よって、本発明は一例を記載したものであり、限定されるものではないということが理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明による垂直型ウエハボートの例示的１態様を示した斜視図である。
【図２】図１のウエハボートの側面図である。
【図３】図２のウエハボートの円形部分Ｅの断面図である。
【図４】本発明によるウエハボートの別の１態様を示した斜視図である。
【図５】本発明によるウエハボートを製造するための１つの製造フローチャートを示した例示的模式図である。
Claims (27)
- シリコンウエハを支持するためのウエハボートであって、
シリコンウエハをその上に支持するためのサイズをもった少なくとも１個のウエハ支持構造体を有するセラミック本体、及び
前記ウエハ支持構造体の１表面の上に配置されたものであって、不純物のマイグレーションを防止する厚さ及びウエハ接触面を有し、かつ前記ウエハ接触面がポストコーティング表面仕上げを有するセラミックコーティング、
を含み、その際、前記ウエハ接触面のポストコーティング表面仕上げでもってシリコンウエハにおけるスリップが実質的に防止されていることを特徴とするウエハボート。 - 前記ウエハ支持構造体が、シリコンウエハを内部に受理するサイズをもった少なくとも１個のウエハスロットを含むことを特徴とする請求項１に記載のウエハボート。
- 前記ウエハ接触面のポストコーティング表面仕上げでもって３００ｍｍもしくはそれよりも大きな直径をもったシリコンウエハにおけるスリップが実質的に防止されていることを特徴とする請求項１に記載のウエハボート。
- 前記ウエハ接触面のポストコーティング表面仕上げでもって、７２０℃もしくはそれよりも高温に達する熱処理の間、シリコンウエハにおけるスリップが実質的に防止されていることを特徴とする請求項１に記載のウエハボート。
- 前記セラミック本体が、石英、炭化ケイ素(SiC)及び再結晶SiCのいずれか１つを含むことを特徴とする請求項１に記載のウエハボート。
- 前記セラミックコーティングがSiCを含むことを特徴とする請求項１に記載のウエハボート。
- 前記セラミックコーティングにおいて、不純物のマイグレーションを防止するその厚さが３０μｍ厚よりも大きいかもしくはそれに実質的に等しいことを特徴とする請求項１に記載のウエハボート。
- 前記セラミックコーティングにおいて、不純物のマイグレーションを防止するその厚さが公称６０μｍ厚であることを特徴とする請求項１に記載のウエハボート。
- 前記セラミックコーティングの純度レベルが実質的に１ｐｐｍもしくはそれ以下であることを特徴とする請求項１に記載のウエハボート。
- 前記ウエハ接触面において、そのポストコーティング表面仕上げが、０．４μｍよりも小さいかもしくはそれに実質的に等しいことを特徴とする請求項１に記載のウエハボート。
- 前記ウエハボートが垂直型ウエハボートであることを特徴とする請求項１に記載のウエハボート。
- 一般的に水平なベースと、
前記ベースから一般的に垂直に延在しておりかつ前記ベースに関して一般的に平行に延在した少なくとも一対のアームを有している支持ロッドとを備え、
前記対をなすアームでもって少なくとも１個のウエハスロットが規定されていることを特徴とする請求項２に記載のウエハボート。 - 前記支持ロッドが、シリコンウエハを受理するサイズをそれぞれ有する多数個のスロットを規定する多数個のアームを備えており、それぞれのスロットが、その上に配置されたセラミックコーティングを備えて多数個のウエハ接触面を規定しており、かつそれぞれのウエハ接触面が、ポストコーティング表面仕上げを有していることを特徴とする請求項１２に記載のウエハボート。
- 前記支持ロッドが多数個の支持ロッドを含むことを特徴とする請求項１２に記載のウエハボート。
- 前記支持ロッドの上部末端に付設されたトッププレートを含むことを特徴とする請求項１２に記載のウエハボート。
- 前記ベースが、支持ロッドが応力緩和スロット及び位置決めノッチを含むことを特徴とする請求項１２に記載のウエハボート。
- シリコンウエハを支持するためのウエハボートを製造する方法であって、下記の工程：
シリコンウエハをその上に支持するためのサイズをもった少なくとも１個のウエハ支持構造体を有するウエハボート用セラミック本体を提供すること、
前記ウエハ支持構造体の表面に保護セラミックコーティングをコーティングすること、及び
前記保護セラミックコーティングを仕上げ処理してウエハ接触面を規定するとともに、その際、前記保護セラミックコーティングが不純物のマイグレーションを防止する厚さを有しかつ前記ウエハ接触面がポストコーティング表面仕上げを有し、そして前記ポストコーティング表面仕上げでもってシリコンウエハにおけるスリップが実質的に防止されていること、
を含むことを特徴とするウエハボートの製造方法。 - 前記コーティング工程が、化学的気相成長（ＣＶＤ）法を含むことを特徴とする請求項１７に記載の方法。
- 前記仕上げ処理工程が、機械加工処理及びレーザーカット処理のいずれか１つを含むことを特徴とする請求項１７に記載の方法。
- 前記セラミック本体の提供工程が、石英本体、SiC本体及び再結晶SiC本体のいずれか１つを提供することを含むことを特徴とする請求項１７に記載の方法。
- 前記コーティング工程が、SiCをコーティングすることを含むことを特徴とする請求項１７に記載の方法。
- 前記仕上げ処理工程において、前記セラミックコーティングを仕上げ処理して、実質的に３０μｍ以上である不純物のマイグレーションを防止する厚さを付与することを特徴とする請求項１７に記載の方法。
- 前記仕上げ処理工程において、前記セラミックコーティングを仕上げ処理して、公称６０μｍである不純物のマイグレーションを防止する厚さを付与することを特徴とする請求項１７に記載の方法。
- 前記コーティング工程において、１ｐｐｍよりも小さいかもしくは実質的にそれに等しい純度レベルをもったセラミックコーティングをコーティングすることを含むことを特徴とする請求項１７に記載の方法。
- 前記仕上げ処理工程において、前記セラミックコーティングを仕上げ処理して、０．４μｍよりも小さいかもしくはそれに実質的に等しいポストコーティング表面仕上げをもったウエハ接触面を規定することを特徴とする請求項１７に記載の方法。
- 前記セラミック本体の臨界的寸法を寸法的に、予め定められた大きさだけ寸足らずとし、かつ
寸足らずとした前記臨界的寸法を、予め定められた厚さで施された前記保護セラミックコーティングで補填することを特徴とする請求項１７に記載の方法。 - 下記の工程：
SiCを成形型で加工して、支持ロッド、ベース及びトッププレートを含む未加工の本体部品の１セットを製造すること、
前記本体部品のセットを再結晶化プロセスに供すること、
前記本体部品のセットを組み立てて仕上げ前のセラミック本体を形成すること、
前記セラミック本体に高純度のシリコン金属を含浸すること、
前記セラミック本体をサンドブラスト処理すること、
前記セラミック本体を機械加工すること、
前記セラミック本体の全体に高純度SiCをＣＶＤ法によってコーティングすること、及び
前記セラミック本体をポストＣＶＤ仕上げして前記ウエハ接触面を規定すること、
を含むことを特徴とする請求項２６に記載の方法。
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