半導体処理
【課題】欠陥の少ない半導体ウェハを提供する半導体ウェハ処理の提供。
【解決手段】 半導体処理および装置を開示する。半導体装置および処理は、欠陥が低減された半導体ウェハを提供する。
【解決手段】 半導体処理および装置を開示する。半導体装置および処理は、欠陥が低減された半導体ウェハを提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、欠陥の少ない半導体ウェハを提供する半導体ウェハ処理を対象とする。さらに詳しくは、本発明は、低減された表面粗さのウェハ保持物品で処理され、欠陥の少ない半導体ウェハを提供する半導体ウェハ処理を対象とする。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウェハの処理に関連する問題の１つは、典型的にウェハがスリップとして知られる欠陥を形成することである。スリップは、単結晶の部分が、結晶面に沿って互いに相互に移動する時に形成される、結晶面に沿った分子の転位である。この移動は、サセプタとウェハとの間の接触が最適に満たない場合に発生することがある。典型的に、スリップは、サセプタ表面と接触するウェハの裏面で発生し、次いで処理続行中にウェハを通して伝搬する。スリップは多くの原因が考えられるが、根本的な問題は、ウェハが表面に配置されるときまたは表面上を移動するときの、高い局所的応力を引き起こす表面の小領域（尖った先）接触である。したがって、尖鋭な物体または突起の無い表面を生成し、かつ丸みのある縁を提供することが重要である。最適とはいえないこの接触は、多くの場合、サセプタを形成するセラミック材の粗い表面トポグラフィに起因する。この移動は、ウェハが膜形成プロセス中に、特にウェハの頂面と底面との間で、および熱がよりすばやく消散する外縁で、不均等に加熱または冷却されるときにも発生することがある。そのときウェハの熱勾配の大きい部分に熱応力が生じ、かかる応力を解放するように結晶の一部が移動するときに、スリップが引き起こされる。スリップ欠陥を有するウェハは、半導体デバイスを製造するために使用されるときに、望ましくない歩留まり損失を導くことがあり得る。
【０００３】
結晶スリップは、ウェハとウェハサセプタとの間の理想的な接触を維持することによって、またはウェハを非常にゆっくりと加熱することによって、またはウェハを現在の通常のウェハより厚く、または直径を小さくすることによって、ある程度低減することができる。しかし、そのような技術は、生産環境で実現しかつ利用することが難しい。
【０００４】
スリップの問題に対処する１つの試みが、Ｃａｒｂｏｎａｒｏらへの米国特許第６，０９９，６５０号に開示されている。Ｃａｒｂｏｎａｒｏは、化学気相堆積反応器内でサセプタに保持されるウェハ上にカバーを設置することによって、スリップの問題に対処する。Ｃａｒｂｏｎａｒｏによると、カバーは、サセプタからウェハへ熱を放射しかつ反射するための熱障壁として働く。これはウェハから熱が放射されることを防止し、ウェハ全体の温度勾配が低減され、それによってエピタキシャル層の形成中および形成後のウェハのスリップが低減または排除されると主張している。カバーはサセプタと同一の形状および直径を有し、厚さ０．６ｃｍ〜２．５４ｃｍのシリコンカーバイドコーティングを有するグラファイトから構成される。厚さを変化させることにより、カバーから放射される熱の量を制御することが可能であると主張している。カバーは、ウェハから０．６ｃｍないし５ｃｍ上に設置される。距離を調整することにより、反射してウェハ上へ戻る熱の量を制御することが可能であると主張している。これは、ウェハの頂面の熱を増大させると考えられる。
【特許文献１】米国特許第６，０９９，６５０号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
スリップに加えて、半導体処理に関連付けられる他の問題として、スティクションおよびフロートが挙げられる。スティクションとは、ウェハがサセプタまたは他のウェハ保持装置に固着することである。スティクションを定量的に測定することは難しいが、ウェハがサセプタから持ち上げられるときに定性的に気付くことができる。ウェハの応力損傷を伴う固着を経験した場合には、スティクションが存在する。応力損傷は、ウェハの結晶点欠陥、線状欠陥、および破断によって観察可能である。フロートは、ウェハがサセプタ表面の幾つかの高い点で支持され、サセプタ表面とウェハとの間に捕獲ガスが通過し、ウェハをサセプタに対して移動させる場合に発生する。理想的には、半導体ウェハ処理中のスティクションおよびフロートは両方とも無く、且つウェハは保持装置に不動に維持される。したがって、上述した問題に対処する改善された方法が必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の１つの態様では、ウェハ保持物品の１以上の表面を改変して３ミクロン以下のＲａおよび１５ミクロン以下のＲｚ（ｄｉｎ）の表面を有するウェハ保持物品を提供すること、１以上の半導体ウェハをウェハ保持物品内に配置すること、３ミクロン以下のＲａおよび１５ミクロン以下のＲｚ（ｄｉｎ）の表面を有するウェハ保持物品を１以上の半導体ウェハと共に処理チャンバ内に配置すること、および１以上の半導体ウェハを処理して５０以下のスリップ欠陥を有する改変された半導体ウェハを形成するように１以上の半導体ウェハを改変することを含む方法を提供する。
【０００７】
別の態様では、ウェハ保持物品の１以上の表面を改変して０．０５ｍｍ以上の縁部半径、３ミクロン以下のＲａ、および１５ミクロン以下のＲｚ（ｄｉｎ）を有するウェハ保持物品を提供すること、１以上のウェハを改変されたウェハ保持物品内に配置すること、３ミクロン以下のＲａおよび１５ミクロン以下のＲｚ（ｄｉｎ）を有する改変されたウェハ保持物品を１以上の半導体ウェハと共に処理チャンバ内に配置すること、および１以上の半導体ウェハを処理して１以上の半導体ウェハを改変し、５０以下のスリップ欠陥を有する改変された半導体ウェハを形成することを含む方法を提供する。
【０００８】
さらなる態様では、３ミクロン以下のＲａおよび１５ミクロン以下のＲｚ（ｄｉｎ）を有するウェハ保持物品を提供する。ウェハ保持物品はまた、０．０５ｍｍ以上の縁部半径を有することもできる。
【０００９】
スリップを排除または低減することに加えて、該方法は、スティクションとフロートとの間の不均衡を軽減または解消する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本明細書中で使用される場合、以下の略語は、文脈が他を示していない限り、次の意味を有するものとする：℃＝摂氏度；μｍ＝ミクロン＝マイクロメートル；ｍ＝メートル；ｃｍ＝センチメートル；ｍｍ＝ミリメートル：ｎｍ＝ナノメートル；Ａ＝アンペア；ｍＡ＝ミリアンペア；ＣＶＤ＝化学気相堆積；ＰＶＤ＝物理気相堆積；ｍｌ＝ミリリットル；ｍｉｎ＝分；ｓｅｃ＝秒；ｍｓｅｃ＝ミリ秒；ｈｒ＝時；Ｈｚ＝ヘルツ；ｋＨｚ＝キロヘルツ；Ｗ＝ワット＝１ジュール／秒；ｅｒｇ＝１ダイン・ｃｍ＝１０−７ジュール；ｍＶ＝ミリボルト；１気圧＝７６０トル；１気圧＝１．０１３２５×１０６ダイン／ｃｍ２；ｐｓｉ＝毎平方インチ当たりポンド；１気圧＝１４．７ｐｓｉ；ｒｐｍ＝毎分回転数；Å＝オングストローム＝１×１０−４ミクロン；ＲＭＳ＝二乗平均平方根；ＳＥＭ＝走査型電子顕微鏡。
【００１１】
特に他に断りがない限り、全てのパーセントは重量パーセントである。全ての数値範囲は、そのような数値範囲が合計して１００％になるように制約されることが論理的である場合を除き、境界値を含み、かつ任意の順序で組合せ可能である。
【００１２】
方法は、ウェハ保持物品の１以上の表面を改変して３ミクロン以下のＲａおよび１５ミクロン以下のＲｚ（ｄｉｎ）の表面を有するウェハ保持物品を提供すること、ウェハ保持物品内に１以上の半導体ウェハを配置すること、３ミクロン以下のＲａおよび１５ミクロン以下のＲｚ（ｄｉｎ）の表面を有するウェハ保持物品を１以上の半導体ウェハと共に処理チャンバ内に配置すること、および１以上の半導体ウェハを処理して１以上の半導体ウェハを改変し５０以下のスリップ欠陥を有する改変された半導体ウェハを形成することを含む。
【００１３】
低減されたスリップ欠陥を提供することに加えて、３ミクロン以下のＲａおよび１５ミクロン以下のＲｚ（ｄｉｎ）の表面を有するウェハ保持装置で半導体を処理することで、スティクションとフロートとの間の不均衡が軽減または解消される。
【００１４】
表面の粗さは、表面テクスチャの微細凹凸から成り、ＲａおよびＲｚ（ｄｉｎ）を含む。「Ｒａ」は、特定の評価長さ内で記録された平均線からの輪郭線の（山）高さの偏差の絶対値の算術平均を指す（平均粗さ）。Ｒａは３ミクロン以下、または例えば０．１ミクロン〜０．００１ミクロン、または例えば０．０１ミクロン〜０．００５ミクロンの範囲である。Ｒｚ（ｄｉｎ）値は、測定長さ内の任意の５つの連続するサンプリング長さの最大山谷間高さの平均である。該山谷間距離は、表面フィーチャ（ｆｅａｔｕｒｅ）の高さと該表面中の底または谷との間の距離である。「山」は、所与の、中心線より上にある輪郭線の部分の、最大高さの点である。「谷」は、所与の、中心線より下にある部分若しくは輪郭線の、最大深さの点である。Ｒｚ（ｄｉｎ）は１５ミクロン以下、または例えば１ミクロン〜０．００５ミクロン、または例えば３ミクロン〜０．０５ミクロンの範囲である。
【００１５】
多種多様な方法を使用して、表面の粗さを測定することができる。１つの好適な方法は自己共分散関数である。二次元自己共分散関数は方向および距離の関数であり、ある方向に特定の距離だけ離れた全ての２点対の高さの積の予測値を表わす。換言すると、自己共分散関数は特徴のあるフィーチャ長さ、つまり特定の高さを有する２つの山の間の長さを記述する。表面トポグラフィの決定に対する自己共分散関数の適用についての説明は、Ｋｉｅｌｙらの「Ｑｕａｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｔｏｐｏｇｒａｐｈｉｃ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｂｙ Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｐｒｏｂｅ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ」、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｖａｃｕｕｍ Ｓｃｅｉｎｃｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｂ，ｖｏｌ．１５，ｎｏ．４、１９９７年７月／８月，ｐｐ１４８３−１４９３を参照されたい。粗さパラメータおよびこれらのパラメータの値を決定する方法についてのさらなる説明は、ＡＳＭＥ規格Ｂ４６．１−２００２「Ｓｕｒｆａｃｅ ｔｅｘｔｕｒｅ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ， Ｗａｖｉｎｅｓ ａｎｄ Ｌａｙ）」，Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ（米国機械学会）２００３において提供される。典型的に、表面の特徴の方向性表面トポグラフィ（ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｉｔｙ ｓｕｒｆａｃｅ ｔｏｐｏｇｒａｐｈｙ）は、原子間力分光法（ＡＦＭ）または光学表面形状測定装置を用いて決定される。
【００１６】
ウェハ保持物品はまた、０．０５ｍｍ以上、または例えば０．１ｍｍ〜１ｍｍの縁部半径を有するウェハ支持縁を有することができる。半径は、当業界で使用される従来の方法である、四分円から測定される。表面形状測定装置を使用して半径を測定することができ、あるいは顕微鏡を用いてそれを行なうことができる。０．０５ｍｍ以上の縁部半径もまた、結晶点欠陥、線状欠陥、並びに応力によって生じるウェハの破断を低減または排除する。
【００１７】
ウェハ保持物品は、任意の好適なセラミックを使用して作成することができる。典型的に、ウェハ保持物品を作成するために使用される材料は、シリコンカーバイドである。シリコンカーバイドは多くの異なる方法によって作成することができ、結果的に熱伝導率、電気抵抗、密度、および結晶構造をはじめとする様々な別々の特性を有するシリコンカーバイドがもたらされる。シリコンカーバイドは単結晶または多結晶とすることができる。シリコンカーバイドとしては、これらに限定されないが、化学気相堆積シリコンカーバイド、物理気相堆積シリコンカーバイド、反応結合シリコンカーバイド、焼結シリコンカーバイド、高温圧縮シリコンカーバイド、および発泡シリコンカーバイドが挙げられる。典型的に、シリコンカーバイドはＣＶＤシリコンカーバイド、ＰＶＤシリコンカーバイド、焼結シリコンカーバイド、および高温圧縮シリコンカーバイドから選択される。より典型的には、シリコンカーバイドはＣＶＤシリコンカーバイドおよびＰＶＤシリコンカーバイドから選択される。最も典型的には、シリコンカーバイドはＣＶＤシリコンカーバイドである。ＣＶＤシリコンカーバイドは典型的にβ立方晶シリコンカーバイドである。
【００１８】
所望の表面粗さおよび縁部半径をもたらす方法である限り、任意の好適な方法を用いてセラミック物品の表面を改変することができる。かかる方法としては、機械加工、ラップ加工、研磨、研削、グリット吹付け、二酸化炭素吹付け、酸および塩基によるウェットエッチングまたはプラズマエッチングをはじめとするエッチング、高エネルギアブレーションをはじめとするアブレーション、酸化、放電加工、直接ＣＶＤ、または例えばＣＶＤ、ＰＶＤ、ならびにエネルギアシストＣＶＤおよびＰＶＤによるような物品上のコーティングの形成が挙げられるが、それらに限定されない。かかるコーティングとしては、窒化シリコン、シリコン、シリコンカーバイド、二酸化シリコン、または炭素が挙げられるが、それらに限定されない。所望の表面を提供するために、上記方法の組合せを使用することもできる。典型的に、シリコンカーバイドウェハ保持物品の表面は、ラッピング、研磨、または酸化を用いて平滑化される。より典型的には、シリコンカーバイドウェハ保持物品の表面は、酸化によってシリコンカーバイド上に二酸化シリコン層を形成し、続いて酸で剥離することによって平滑化される。
【００１９】
典型的に、セラミック物品は最初に機械加工される。一般的に、セラミック物品の望ましくない表面フィーチャは、例えばＣＶＤまたはＰＶＤなどによって形成された後、機械加工により肉眼的に除去され、物品はそれらの所望の機能を果たすように成形される。通常の機械加工プロセスを使用することができる。かかるプロセスとしては、研削、ラッピング、ホーニング、超音波加工、水噴流もしくは研磨剤加工、レーザ加工、放電加工、イオンビーム加工、電子ビーム加工、化学加工、および電気化学加工が挙げられるが、それらに限定されない。
【００２０】
所望のＲａおよびＲｚ（ｄｉｎ）並びに所望の縁部半径を提供するために、表面の機械加工および平滑化のプロセスを組み合わせることができる。ウェットエッチング、ラッピング、研磨、研削、放電、レーザアブレーション、電子ビームアブレーション、Ｘ線アブレーション、マイクロ波アブレーション、および放射エネルギアブレーションをはじめとする表面平滑化の方法を機械加工と組み合わせることができる。粗面処理方法を機械加工プロセスと組み合わせる場合、軽微な実験を実行して、所望の物品が得られるように機械加工のプロセスパラメータおよび表面の粗面処理方法を修正することができる。
【００２１】
ＣＶＤは機械加工後に使用される。ＣＶＤによって形成することのできるセラミック材としては、シリコンカーバイド、窒化シリコン、合成ダイアモンド、炭素、ホウ化チタン、炭化チタン、炭化ホウ素、窒化ホウ素、および窒化炭素が挙げられるが、それらに限定されない。通常の堆積チャンバおよび反応前駆物質を使用することができる。堆積プロセスは、例えばアルゴン、ヘリウム、ネオン、クリプトン、キセノン、窒素、およびそれらの混合物をはじめとする不活性雰囲気内で実行される。堆積中のかかる不活性ガスの流量は通常通りである。前駆物質の堆積速度は５ミクロン／分未満、または例えば０．００５ミクロン／分〜１ミクロン／分である。かかる速度は、堆積チャンバの温度、圧力、および流量、または前駆物質に依存する。かかるパラメータは、所望の堆積速度が得られるように、堆積中に調整することができる。例えば、堆積チャンバ温度は１２００℃〜１７００℃の範囲、例えば１２５０℃〜１６００℃の範囲とすることができる。堆積圧力は１００トル〜４００トルまで、または例えば１２５トル〜３５０トルまで、または例えば１５０トル〜２５０トルまでの範囲である。通常の前駆物質の流量を使用し、堆積中に所望の堆積速度が得られるように変化させることができる。
【００２２】
高エネルギアブレーションは、放射エネルギまたは電磁波のビームまたは粒子を使用して、セラミック表面を改変する。放射エネルギアブレーションまたは熱処理は典型的に、通常の真空チャンバ内で行われる。真空はセラミック物品の周囲に徐々に形成される。圧力は１０−４〜１０−１０トル、または例えば１０−６〜１０−８トルの範囲とすることができる。次いでセラミックが１０００℃〜２０００℃、または例えば１２００℃〜１５００℃の温度まで上昇する間、圧力は一定に維持される。セラミック物品は２〜１０時間、または例えば４〜８時間、一定の温度および圧力に維持される。次いでセラミックは徐々に冷却され、大気圧の状態になり、チャンバから取り出される。冷却および圧力減少は５分〜６０分の期間、または例えば１０分〜３０分の期間をかけて行なわれ、セラミックはチャンバ内に放置され、６時間〜４８時間、または例えば１２時間〜２４時間かけて室温まで冷却される。
【００２３】
電磁波または粒子として、陽子、中性子、電子、Ｘ線、レーザ（高強度光放射）、電気アークとしても知られる放電加工（ＥＤＭ）、およびマイクロ波が挙げられるが、それらに限定されない。表面を改変するために使用される装置として一般的に、特定のビームのエネルギを制御してセラミックの表面に集束させるための手段が挙げられる。ビームを制御しかつ集束させるために使用される具体的な手段は、使用される具体的な電磁放射に依存して異なる。かかる装置は当業界でよく知られている。
【００２４】
一般的に、電磁ビームが電子ビーム、イオンビーム、または電気アークによって発生する場合、物品に電流が流れる。電流は５ｍＡ〜１００ｍＡ、または例えば１０ｍＡ〜８０ｍＡの範囲とすることができる。電磁ビームによって送り込まれるエネルギは、セラミックの表面の平均電力である電力密度で定義することができる。平均電力密度は、ビームが向けられる物品の表面の１点で、１０００Ｗ／ｃｍ２〜５０００Ｗ／ｃｍ２、または例えば２０００Ｗ／ｃｍ２〜４０００Ｗ／ｃｍ２の範囲とすることができる。電磁ビームの最高電力密度は、セラミックの表面の１点で、５０００Ｗ／ｃｍ２〜１０，０００Ｗ／ｃｍ２、または例えば５５００Ｗ／ｃｍ２〜８０００Ｗ／ｃｍ２とすることができる。最高電力密度は、所与の電力設定でビームがその最大焦点（つまり最小スポットサイズ）のときのプロセス設定と定義することができる。電磁ビームの滞留時間は０．１ミリ秒〜５ミリ秒、または例えば０．５ミリ秒〜２ミリ秒の範囲とすることができる。
【００２５】
ウェットエッチングをはじめとする化学処理として、酸および塩基を用いてセラミック表面を改変することが挙げられる。かかる酸として、例えば硫酸、硝酸、塩酸、フッ化水素酸、リン酸、およびそれらの組合せをはじめとする酸水溶液が挙げられるが、それらに限定されない。使用される酸の濃度は２０重量％〜８０重量％、または例えば６５重量％〜７０重量％の範囲である。２以上の酸を混合する場合、典型的に各々等量が使用される。エッチングは３０分〜２４０分間、または例えば６０分〜１８０分間行なわれる。エッチングは２０℃〜１００℃、または例えば３０℃〜８５℃の温度で行なわれる。
【００２６】
塩基としては、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化アンモニウム、およびそれらの組合せが挙げられるが、それらに限定されない。塩基の濃縮形態が使用される。典型的に、溶融塩基を用いて物品の表面がエッチングされる。溶融塩基によるエッチングは５００℃〜１０００℃の温度を伴う。
【００２７】
ドライエッチングまたはプラズマエッチングは、セラミックの表面と相互作用してそこから物質を除去する反応性ガス種を励起または解離させるために、プラズマを発生させることを含む。エネルギを低圧ガスに伝達することによって、プラズマ放電が発生する。ドライエッチングは、１０００℃〜５０００℃、または例えば１５００℃〜３０００℃のプラズマ温度で行なうことができる。物品は典型的に１００℃〜５００℃の温度である。エネルギ源として、高周波エネルギ、マイクロ波エネルギ、および磁界が挙げられるが、それらに限定されない。圧力は典型的に１０−３トル〜１０−１０トル、または例えば１０−５トル〜１０−８トルの範囲である。様々な種類のプラズマガスおよび混合物を使用することができる。かかるガスとして、塩素、フッ素、三フッ化窒素、塩化水素、三塩化ホウ素、六フッ化イオウ、過フッ化炭化水素、酸素、ならびに不活性ガス、例えばアルゴン、ネオン、クリプトン、ヘリウム、およびキセノンが挙げられるが、それらに限定されない。エッチング時間は３０秒〜９０分、または例えば６０秒〜６０分、または例えば１２０秒〜３０分の範囲とすることができる。
【００２８】
一般的に、１以上の非不活性ガス、例えば塩素、フッ素、三フッ化窒素、塩化水素、および酸素は、プラズマの１０体積％〜５０体積％、または例えば１５体積％〜２５体積％を構成し、残りは１以上の不活性ガスである。典型的に、エッチングは塩素、酸素、および１以上の不活性ガスの混合物で行なわれる。より典型的には、エッチングはフッ素、酸素、およびアルゴンで行なわれる。ハロゲンガスは１０体積％〜３０体積％を構成し、酸素は１０体積％〜３０体積％を構成し、残りは１以上の不活性ガスである。エッチングは典型的に６０秒〜３時間、または例えば１５分〜２時間，または例えば３０分〜１時間行なわれる。
【００２９】
シリコンカーバイドの表面を改変するために使用される別の化学処理方法は酸化である。シリコンカーバイド物品は、８００℃〜２０００℃または例えば１０００℃〜１５００℃の温度の通常の開放型の炉内に配置される。加熱は１００時間〜４００時間、または例えば１５０時間〜２５０時間続く。プロセスを促進するために、追加酸素を炉内に送り込むことができる。代替的に、該方法は、閉鎖型の炉で酸素を炉内に送り込みながら行なうことができる。閉鎖型の炉における典型的な圧力は、５０トル〜１気圧の範囲である。閉鎖型の炉における酸化は典型的に５時間〜３０時間、または例えば１０時間〜２０時間かかる。
【００３０】
二酸化シリコン層は、物品上で０．１ミクロン〜５ミクロン、または例えば０．３ミクロン〜２ミクロンの厚さの範囲とすることができる。次いで二酸化シリコン層は、濃縮鉱酸溶液を用いて剥離される。好適な酸として、塩酸、硫酸、硝酸、フッ化水素酸、リン酸、およびそれらの混合物が挙げられるが、それらに限定されない。典型的にはフッ化水素酸が使用される。剥離は２０℃〜９０℃の温度で行なわれる。
【００３１】
二酸化シリコンが除去されるときに、二酸化シリコンが覆っている粗い表面フィーチャおよび尖鋭な頂点も除去される。二酸化シリコン層の除去は、所望の表面特徴を有する平滑な表面をもたらす。
【００３２】
ラッピングおよび研磨は、様々なラッピング装置および研磨パッドをはじめとする通常の装置を用いて行なうことができる。ラッピング板を使用する場合、プレートは３００ｍ／分〜３０００ｍ／分または例えば６００ｍ／分〜２５００ｍ／分の表面速度で回転する。ラッピングおよび研磨は、１ｐｓｉ〜１５ｐｓｉの圧力で、または例えば１時間〜１０時間行なわれる。
【００３３】
ラッピングおよび研磨は、スラリ、ペースト、および乾燥粒子を用いて行なうことができる。様々な種類の粒子、並びに様々な粒子サイズを使用することができる。ラッピングおよび研磨は、所望の表面粗さを達成するために、粒子サイズを変えて複数の段階で行なうことができる。
【００３４】
化学機械的研磨は、式ＡＯ・ｘＺ２Ｏ３を（式中、Ａは少なくとも１つの二価陽イオンであり、Ｚは少なくとも１つの三価陽イオンであり、０．０１≦ｘ≦１００である）を有する粒子を用いて行なうことができる。陽イオンとして、マグネシウム、鉄（ＩＩ）、亜鉛、マンガン、ニッケル、カルシウム、およびそれらの混合物が挙げられるが、それらに限定されない。Ｚ陽イオンとして、アルミニウム、鉄（ＩＩＩ）、クロム、チタン、およびそれらの混合物が挙げられるが、それらに限定されない。かかる粒子は５ｍ２／ｇ〜２００ｍ２／ｇの特異的面積（ｓｐｅｃｉｆｉｃ ａｒｅａ）、および５ｎｍ〜５００ｎｍの平均結晶直径、および１０ｎｍ〜５０００ｎｍの平均凝集粒径を有する。ゼータ電位は正、零、または負とすることができる。典型的にスラリのゼータ電位は＋１０ｍＶ以上または−１０ｍＶ以下である。水性スラリは０．１重量％〜１０重量％の量の粒子を含む。粒子以外に、スラリは、酸化剤および還元剤、例えばヒドロキシルアミン化合物、過硫酸アンモニウム、過酸化水素、高分子電解質、および有機酸を含むことができる。キレート剤、並びに界面活性剤、安定剤、懸濁化剤、緩衝剤、および潤滑剤も含めることができる。追加の陽イオン、例えばこれらに限られないがジルコニウム、銅、コバルト、リチウム、および希土類陽イオン、も含めることができる。
【００３５】
使用することができる他の研磨粒子として、ダイアモンド、炭化ホウ素、窒化ホウ素、窒化炭素、シリコンカーバイド、窒化シリコン、およびそれらの混合物が挙げられるが、それらに限定されない。粒子サイズは０．００５ミクロン〜３０ミクロン、または例えば０．０５ミクロン〜２０ミクロン、または例えば０．５ミクロン〜１０ミクロンの範囲とすることができる。ダイアモンドペーストを使用する場合、粒子サイズは２ミクロン以下、典型的には１ミクロン以下の範囲とし得る。かかる研磨粒子はスラリの１重量％〜３０重量％を構成し得る。通常の添加剤、例えばキレート剤、緩衝剤、および界面活性剤は、通常の量においてスラリ中に含み得る。
【００３６】
他の形の研磨処理として、固定研削材研削およびグリット吹付け、例えばサンドブラストが挙げられるが、それらに限定されない。固定研削材研削は典型的に、ダイアモンド、シリコンカーバイド、および９以上のモース硬度を有する他の研削材の使用を包含する。かかる材料の組合せも使用することもできる。研磨材は粒子の形または例えばダイアモンドホイールをはじめとする砥石車の形を取ることができる。砥石車の表面速度は少なくとも１０００ｍ／分、または例えば２０００ｍ／分〜１０，０００ｍ／分である。粒子は１０ｐｓｉ〜１００ｐｓｉ、または例えば２０ｐｓｉ〜８０ｐｓｉの圧力で適用される。通常の研削装置を使用することができる。
【００３７】
グリット吹付けを使用する場合、通常のサンドブラスト装置、粒子ブラスト装置、およびブラストキャビネットを使用することができる。研磨材としてダイアモンド、シリコンカーバイド、窒化シリコン、窒化ホウ素、炭化ホウ素、およびそれらの組合せが挙げられるが、それらに限定されない。研磨材は、１０ｐｓｉ〜５００ｐｓｉ、または例えば２５ｐｓｉ〜１５０ｐｓｉの圧力で物品の表面に適用される。かかる圧力は、所望の表面が得られるまで加えられる。
【００３８】
材料のコーティングを使用して所望の表面粗さをもたらすこともできる。かかるコーティングとして、シリコンカーバイド、シリコン、窒化シリコン、二酸化シリコン、および炭素が挙げられるが、それらに限定されない。かかるコーティングは、ＣＶＤまたはＰＶＤによってセラミック物品の表面上に堆積させることができる。通常の反応物質を使用して、コーティングを形成することができる。堆積温度および圧力は、コーティングの種類に応じて変えることができる。典型的に、炉の温度は１０００℃〜１５００℃、または例えば１２００℃〜１４００℃の範囲とすることができる。炉の圧力は２０トル〜７６０トル、または例えば８０トル〜１２５トルの範囲とすることができる。コーティングの堆積速度は０．０１ミクロン／分〜５ミクロン／分、または例えば０．５ミクロン／分〜３ミクロン／分の範囲とすることができる。コーティングの厚さは０．０１ミクロン〜１０ミクロン、または例えば０．１ミクロン〜５ミクロンの範囲とすることができる。
【００３９】
上述した方法は、スリップが低減され、並びにスティクションとフロートとの間のバランスも改善されるウェハの処理に使用することのできる、シリコンカーバイドウェハ保持物品の形成を可能にするプロセスの典型例である。
【００４０】
任意の種類の半導体ウェハを、該ウェハ保持装置で処理することができる。典型的に、半導体ウェハは、これらに限られないがシリコン、サファイア、ガリウムヒ素、またはシリコンカーバイドをはじめとする材料から構成される。より典型的には、半導体ウェハはシリコンから構成される。１以上のウェハが同時に処理されてもよい。ウェハは、スリップを低減し、かつスティクションとフロートのバランスを取るために、ウェハ保持装置の平滑な表面がウェハの表面の５％〜８０％に、例えばウェハの表面の２０％〜７０％に接触するように、ウェハ保持装置に配置される。さらに、上述した表面パラメータは、スリップの形成を助長するおそれのある尖鋭なフィーチャを提供しない。典型的に、ウェハの裏面はウェハ保持物品（典型的にはサセプタリングである）上に置かれる。ウェハ処理中の高い温度は典型的にウェハの反りを生じさせ、あるいはウェハがウェハ保持物品によって支持されない凸状の裏面を中心付近に形成する。反りの程度はわずか数ミクロンにすぎないが、ウェハが載置されるウェハ保持物品の縁部にウェハが擦り付けられるのに充分な反りがあり、縁が粗いときにはウェハに損傷を引き起こす。かかる損傷は、結晶点欠陥、線状欠陥、および破断になり得る。反りの過程においてウェハの損傷を防止または低減するために、ウェハ保持物品の縁部は０．０５ｍｍ以上の縁部半径を有する。
【００４１】
図１、２、および３は、ある様式のサセプタリングの一例である。図示する通り、サセプタリング１０は、様々な製造工程中に半導体ウェハ１２を支持するために使用される。サセプタ１０は２つの基本的構成要素、つまりリング１４および閉塞物１６から形成される。リング１４は、上面および下面それぞれ１８および２０を有する環状部材である。リングはまた、ウェハショルダ２６および閉塞物ショルダ２８と表わされた、内部側壁２２に形成された２つのショルダをも含む。ウェハショルダ２６は上面１８に通じる一方、閉塞物ショルダ２８はウェハショルダに通じる。座３０および後壁３６は縁部３３でつながる。
【００４２】
ウェハショルダは、リングの縦軸に垂直に延びる平面状の座３０と、縦軸と同軸の管状の後壁３２とを含む。後壁３２は上面１８と交わる。同様に、閉塞物ショルダは座３４と後壁３６とを含み、閉塞物ショルダの後壁３６は座３０と交わって縁部３３を形成する。縁部の外周から４分の１の地点に当たる点「ｑ」から測定した、縁部３３の半径「ｒ」は０．０５ｍｍ以上である。図示する通り、座はウェハおよび閉塞物に対し重力に抗する支持を提供する一方、後壁はウェハおよび閉塞物に対し重力に抗する支持を提供する一方、後壁はウェハまたは閉塞物の側方の移動に抗する支持を提供する。いずれの場合も、後壁の直径はそれぞれウェハまたは閉塞物のそれより大きいので、これらの品目を容易にリングに挿入したりそこから取り外すことができる。さらに、それぞれの座は閉塞物の厚さより大きい距離の間隔を置いているので、図２に示すように、ウェハの底面と閉塞物の頂面との間に空間ができる。
【００４３】
ウェハ保持器は、様々なウェハ処理方法に使用することができる。かかる方法として、バッチ処理チャンバ、例えばウェハの高温アニーリング、高温拡散、窒化物堆積、単一ウェハ処理チャンバ、例えばエピタキシャルシリコン成長、化学蒸着膜成長、ウェハアニーリング、高温拡散、およびプラズマエッチングが挙げられるが、それらに限定されない。
【００４４】
半導体ウェハは、任意の好適なウェハ処理チャンバ内、並びに任意の好適な方法で、ウェハ保持物品において処理される。かかる方法として、アニーリング、拡散および窒化物堆積、エピタキシャル成長、ＣＶＤ膜成長、ならびにプラズマエッチングが挙げられるが、それらに限定されない。かかるプロセスは半導体ウェハの表面を改変して、それらを電子デバイスで使用できるようにする。
【００４５】
アニーリングの例として、断熱加熱、熱流束、および等温加熱が挙げられるが、それらに限定されない。断熱は、パルスエネルギ源（例えばレーザ、イオンビーム、電子ビーム）によって提供されるエネルギの１０〜１００×１０−９秒の非常に短時間の印加を含む。この高強度の短時間のエネルギは、半導体の表面を１〜２ミクロンの深さまで溶融させる。熱流束は、５×１０−６〜２×１０−２秒間のエネルギの印加を含む。熱流束加熱はウェハの表面より下に２ミクロン以上にわたって実質的な温度勾配を発生させるが、ウェハの厚さ全体にわたる均等な加熱に近いものは何ももたらさない。等温加熱は、１〜１００秒間印加されるエネルギを伴い、ウェハの温度を任意の所与の領域でその厚さ全体にわたって均等にする。
【００４６】
アニーリングプロセスは、通常の炉または急速熱アニーリング（ＲＴＡ）システムで行なうことができる。例えばシリコンの急速熱アニーリングは、ウェハが高出力ランプの列によって個別に加熱される数多くの商業的に入手可能なＲＴＡ炉のいずれかで実行することができる。ＲＴＡ炉は、シリコンウェハを数秒で室温から１２００℃に急速に加熱することができる。かかる商業的に入手可能な炉の１つとして、ＡＧ Ａｓｓｏｃｉａｔｅｓ（カリフォルニア州マウンテンビュー）から入手可能な６１０型炉がある。
【００４７】
エピタキシャル層は、当業界でよく知られた多くの異なるプロセスによって半導体ウェハ上に堆積または成長させることができる。典型的に、エピタキシャル層の成長は、化学気相堆積によって達成される。一般に、化学気相堆積は、ＳｉＣｌ４、ＳｉＨＣｌ３、ＳｉＨ２Ｃｌ２、またはＳｉＨ４をはじめとする揮発性反応物質を、水素をはじめとするキャリアガスと共にエピタキシャル反応装置に導入することを含む。プロセス条件は様々であってもよいが、単結晶層の堆積の場合、温度は一般的に１０８０℃〜１１５０℃の範囲である。加えて、堆積が行なわれる環境は典型的に粒子状汚染物質が無い。
【００４８】
半導体ウェハ上の膜の形成は、熱化学気相堆積によって行なうことができる。典型的に、該プロセスは単一ウェハ堆積チャンバ内で実行される。例えば堆積チャンバ内で、ヘキサクロロジシランソースガスは酸化窒素のような酸化ソースガスと混合されて、酸化シリコン膜を形成する。代替的に、ヘキサクロロジシランソースガスはアンモニアのような窒化ソースガスと混合されて、窒化シリコン膜を形成する。代替的に、ヒキサクロロジシランソースガスは亜酸化窒素のような酸化ソースガスおよびアンモニアのような窒化ソースガスと混合されて、酸窒化シリコン膜を形成する。膜は、１０トル〜３５０トルの全圧および５００℃〜８００℃の範囲の温度のチャンバ内で形成される。膜は４５Å／分〜２０００Å／分の堆積速度で形成される。ヘキサクロロジシランを用いて形成される膜は、３００Å未満および１０Åを越える厚さを有することができる。
【００４９】
改変された半導体ウェハは、当業界で知られている任意の好適な方法を用いて、スリップについて測定することができる。スリップの測定は方法によって異なる。当業界で用いられる１つの方法は、入射偏光のウェハ透過後の偏光解消を測定して記録するものである。これは、例えばＳＩＲＤ（商標）走査型赤外偏光解消ツールのような偏光解消撮像装置（ｄｅｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ ｉｍａｇｅｒ）を用いて実行され得る。当業界でスリップを測定する別の方法は、レーザに基づく検査技術である固定ビーム技術（ＳＢＴ）によるものである。これは、例えばＳｕｒｆｓｃａｎ（登録商標）ＳＰ１非パターン化表面検査システムのような表面検査システムを用いることによって行なうことができる。
【００５０】
以下の実施例は本発明をさらに例証するものであって、本発明の範囲を限定することを意図するものではない。
【実施例】
【００５１】
実施例１
通常の研削装置を使用して、ＣＶＤシリコンカーバイドサセプタリングをＲａ＝０．８ミクロンの表面粗さまで機械加工した。表面粗さは、接触表面形状測定装置を用いて測定した。機械加工は、最初に１５０グリットを有するダイアモンドホイールで行い、続いて３２０グリットを有するダイアモンドホイールで行なった。研削は１７５０ｒｐｍの速度で９時間行なった。サセプタの表面の写真を撮影した。図４の上の部分は、サセプタの機械加工された表面の一部分の３０倍の拡大写真を示す。図４は、従来の機械加工によって生じる特徴的な溝および隆条を示す。
【００５２】
次いでサセプタリングは、４ミクロン〜８ミクロンの粒子サイズを有するダイアモンドペーストを用いて、Ｐｅｌｌｏｎ Ｐａｄ（商標）ラッピングパッドを使用してラッピングした。ラッピングは６００ｍ／分の表面速度で２時間行なった。
【００５３】
次いでサセプタの表面の一部分の写真を撮影した。図４の下の部分は、ラッピング後のサセプタの３０倍の拡大写真を示す。通常の機械加工に特徴的な溝および隆条は除去された。より平滑な表面が得られた。
【００５４】
接触表面形状測定装置を用いて表面粗さを測定した。Ｒａ値は０．１ミクロンであることが決定され、かつＲｚ（ｄｉｎ）は１ミクロンであることが決定された。ラッピング方法は、通常の機械加工プロセスより低いＲａ値を有する表面をもたらした。
【００５５】
次いでサセプタリングをウェハボート内に置き、半導体ウェハをサセプタリング内に配置した。次いでウェハボートを通常のＣＶＤ炉内に配置した。炉を１１００℃の温度まで加熱し、エピタキシャル膜形成の場合のように不活性アルゴンおよび水素雰囲気を形成した。ウェハボートをウェハごと炉内で６時間加熱した。次いで炉を室温まで冷却し、ウェハボートをサセプタリングおよびウェハごと炉から取り出した。
【００５６】
Ｓｕｒｆｓｃａｎ（登録商標）ＳＰ１を使用する固定ビーム技術を使用して、スリップを測定した。測定の結果、スリップは無かった。したがって、ラッピング方法はスリップを防止するサセプタをもたらした。
【００５７】
実施例２
実施例１に記載した通りに、通常の研削装置および方法を使用して、ＣＶＤシリコンカーバイドサセプタリングをＲａ＝０．８ミクロンの表面粗さまで機械加工する。表面粗さは、接触表面形状測定装置を用いて測定する。
【００５８】
次いでサセプタリングは、４ミクロン〜８ミクロンの粒子サイズを有するダイアモンドペーストを用いて、Ｐｅｌｌｏｎ Ｐａｄ（商標）ラッピングパッドを使用してラッピングする。ラッピングは１２００ｍ／分の表面速度で２時間行なった。次いでサセプタは、２ミクロン〜４ミクロンの粒子サイズを有するダイアモンドペーストを用いて３時間研磨した。接触表面形状測定装置で測定した場合、Ｒａは０．０５ミクロン未満になると予想され、Ｒｚ（ｄｉｎ）は０．５ミクロン未満になると予想される。
【００５９】
次いでサセプタリングをウェハ保持装置内に配置し、半導体ウェハをサセプタリング内に配置する。次いで装置を、不活性アルゴン雰囲気のＣＶＤ炉内に配置する。炉の温度を室温から１１００℃に上昇させる。装置を炉内で１０時間加熱する。次いで炉を室温まで冷却させる。ウェハ保持装置が室温に達したときに、それを炉から取り出す。シリコンウェハを装置から取り出し、スリップの量を決定する。測定可能なスリップは無いと予想される。
【００６０】
実施例３
実施例１に記載した通り、通常の研削装置を使用して、ＣＶＤシリコンカーバイドサセプタリングをＲａ＝０．８ミクロンの表面粗さまで機械加工する。表面粗さは、接触表面形状測定装置を用いて測定する。
【００６１】
次いでサセプタリングは、４ミクロン〜８ミクロンの粒子サイズを有するダイアモンドペーストを用いて、Ｐｅｌｌｏｎ Ｐａｄ（商標）ラッピングパッドを使用してラッピングする。ラッピングは１５００ｍ／分の表面速度で３時間行なわれる。次いでサセプタは、０．２５ミクロン〜１ミクロンのサイズ範囲を有する粒子のダイアモンドペーストを用いて４時間研磨する。Ｒａは０．００５ミクロンになると予想され、Ｒｚ（ｄｉｎ）は０．０５ミクロンになると予想される。サセプタの縁部半径は０．１ｍｍを越えると予想される。
【００６２】
次いでサセプタリングをウェハボート内に置く。シリコン半導体ウェハをサセプタボート内に配置し、次いでボートを炉内に配置する。炉に不活性雰囲気のアルゴンおよび水素を提供する。炉を１２００℃に加熱し、ボートを１０時間炉内に維持する。炉の温度を室温まで冷却させる。ボートがサセプタリングごと室温に達した後、Ｓｕｒｆｓｃａｎ（登録商標）ＳＰ１を使用して、固定ビーム技術を用いてスリップを測定する。測定可能なスリップは無いと予想される。
【００６３】
実施例４
実施例１と同じ手順に従って、ＣＶＤシリコンカーバイドサセプタリングを機械加工して、Ｒａ＝０．８を達成した。次いでサセプタは、２０％の酸素を含む標準熱開放型炉に配置した。炉の温度を１０００℃に上昇させ、圧力を１気圧に維持した。サセプタを炉内で１２時間加熱して、サセプタの表面に厚さ０．１ミクロンの二酸化シリコン層を生成した。
【００６４】
次いでサセプタをウェハボート内に配置した。半導体ウェハをサセプタ内に配置し、次いでボートを不活性アルゴンおよび水素雰囲気の炉内に配置した。炉を１２００℃に加熱した。ボートを炉内で１０時間加熱した。次いで炉の温度を室温まで冷却させた。ボートがサセプタリングおよびウェハごと室温に達した後、Ｓｕｒｆｓｃａｎ（登録商標）ＳＰ１を使用して、固定ビーム技術によってスリップを測定した。測定可能なスリップは検出されなかった。
【００６５】
実施例５
実施例１に記載した通り、ＣＶＤシリコンカーバイドサセプタリングをＲａ＝０．８まで機械加工した。次いでサセプタリングを標準熱開放型炉内に配置して、リングの表面上に厚さ０．８ミクロンの二酸化シリコンの層を生成した。
【００６６】
開放型炉の温度を１１００℃に２００時間維持して、サセプタリングの表面上に二酸化シリコン層を生成した。次いで炉を周囲温度まで冷却した。サセプタリングが冷却されると、それを１Ｎのフッ化水素酸溶液に３０分間浸漬して、二酸化シリコン層をサセプタから剥離させた。剥離中のフッ化水素酸溶液の温度は３０℃であった。
【００６７】
サセプタの表面粗さを接触表面形状測定装置で測定した。Ｒａは０．１ミクロンであると測定され、Ｒｚは１ミクロンであると測定された。
【００６８】
サセプタリングをウェハボート内に配置し、シリコン半導体ウェハをリング内に配置した。次いでボートを炉内に配置し、１０５０℃の温度に加熱した。ボートをアルゴンおよび水素の雰囲気の炉内に５．５時間放置した。５．５時間後に、炉を室温まで冷却させた。ボートが室温に達すると、それを炉から取り出した。ウェハをボートから取り出し、Ｓｕｒｆｓｃａｎ（登録商標）ＳＰ１非パターン化表面検査システムを用いて、スリップの量を測定した。測定の結果、スリップは無かった。
【００６９】
実施例６
通常の機械加工装置を使用して、焼結シリコンカーバイドサセプタをＲａ＝１ミクロンの表面粗さまで機械加工する。機械加工は、実施例１に記載されたものと同じ方法によって行われる。次いで、研磨パッドおよび０．５ミクロン〜１ミクロンの平均粒子サイズを有するダイアモンド粒子を使用して、サセプタを研磨する。研磨は２４００ｍ／分の表面速度で５時間かけて行なわれる。
【００７０】
サセプタを研磨した後、それを通常の誘導結合プラズマ反応装置内に配置する。プラズマの温度は、エッチング中、１０−５トルの圧力で１４００℃に維持される。塩化水素ガスを１０００ｍｌ／分の速度でチャンバ内に導入する。エッチングは６０秒間行なわれる。Ｒａは０．５ミクロン未満になると予想され、およびＲｚ（ｄｉｎ）は５ミクロン未満になると予想される。縁部の半径は０．５ｍｍになると予想される。表面測定は光学表面形状測定装置により行なわれる。
【００７１】
次いで、シリコンウェハを含むサセプタをシリコンカーバイドウェハボート内に配置する。次いでウェハを、水素雰囲気の炉内で１２００℃で１時間アニールする。次いでウェハを乾燥酸素雰囲気中で１２００℃で１時間アニールする。炉を室温に冷却させる。ウェハが室温に冷却した後、それをサセプタから取り出す。ＳＩＲＤ（商標）またはＳｕｒｆｓｃａｎ（登録商標）ＳＰ１のいずれかによって測定したときに、ウェハにいかなるスリップも現われないものと予想される。
【００７２】
実施例７
通常の研削装置を使用して、焼結シリコンカーバイドサセプタリングをＲａ＝２ミクロンの表面粗さまで機械加工する。研削が、９時間の代わりに６時間行なわれることを除いては、実施例１と同じ方法によって行われる。
【００７３】
サセプタをヘリコンプラズマエッチングリアクタ内に配置する。リアクタの温度は、エッチング中、１０−５トルの圧力で１２００℃に維持される。フッ素ガスの供給源としてフッ化窒素を５００ｍｌ／分の流量でリアクタ内に供給する。エッチングは３０分間行なわれる。次いでリアクタを室温まで冷却させ、サセプタが室温に達したときに、それをチャンバから取り出す。
【００７４】
次いでサセプタの表面を、５０重量％のフッ化水素酸および５０重量％の硝酸を含む鉱酸の混合物で処理する。サセプタを酸混合物の浴に２０秒間浸漬する。溶液の温度は３５℃である。サセプタは０．５ミクロンのＲａおよび３ミクロンのＲｚ（ｄｉｎ）を有すると予想される。縁部半径は０．１ｍｍになると予想される。
【００７５】
シリコンウェハをサセプタ上に配置する。それらをアルゴン雰囲気の炉内に配置し、１４００℃で１０時間加熱する。炉内の温度を室温まで低下させる。サセプタおよびウェハが室温に達したときに、それらを炉から取り出す。ウェハは、Ｓｕｒｆｓｃａｎ（登録商標）ＳＰ１およびＳＩＲＤ（商標）を用いることによって、測定可能なスリップを示さないと予想される。
【００７６】
実施例８
実施例１に記載された同じ方法によってＣＶＤシリコンカーバイドサセプタリングを機械加工する。次いでサセプタリングをヘリコンプラズマリアクタ内に配置する。リアクタに５０ｍｌ／分の流速で水素ガスを加え、塩素ガスを３００ｍｌ／分の速度でリアクタに加える。ネオンガスをチャンバに１００ｍｌ／分の速度で追加して、リアクタ内に不活性雰囲気をもたらす。リアクタ内の温度は１０−８トルの圧力で１５００℃に維持される。エッチングは６０分かけて行なわれる。サセプタは０．５ミクロンのＲａおよび３ミクロンのＲｚ（ｄｉｎ）を有すると予想される。縁部半径は０．２５ｍｍになると予想される。
【００７７】
サセプタをシリコンウェハごと水素雰囲気を有するリアクタ内に配置する。リアクタの温度は１３００℃である。ウェハを３分間処理する。次いでウェハの表面を６５体積％の塩化水素ガスによりエッチングする。リアクタ内の圧力は２トルである。
【００７８】
ウェハをエッチングした後、ジクロロシランおよび水素を反応物質として使用して、ウェハ上にシリコン層を成長させる。反応混合物は６０体積％のジクロロシランおよび４０体積％の水素である。リアクタの温度はシリコン成長中に１０５０℃まで低下する。圧力は２トルに維持される。成長速度は毎分０．２〜０．３ミクロンである。
【００７９】
ウェハが室温まで冷却されたときに、それをリアクタから取り出す。ウェハは、ＳＩＲＤ（商標）またはＳｕｒｆｓｃａｎ（登録商標）ＳＰ１計器を用いて測定可能なスリップ欠陥は示されないと予想される。
【００８０】
実施例９
実施例１に記載されたようにして、ＣＶＤシリコンカーバイドサセプタリングを、Ｒａ＝０．１ミクロンおよびＲｚ（ｄｉｎ）＝１ミクロンの表面粗さまで機械加工し、ラッピングする。次いでシリコンウェハをリング上に配置し、両方を単一ウェハ堆積チャンバ内に配置する。
【００８１】
シリコンウェハ上に膜を形成するための堆積温度は８００℃であり、チャンバ内の圧力は５０トルである。反応物質は５０ｍｌ／分の速度で供給されるアンモニアガス、および６０ｍｌ／分の速度で供給されるヘキサクロロジシランである。膜堆積は毎分０．２〜０．３ミクロンの速度で行なわれる。
【００８２】
窒化シリコン膜がシリコンウェハ上に形成された後、それをチャンバ内で室温まで冷却させる。ＳＩＲＤ（商標）またはＳｕｒｆｓｃａｎ（登録商標）ＳＰ１計器を用いて、ウェハで測定可能なスリップは検出されることはないと予想される。
【００８３】
実施例１０
化学気相堆積されたシリコンカーバイドサセプタリングを、実施例１に記載した通常の研削装置および方法を使用して、Ｒａ＝０．８ミクロンの表面粗さに機械加工した。表面粗さは接触表面形状測定装置を用いて測定した。
【００８４】
次に、４００のメッシュ（グリット）サイズを有するシリコンカーバイド粉末を用いて、サセプタリングをサンドブラストした。シリコンカーバイド粉末は、直径１／８インチのタングステンカーバイドノズルを通して、１００ｐｓｉの圧力で吹き付けた。サセプタリングの表面全体に、表面の全ての機械加工痕が見えなくなり、かつ表面がむらの無い外観を有するようになるまで、サンドブラストを行なった。全てのサンドブラスト作業は完了するまで約３０分かかる。
【００８５】
表面粗さは接触表面形状測定装置を使用して測定し、平均粗さはＲａ＝１．９ミクロンおよびＲｚ（ｄｉｎ）＝７．６ミクロンであった。
【００８６】
次いでサセプタリングをウェハボート内に配置した。シリコンウェハをサセプタリング上に配置し、次いでボートを不活性アルゴンおよび水素雰囲気の炉内に配置した。炉を１２００℃に加熱した。ボートを炉内で１０時間加熱した。次いで、炉の温度を室温まで冷却させた。ボートがサセプタリングおよびウェハごと室温に達した後、スリップを測定した。ＳＩＲＤ（商標）またはＳｕｒｆｓｃａｎ（登録商標）ＳＰ１計器を用いて測定可能なスリップはシリコンウェハ上で検出されなかった。
【００８７】
実施例１１
化学気相堆積されたシリコンカーバイドサセプタリングを、実施例１に記載した通常の研削装置および方法を使用して、Ｒａ＝０．８ミクロンの表面粗さに機械加工した。表面粗さは接触表面形状測定装置を用いて測定した。
【００８８】
次に、４００のメッシュ（グリット）サイズを有するシリコンカーバイド粉末を用いて、サセプタリングをサンドブラストした。シリコンカーバイド粉末は、直径１／８インチのタングステンカーバイドノズルを通して、１００ｐｓｉの圧力で吹き付けた。サセプタリングの表面全体に、表面の全ての機械加工痕が見えなくなり、かつ表面がむらの無い外観を有するようになるまで、サンドブラストを行なった。全てのサンドブラスト作業は完了するまで約３０分かかる。
【００８９】
次に、１０００のメッシュ（グリット）サイズを有するシリコンカーバイド粉末を用いて、サセプタリングをサンドブラストした。シリコンカーバイド粉末は、直径１／８インチのタングステンカーバイドノズルを通して、１２０ｐｓｉの圧力で吹き付けた。サセプタの表面全体を約２０分間サンドブラストした。
【００９０】
表面粗さは接触表面形状測定装置を使用して測定し、平均粗さはＲａ＝１．３ミクロンおよびＲｚ（ｄｉｎ）＝５．５ミクロンであった。
【００９１】
次いでサセプタリングをウェハボート内に配置した。シリコンウェハをサセプタリング上に配置し、次いでボートを不活性アルゴンおよび水素雰囲気の炉内に配置した。炉を１２００℃に加熱した。ボートを炉内で１０時間加熱した。次いで、炉の温度を室温まで冷却させた。ボートがサセプタリングおよびウェハごと室温に達した後、スリップを測定した。ＳＩＲＤ（商標）またはＳｕｒｆｓｃａｎ（登録商標）ＳＰ１計器を用いて測定可能なスリップはシリコンウェハ上で検出されなかった。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】サセプタリングを示す部分切欠き斜視図。
【図２】図２のサセプタおよびウェハの側面断面図。
【図３】サセプタの丸みのある縁部の側面断面図。
【図４】機械加工およびラップ加工されたシリコンカーバイド表面の３０倍の写真。
【符号の説明】
【００９３】
１０ サセプタリング
１２ 半導体ウェハ
１４ リング
１６ 閉塞物
１８ 上面
２０ 下面
２２ 内部側壁
２６ ウェハショルダ
２８ 閉塞物ショルダ
３０ 座
３２ 後壁
３３ 縁部
３４ 座
３６ 後壁
ｒ 縁部３３の半径
ｑ 縁部の外周から４分の１の地点に当たる点
【技術分野】
【０００１】
本発明は、欠陥の少ない半導体ウェハを提供する半導体ウェハ処理を対象とする。さらに詳しくは、本発明は、低減された表面粗さのウェハ保持物品で処理され、欠陥の少ない半導体ウェハを提供する半導体ウェハ処理を対象とする。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウェハの処理に関連する問題の１つは、典型的にウェハがスリップとして知られる欠陥を形成することである。スリップは、単結晶の部分が、結晶面に沿って互いに相互に移動する時に形成される、結晶面に沿った分子の転位である。この移動は、サセプタとウェハとの間の接触が最適に満たない場合に発生することがある。典型的に、スリップは、サセプタ表面と接触するウェハの裏面で発生し、次いで処理続行中にウェハを通して伝搬する。スリップは多くの原因が考えられるが、根本的な問題は、ウェハが表面に配置されるときまたは表面上を移動するときの、高い局所的応力を引き起こす表面の小領域（尖った先）接触である。したがって、尖鋭な物体または突起の無い表面を生成し、かつ丸みのある縁を提供することが重要である。最適とはいえないこの接触は、多くの場合、サセプタを形成するセラミック材の粗い表面トポグラフィに起因する。この移動は、ウェハが膜形成プロセス中に、特にウェハの頂面と底面との間で、および熱がよりすばやく消散する外縁で、不均等に加熱または冷却されるときにも発生することがある。そのときウェハの熱勾配の大きい部分に熱応力が生じ、かかる応力を解放するように結晶の一部が移動するときに、スリップが引き起こされる。スリップ欠陥を有するウェハは、半導体デバイスを製造するために使用されるときに、望ましくない歩留まり損失を導くことがあり得る。
【０００３】
結晶スリップは、ウェハとウェハサセプタとの間の理想的な接触を維持することによって、またはウェハを非常にゆっくりと加熱することによって、またはウェハを現在の通常のウェハより厚く、または直径を小さくすることによって、ある程度低減することができる。しかし、そのような技術は、生産環境で実現しかつ利用することが難しい。
【０００４】
スリップの問題に対処する１つの試みが、Ｃａｒｂｏｎａｒｏらへの米国特許第６，０９９，６５０号に開示されている。Ｃａｒｂｏｎａｒｏは、化学気相堆積反応器内でサセプタに保持されるウェハ上にカバーを設置することによって、スリップの問題に対処する。Ｃａｒｂｏｎａｒｏによると、カバーは、サセプタからウェハへ熱を放射しかつ反射するための熱障壁として働く。これはウェハから熱が放射されることを防止し、ウェハ全体の温度勾配が低減され、それによってエピタキシャル層の形成中および形成後のウェハのスリップが低減または排除されると主張している。カバーはサセプタと同一の形状および直径を有し、厚さ０．６ｃｍ〜２．５４ｃｍのシリコンカーバイドコーティングを有するグラファイトから構成される。厚さを変化させることにより、カバーから放射される熱の量を制御することが可能であると主張している。カバーは、ウェハから０．６ｃｍないし５ｃｍ上に設置される。距離を調整することにより、反射してウェハ上へ戻る熱の量を制御することが可能であると主張している。これは、ウェハの頂面の熱を増大させると考えられる。
【特許文献１】米国特許第６，０９９，６５０号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
スリップに加えて、半導体処理に関連付けられる他の問題として、スティクションおよびフロートが挙げられる。スティクションとは、ウェハがサセプタまたは他のウェハ保持装置に固着することである。スティクションを定量的に測定することは難しいが、ウェハがサセプタから持ち上げられるときに定性的に気付くことができる。ウェハの応力損傷を伴う固着を経験した場合には、スティクションが存在する。応力損傷は、ウェハの結晶点欠陥、線状欠陥、および破断によって観察可能である。フロートは、ウェハがサセプタ表面の幾つかの高い点で支持され、サセプタ表面とウェハとの間に捕獲ガスが通過し、ウェハをサセプタに対して移動させる場合に発生する。理想的には、半導体ウェハ処理中のスティクションおよびフロートは両方とも無く、且つウェハは保持装置に不動に維持される。したがって、上述した問題に対処する改善された方法が必要である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の１つの態様では、ウェハ保持物品の１以上の表面を改変して３ミクロン以下のＲａおよび１５ミクロン以下のＲｚ（ｄｉｎ）の表面を有するウェハ保持物品を提供すること、１以上の半導体ウェハをウェハ保持物品内に配置すること、３ミクロン以下のＲａおよび１５ミクロン以下のＲｚ（ｄｉｎ）の表面を有するウェハ保持物品を１以上の半導体ウェハと共に処理チャンバ内に配置すること、および１以上の半導体ウェハを処理して５０以下のスリップ欠陥を有する改変された半導体ウェハを形成するように１以上の半導体ウェハを改変することを含む方法を提供する。
【０００７】
別の態様では、ウェハ保持物品の１以上の表面を改変して０．０５ｍｍ以上の縁部半径、３ミクロン以下のＲａ、および１５ミクロン以下のＲｚ（ｄｉｎ）を有するウェハ保持物品を提供すること、１以上のウェハを改変されたウェハ保持物品内に配置すること、３ミクロン以下のＲａおよび１５ミクロン以下のＲｚ（ｄｉｎ）を有する改変されたウェハ保持物品を１以上の半導体ウェハと共に処理チャンバ内に配置すること、および１以上の半導体ウェハを処理して１以上の半導体ウェハを改変し、５０以下のスリップ欠陥を有する改変された半導体ウェハを形成することを含む方法を提供する。
【０００８】
さらなる態様では、３ミクロン以下のＲａおよび１５ミクロン以下のＲｚ（ｄｉｎ）を有するウェハ保持物品を提供する。ウェハ保持物品はまた、０．０５ｍｍ以上の縁部半径を有することもできる。
【０００９】
スリップを排除または低減することに加えて、該方法は、スティクションとフロートとの間の不均衡を軽減または解消する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本明細書中で使用される場合、以下の略語は、文脈が他を示していない限り、次の意味を有するものとする：℃＝摂氏度；μｍ＝ミクロン＝マイクロメートル；ｍ＝メートル；ｃｍ＝センチメートル；ｍｍ＝ミリメートル：ｎｍ＝ナノメートル；Ａ＝アンペア；ｍＡ＝ミリアンペア；ＣＶＤ＝化学気相堆積；ＰＶＤ＝物理気相堆積；ｍｌ＝ミリリットル；ｍｉｎ＝分；ｓｅｃ＝秒；ｍｓｅｃ＝ミリ秒；ｈｒ＝時；Ｈｚ＝ヘルツ；ｋＨｚ＝キロヘルツ；Ｗ＝ワット＝１ジュール／秒；ｅｒｇ＝１ダイン・ｃｍ＝１０−７ジュール；ｍＶ＝ミリボルト；１気圧＝７６０トル；１気圧＝１．０１３２５×１０６ダイン／ｃｍ２；ｐｓｉ＝毎平方インチ当たりポンド；１気圧＝１４．７ｐｓｉ；ｒｐｍ＝毎分回転数；Å＝オングストローム＝１×１０−４ミクロン；ＲＭＳ＝二乗平均平方根；ＳＥＭ＝走査型電子顕微鏡。
【００１１】
特に他に断りがない限り、全てのパーセントは重量パーセントである。全ての数値範囲は、そのような数値範囲が合計して１００％になるように制約されることが論理的である場合を除き、境界値を含み、かつ任意の順序で組合せ可能である。
【００１２】
方法は、ウェハ保持物品の１以上の表面を改変して３ミクロン以下のＲａおよび１５ミクロン以下のＲｚ（ｄｉｎ）の表面を有するウェハ保持物品を提供すること、ウェハ保持物品内に１以上の半導体ウェハを配置すること、３ミクロン以下のＲａおよび１５ミクロン以下のＲｚ（ｄｉｎ）の表面を有するウェハ保持物品を１以上の半導体ウェハと共に処理チャンバ内に配置すること、および１以上の半導体ウェハを処理して１以上の半導体ウェハを改変し５０以下のスリップ欠陥を有する改変された半導体ウェハを形成することを含む。
【００１３】
低減されたスリップ欠陥を提供することに加えて、３ミクロン以下のＲａおよび１５ミクロン以下のＲｚ（ｄｉｎ）の表面を有するウェハ保持装置で半導体を処理することで、スティクションとフロートとの間の不均衡が軽減または解消される。
【００１４】
表面の粗さは、表面テクスチャの微細凹凸から成り、ＲａおよびＲｚ（ｄｉｎ）を含む。「Ｒａ」は、特定の評価長さ内で記録された平均線からの輪郭線の（山）高さの偏差の絶対値の算術平均を指す（平均粗さ）。Ｒａは３ミクロン以下、または例えば０．１ミクロン〜０．００１ミクロン、または例えば０．０１ミクロン〜０．００５ミクロンの範囲である。Ｒｚ（ｄｉｎ）値は、測定長さ内の任意の５つの連続するサンプリング長さの最大山谷間高さの平均である。該山谷間距離は、表面フィーチャ（ｆｅａｔｕｒｅ）の高さと該表面中の底または谷との間の距離である。「山」は、所与の、中心線より上にある輪郭線の部分の、最大高さの点である。「谷」は、所与の、中心線より下にある部分若しくは輪郭線の、最大深さの点である。Ｒｚ（ｄｉｎ）は１５ミクロン以下、または例えば１ミクロン〜０．００５ミクロン、または例えば３ミクロン〜０．０５ミクロンの範囲である。
【００１５】
多種多様な方法を使用して、表面の粗さを測定することができる。１つの好適な方法は自己共分散関数である。二次元自己共分散関数は方向および距離の関数であり、ある方向に特定の距離だけ離れた全ての２点対の高さの積の予測値を表わす。換言すると、自己共分散関数は特徴のあるフィーチャ長さ、つまり特定の高さを有する２つの山の間の長さを記述する。表面トポグラフィの決定に対する自己共分散関数の適用についての説明は、Ｋｉｅｌｙらの「Ｑｕａｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｔｏｐｏｇｒａｐｈｉｃ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｂｙ Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｐｒｏｂｅ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ」、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｖａｃｕｕｍ Ｓｃｅｉｎｃｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｂ，ｖｏｌ．１５，ｎｏ．４、１９９７年７月／８月，ｐｐ１４８３−１４９３を参照されたい。粗さパラメータおよびこれらのパラメータの値を決定する方法についてのさらなる説明は、ＡＳＭＥ規格Ｂ４６．１−２００２「Ｓｕｒｆａｃｅ ｔｅｘｔｕｒｅ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ， Ｗａｖｉｎｅｓ ａｎｄ Ｌａｙ）」，Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ（米国機械学会）２００３において提供される。典型的に、表面の特徴の方向性表面トポグラフィ（ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｉｔｙ ｓｕｒｆａｃｅ ｔｏｐｏｇｒａｐｈｙ）は、原子間力分光法（ＡＦＭ）または光学表面形状測定装置を用いて決定される。
【００１６】
ウェハ保持物品はまた、０．０５ｍｍ以上、または例えば０．１ｍｍ〜１ｍｍの縁部半径を有するウェハ支持縁を有することができる。半径は、当業界で使用される従来の方法である、四分円から測定される。表面形状測定装置を使用して半径を測定することができ、あるいは顕微鏡を用いてそれを行なうことができる。０．０５ｍｍ以上の縁部半径もまた、結晶点欠陥、線状欠陥、並びに応力によって生じるウェハの破断を低減または排除する。
【００１７】
ウェハ保持物品は、任意の好適なセラミックを使用して作成することができる。典型的に、ウェハ保持物品を作成するために使用される材料は、シリコンカーバイドである。シリコンカーバイドは多くの異なる方法によって作成することができ、結果的に熱伝導率、電気抵抗、密度、および結晶構造をはじめとする様々な別々の特性を有するシリコンカーバイドがもたらされる。シリコンカーバイドは単結晶または多結晶とすることができる。シリコンカーバイドとしては、これらに限定されないが、化学気相堆積シリコンカーバイド、物理気相堆積シリコンカーバイド、反応結合シリコンカーバイド、焼結シリコンカーバイド、高温圧縮シリコンカーバイド、および発泡シリコンカーバイドが挙げられる。典型的に、シリコンカーバイドはＣＶＤシリコンカーバイド、ＰＶＤシリコンカーバイド、焼結シリコンカーバイド、および高温圧縮シリコンカーバイドから選択される。より典型的には、シリコンカーバイドはＣＶＤシリコンカーバイドおよびＰＶＤシリコンカーバイドから選択される。最も典型的には、シリコンカーバイドはＣＶＤシリコンカーバイドである。ＣＶＤシリコンカーバイドは典型的にβ立方晶シリコンカーバイドである。
【００１８】
所望の表面粗さおよび縁部半径をもたらす方法である限り、任意の好適な方法を用いてセラミック物品の表面を改変することができる。かかる方法としては、機械加工、ラップ加工、研磨、研削、グリット吹付け、二酸化炭素吹付け、酸および塩基によるウェットエッチングまたはプラズマエッチングをはじめとするエッチング、高エネルギアブレーションをはじめとするアブレーション、酸化、放電加工、直接ＣＶＤ、または例えばＣＶＤ、ＰＶＤ、ならびにエネルギアシストＣＶＤおよびＰＶＤによるような物品上のコーティングの形成が挙げられるが、それらに限定されない。かかるコーティングとしては、窒化シリコン、シリコン、シリコンカーバイド、二酸化シリコン、または炭素が挙げられるが、それらに限定されない。所望の表面を提供するために、上記方法の組合せを使用することもできる。典型的に、シリコンカーバイドウェハ保持物品の表面は、ラッピング、研磨、または酸化を用いて平滑化される。より典型的には、シリコンカーバイドウェハ保持物品の表面は、酸化によってシリコンカーバイド上に二酸化シリコン層を形成し、続いて酸で剥離することによって平滑化される。
【００１９】
典型的に、セラミック物品は最初に機械加工される。一般的に、セラミック物品の望ましくない表面フィーチャは、例えばＣＶＤまたはＰＶＤなどによって形成された後、機械加工により肉眼的に除去され、物品はそれらの所望の機能を果たすように成形される。通常の機械加工プロセスを使用することができる。かかるプロセスとしては、研削、ラッピング、ホーニング、超音波加工、水噴流もしくは研磨剤加工、レーザ加工、放電加工、イオンビーム加工、電子ビーム加工、化学加工、および電気化学加工が挙げられるが、それらに限定されない。
【００２０】
所望のＲａおよびＲｚ（ｄｉｎ）並びに所望の縁部半径を提供するために、表面の機械加工および平滑化のプロセスを組み合わせることができる。ウェットエッチング、ラッピング、研磨、研削、放電、レーザアブレーション、電子ビームアブレーション、Ｘ線アブレーション、マイクロ波アブレーション、および放射エネルギアブレーションをはじめとする表面平滑化の方法を機械加工と組み合わせることができる。粗面処理方法を機械加工プロセスと組み合わせる場合、軽微な実験を実行して、所望の物品が得られるように機械加工のプロセスパラメータおよび表面の粗面処理方法を修正することができる。
【００２１】
ＣＶＤは機械加工後に使用される。ＣＶＤによって形成することのできるセラミック材としては、シリコンカーバイド、窒化シリコン、合成ダイアモンド、炭素、ホウ化チタン、炭化チタン、炭化ホウ素、窒化ホウ素、および窒化炭素が挙げられるが、それらに限定されない。通常の堆積チャンバおよび反応前駆物質を使用することができる。堆積プロセスは、例えばアルゴン、ヘリウム、ネオン、クリプトン、キセノン、窒素、およびそれらの混合物をはじめとする不活性雰囲気内で実行される。堆積中のかかる不活性ガスの流量は通常通りである。前駆物質の堆積速度は５ミクロン／分未満、または例えば０．００５ミクロン／分〜１ミクロン／分である。かかる速度は、堆積チャンバの温度、圧力、および流量、または前駆物質に依存する。かかるパラメータは、所望の堆積速度が得られるように、堆積中に調整することができる。例えば、堆積チャンバ温度は１２００℃〜１７００℃の範囲、例えば１２５０℃〜１６００℃の範囲とすることができる。堆積圧力は１００トル〜４００トルまで、または例えば１２５トル〜３５０トルまで、または例えば１５０トル〜２５０トルまでの範囲である。通常の前駆物質の流量を使用し、堆積中に所望の堆積速度が得られるように変化させることができる。
【００２２】
高エネルギアブレーションは、放射エネルギまたは電磁波のビームまたは粒子を使用して、セラミック表面を改変する。放射エネルギアブレーションまたは熱処理は典型的に、通常の真空チャンバ内で行われる。真空はセラミック物品の周囲に徐々に形成される。圧力は１０−４〜１０−１０トル、または例えば１０−６〜１０−８トルの範囲とすることができる。次いでセラミックが１０００℃〜２０００℃、または例えば１２００℃〜１５００℃の温度まで上昇する間、圧力は一定に維持される。セラミック物品は２〜１０時間、または例えば４〜８時間、一定の温度および圧力に維持される。次いでセラミックは徐々に冷却され、大気圧の状態になり、チャンバから取り出される。冷却および圧力減少は５分〜６０分の期間、または例えば１０分〜３０分の期間をかけて行なわれ、セラミックはチャンバ内に放置され、６時間〜４８時間、または例えば１２時間〜２４時間かけて室温まで冷却される。
【００２３】
電磁波または粒子として、陽子、中性子、電子、Ｘ線、レーザ（高強度光放射）、電気アークとしても知られる放電加工（ＥＤＭ）、およびマイクロ波が挙げられるが、それらに限定されない。表面を改変するために使用される装置として一般的に、特定のビームのエネルギを制御してセラミックの表面に集束させるための手段が挙げられる。ビームを制御しかつ集束させるために使用される具体的な手段は、使用される具体的な電磁放射に依存して異なる。かかる装置は当業界でよく知られている。
【００２４】
一般的に、電磁ビームが電子ビーム、イオンビーム、または電気アークによって発生する場合、物品に電流が流れる。電流は５ｍＡ〜１００ｍＡ、または例えば１０ｍＡ〜８０ｍＡの範囲とすることができる。電磁ビームによって送り込まれるエネルギは、セラミックの表面の平均電力である電力密度で定義することができる。平均電力密度は、ビームが向けられる物品の表面の１点で、１０００Ｗ／ｃｍ２〜５０００Ｗ／ｃｍ２、または例えば２０００Ｗ／ｃｍ２〜４０００Ｗ／ｃｍ２の範囲とすることができる。電磁ビームの最高電力密度は、セラミックの表面の１点で、５０００Ｗ／ｃｍ２〜１０，０００Ｗ／ｃｍ２、または例えば５５００Ｗ／ｃｍ２〜８０００Ｗ／ｃｍ２とすることができる。最高電力密度は、所与の電力設定でビームがその最大焦点（つまり最小スポットサイズ）のときのプロセス設定と定義することができる。電磁ビームの滞留時間は０．１ミリ秒〜５ミリ秒、または例えば０．５ミリ秒〜２ミリ秒の範囲とすることができる。
【００２５】
ウェットエッチングをはじめとする化学処理として、酸および塩基を用いてセラミック表面を改変することが挙げられる。かかる酸として、例えば硫酸、硝酸、塩酸、フッ化水素酸、リン酸、およびそれらの組合せをはじめとする酸水溶液が挙げられるが、それらに限定されない。使用される酸の濃度は２０重量％〜８０重量％、または例えば６５重量％〜７０重量％の範囲である。２以上の酸を混合する場合、典型的に各々等量が使用される。エッチングは３０分〜２４０分間、または例えば６０分〜１８０分間行なわれる。エッチングは２０℃〜１００℃、または例えば３０℃〜８５℃の温度で行なわれる。
【００２６】
塩基としては、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化アンモニウム、およびそれらの組合せが挙げられるが、それらに限定されない。塩基の濃縮形態が使用される。典型的に、溶融塩基を用いて物品の表面がエッチングされる。溶融塩基によるエッチングは５００℃〜１０００℃の温度を伴う。
【００２７】
ドライエッチングまたはプラズマエッチングは、セラミックの表面と相互作用してそこから物質を除去する反応性ガス種を励起または解離させるために、プラズマを発生させることを含む。エネルギを低圧ガスに伝達することによって、プラズマ放電が発生する。ドライエッチングは、１０００℃〜５０００℃、または例えば１５００℃〜３０００℃のプラズマ温度で行なうことができる。物品は典型的に１００℃〜５００℃の温度である。エネルギ源として、高周波エネルギ、マイクロ波エネルギ、および磁界が挙げられるが、それらに限定されない。圧力は典型的に１０−３トル〜１０−１０トル、または例えば１０−５トル〜１０−８トルの範囲である。様々な種類のプラズマガスおよび混合物を使用することができる。かかるガスとして、塩素、フッ素、三フッ化窒素、塩化水素、三塩化ホウ素、六フッ化イオウ、過フッ化炭化水素、酸素、ならびに不活性ガス、例えばアルゴン、ネオン、クリプトン、ヘリウム、およびキセノンが挙げられるが、それらに限定されない。エッチング時間は３０秒〜９０分、または例えば６０秒〜６０分、または例えば１２０秒〜３０分の範囲とすることができる。
【００２８】
一般的に、１以上の非不活性ガス、例えば塩素、フッ素、三フッ化窒素、塩化水素、および酸素は、プラズマの１０体積％〜５０体積％、または例えば１５体積％〜２５体積％を構成し、残りは１以上の不活性ガスである。典型的に、エッチングは塩素、酸素、および１以上の不活性ガスの混合物で行なわれる。より典型的には、エッチングはフッ素、酸素、およびアルゴンで行なわれる。ハロゲンガスは１０体積％〜３０体積％を構成し、酸素は１０体積％〜３０体積％を構成し、残りは１以上の不活性ガスである。エッチングは典型的に６０秒〜３時間、または例えば１５分〜２時間，または例えば３０分〜１時間行なわれる。
【００２９】
シリコンカーバイドの表面を改変するために使用される別の化学処理方法は酸化である。シリコンカーバイド物品は、８００℃〜２０００℃または例えば１０００℃〜１５００℃の温度の通常の開放型の炉内に配置される。加熱は１００時間〜４００時間、または例えば１５０時間〜２５０時間続く。プロセスを促進するために、追加酸素を炉内に送り込むことができる。代替的に、該方法は、閉鎖型の炉で酸素を炉内に送り込みながら行なうことができる。閉鎖型の炉における典型的な圧力は、５０トル〜１気圧の範囲である。閉鎖型の炉における酸化は典型的に５時間〜３０時間、または例えば１０時間〜２０時間かかる。
【００３０】
二酸化シリコン層は、物品上で０．１ミクロン〜５ミクロン、または例えば０．３ミクロン〜２ミクロンの厚さの範囲とすることができる。次いで二酸化シリコン層は、濃縮鉱酸溶液を用いて剥離される。好適な酸として、塩酸、硫酸、硝酸、フッ化水素酸、リン酸、およびそれらの混合物が挙げられるが、それらに限定されない。典型的にはフッ化水素酸が使用される。剥離は２０℃〜９０℃の温度で行なわれる。
【００３１】
二酸化シリコンが除去されるときに、二酸化シリコンが覆っている粗い表面フィーチャおよび尖鋭な頂点も除去される。二酸化シリコン層の除去は、所望の表面特徴を有する平滑な表面をもたらす。
【００３２】
ラッピングおよび研磨は、様々なラッピング装置および研磨パッドをはじめとする通常の装置を用いて行なうことができる。ラッピング板を使用する場合、プレートは３００ｍ／分〜３０００ｍ／分または例えば６００ｍ／分〜２５００ｍ／分の表面速度で回転する。ラッピングおよび研磨は、１ｐｓｉ〜１５ｐｓｉの圧力で、または例えば１時間〜１０時間行なわれる。
【００３３】
ラッピングおよび研磨は、スラリ、ペースト、および乾燥粒子を用いて行なうことができる。様々な種類の粒子、並びに様々な粒子サイズを使用することができる。ラッピングおよび研磨は、所望の表面粗さを達成するために、粒子サイズを変えて複数の段階で行なうことができる。
【００３４】
化学機械的研磨は、式ＡＯ・ｘＺ２Ｏ３を（式中、Ａは少なくとも１つの二価陽イオンであり、Ｚは少なくとも１つの三価陽イオンであり、０．０１≦ｘ≦１００である）を有する粒子を用いて行なうことができる。陽イオンとして、マグネシウム、鉄（ＩＩ）、亜鉛、マンガン、ニッケル、カルシウム、およびそれらの混合物が挙げられるが、それらに限定されない。Ｚ陽イオンとして、アルミニウム、鉄（ＩＩＩ）、クロム、チタン、およびそれらの混合物が挙げられるが、それらに限定されない。かかる粒子は５ｍ２／ｇ〜２００ｍ２／ｇの特異的面積（ｓｐｅｃｉｆｉｃ ａｒｅａ）、および５ｎｍ〜５００ｎｍの平均結晶直径、および１０ｎｍ〜５０００ｎｍの平均凝集粒径を有する。ゼータ電位は正、零、または負とすることができる。典型的にスラリのゼータ電位は＋１０ｍＶ以上または−１０ｍＶ以下である。水性スラリは０．１重量％〜１０重量％の量の粒子を含む。粒子以外に、スラリは、酸化剤および還元剤、例えばヒドロキシルアミン化合物、過硫酸アンモニウム、過酸化水素、高分子電解質、および有機酸を含むことができる。キレート剤、並びに界面活性剤、安定剤、懸濁化剤、緩衝剤、および潤滑剤も含めることができる。追加の陽イオン、例えばこれらに限られないがジルコニウム、銅、コバルト、リチウム、および希土類陽イオン、も含めることができる。
【００３５】
使用することができる他の研磨粒子として、ダイアモンド、炭化ホウ素、窒化ホウ素、窒化炭素、シリコンカーバイド、窒化シリコン、およびそれらの混合物が挙げられるが、それらに限定されない。粒子サイズは０．００５ミクロン〜３０ミクロン、または例えば０．０５ミクロン〜２０ミクロン、または例えば０．５ミクロン〜１０ミクロンの範囲とすることができる。ダイアモンドペーストを使用する場合、粒子サイズは２ミクロン以下、典型的には１ミクロン以下の範囲とし得る。かかる研磨粒子はスラリの１重量％〜３０重量％を構成し得る。通常の添加剤、例えばキレート剤、緩衝剤、および界面活性剤は、通常の量においてスラリ中に含み得る。
【００３６】
他の形の研磨処理として、固定研削材研削およびグリット吹付け、例えばサンドブラストが挙げられるが、それらに限定されない。固定研削材研削は典型的に、ダイアモンド、シリコンカーバイド、および９以上のモース硬度を有する他の研削材の使用を包含する。かかる材料の組合せも使用することもできる。研磨材は粒子の形または例えばダイアモンドホイールをはじめとする砥石車の形を取ることができる。砥石車の表面速度は少なくとも１０００ｍ／分、または例えば２０００ｍ／分〜１０，０００ｍ／分である。粒子は１０ｐｓｉ〜１００ｐｓｉ、または例えば２０ｐｓｉ〜８０ｐｓｉの圧力で適用される。通常の研削装置を使用することができる。
【００３７】
グリット吹付けを使用する場合、通常のサンドブラスト装置、粒子ブラスト装置、およびブラストキャビネットを使用することができる。研磨材としてダイアモンド、シリコンカーバイド、窒化シリコン、窒化ホウ素、炭化ホウ素、およびそれらの組合せが挙げられるが、それらに限定されない。研磨材は、１０ｐｓｉ〜５００ｐｓｉ、または例えば２５ｐｓｉ〜１５０ｐｓｉの圧力で物品の表面に適用される。かかる圧力は、所望の表面が得られるまで加えられる。
【００３８】
材料のコーティングを使用して所望の表面粗さをもたらすこともできる。かかるコーティングとして、シリコンカーバイド、シリコン、窒化シリコン、二酸化シリコン、および炭素が挙げられるが、それらに限定されない。かかるコーティングは、ＣＶＤまたはＰＶＤによってセラミック物品の表面上に堆積させることができる。通常の反応物質を使用して、コーティングを形成することができる。堆積温度および圧力は、コーティングの種類に応じて変えることができる。典型的に、炉の温度は１０００℃〜１５００℃、または例えば１２００℃〜１４００℃の範囲とすることができる。炉の圧力は２０トル〜７６０トル、または例えば８０トル〜１２５トルの範囲とすることができる。コーティングの堆積速度は０．０１ミクロン／分〜５ミクロン／分、または例えば０．５ミクロン／分〜３ミクロン／分の範囲とすることができる。コーティングの厚さは０．０１ミクロン〜１０ミクロン、または例えば０．１ミクロン〜５ミクロンの範囲とすることができる。
【００３９】
上述した方法は、スリップが低減され、並びにスティクションとフロートとの間のバランスも改善されるウェハの処理に使用することのできる、シリコンカーバイドウェハ保持物品の形成を可能にするプロセスの典型例である。
【００４０】
任意の種類の半導体ウェハを、該ウェハ保持装置で処理することができる。典型的に、半導体ウェハは、これらに限られないがシリコン、サファイア、ガリウムヒ素、またはシリコンカーバイドをはじめとする材料から構成される。より典型的には、半導体ウェハはシリコンから構成される。１以上のウェハが同時に処理されてもよい。ウェハは、スリップを低減し、かつスティクションとフロートのバランスを取るために、ウェハ保持装置の平滑な表面がウェハの表面の５％〜８０％に、例えばウェハの表面の２０％〜７０％に接触するように、ウェハ保持装置に配置される。さらに、上述した表面パラメータは、スリップの形成を助長するおそれのある尖鋭なフィーチャを提供しない。典型的に、ウェハの裏面はウェハ保持物品（典型的にはサセプタリングである）上に置かれる。ウェハ処理中の高い温度は典型的にウェハの反りを生じさせ、あるいはウェハがウェハ保持物品によって支持されない凸状の裏面を中心付近に形成する。反りの程度はわずか数ミクロンにすぎないが、ウェハが載置されるウェハ保持物品の縁部にウェハが擦り付けられるのに充分な反りがあり、縁が粗いときにはウェハに損傷を引き起こす。かかる損傷は、結晶点欠陥、線状欠陥、および破断になり得る。反りの過程においてウェハの損傷を防止または低減するために、ウェハ保持物品の縁部は０．０５ｍｍ以上の縁部半径を有する。
【００４１】
図１、２、および３は、ある様式のサセプタリングの一例である。図示する通り、サセプタリング１０は、様々な製造工程中に半導体ウェハ１２を支持するために使用される。サセプタ１０は２つの基本的構成要素、つまりリング１４および閉塞物１６から形成される。リング１４は、上面および下面それぞれ１８および２０を有する環状部材である。リングはまた、ウェハショルダ２６および閉塞物ショルダ２８と表わされた、内部側壁２２に形成された２つのショルダをも含む。ウェハショルダ２６は上面１８に通じる一方、閉塞物ショルダ２８はウェハショルダに通じる。座３０および後壁３６は縁部３３でつながる。
【００４２】
ウェハショルダは、リングの縦軸に垂直に延びる平面状の座３０と、縦軸と同軸の管状の後壁３２とを含む。後壁３２は上面１８と交わる。同様に、閉塞物ショルダは座３４と後壁３６とを含み、閉塞物ショルダの後壁３６は座３０と交わって縁部３３を形成する。縁部の外周から４分の１の地点に当たる点「ｑ」から測定した、縁部３３の半径「ｒ」は０．０５ｍｍ以上である。図示する通り、座はウェハおよび閉塞物に対し重力に抗する支持を提供する一方、後壁はウェハおよび閉塞物に対し重力に抗する支持を提供する一方、後壁はウェハまたは閉塞物の側方の移動に抗する支持を提供する。いずれの場合も、後壁の直径はそれぞれウェハまたは閉塞物のそれより大きいので、これらの品目を容易にリングに挿入したりそこから取り外すことができる。さらに、それぞれの座は閉塞物の厚さより大きい距離の間隔を置いているので、図２に示すように、ウェハの底面と閉塞物の頂面との間に空間ができる。
【００４３】
ウェハ保持器は、様々なウェハ処理方法に使用することができる。かかる方法として、バッチ処理チャンバ、例えばウェハの高温アニーリング、高温拡散、窒化物堆積、単一ウェハ処理チャンバ、例えばエピタキシャルシリコン成長、化学蒸着膜成長、ウェハアニーリング、高温拡散、およびプラズマエッチングが挙げられるが、それらに限定されない。
【００４４】
半導体ウェハは、任意の好適なウェハ処理チャンバ内、並びに任意の好適な方法で、ウェハ保持物品において処理される。かかる方法として、アニーリング、拡散および窒化物堆積、エピタキシャル成長、ＣＶＤ膜成長、ならびにプラズマエッチングが挙げられるが、それらに限定されない。かかるプロセスは半導体ウェハの表面を改変して、それらを電子デバイスで使用できるようにする。
【００４５】
アニーリングの例として、断熱加熱、熱流束、および等温加熱が挙げられるが、それらに限定されない。断熱は、パルスエネルギ源（例えばレーザ、イオンビーム、電子ビーム）によって提供されるエネルギの１０〜１００×１０−９秒の非常に短時間の印加を含む。この高強度の短時間のエネルギは、半導体の表面を１〜２ミクロンの深さまで溶融させる。熱流束は、５×１０−６〜２×１０−２秒間のエネルギの印加を含む。熱流束加熱はウェハの表面より下に２ミクロン以上にわたって実質的な温度勾配を発生させるが、ウェハの厚さ全体にわたる均等な加熱に近いものは何ももたらさない。等温加熱は、１〜１００秒間印加されるエネルギを伴い、ウェハの温度を任意の所与の領域でその厚さ全体にわたって均等にする。
【００４６】
アニーリングプロセスは、通常の炉または急速熱アニーリング（ＲＴＡ）システムで行なうことができる。例えばシリコンの急速熱アニーリングは、ウェハが高出力ランプの列によって個別に加熱される数多くの商業的に入手可能なＲＴＡ炉のいずれかで実行することができる。ＲＴＡ炉は、シリコンウェハを数秒で室温から１２００℃に急速に加熱することができる。かかる商業的に入手可能な炉の１つとして、ＡＧ Ａｓｓｏｃｉａｔｅｓ（カリフォルニア州マウンテンビュー）から入手可能な６１０型炉がある。
【００４７】
エピタキシャル層は、当業界でよく知られた多くの異なるプロセスによって半導体ウェハ上に堆積または成長させることができる。典型的に、エピタキシャル層の成長は、化学気相堆積によって達成される。一般に、化学気相堆積は、ＳｉＣｌ４、ＳｉＨＣｌ３、ＳｉＨ２Ｃｌ２、またはＳｉＨ４をはじめとする揮発性反応物質を、水素をはじめとするキャリアガスと共にエピタキシャル反応装置に導入することを含む。プロセス条件は様々であってもよいが、単結晶層の堆積の場合、温度は一般的に１０８０℃〜１１５０℃の範囲である。加えて、堆積が行なわれる環境は典型的に粒子状汚染物質が無い。
【００４８】
半導体ウェハ上の膜の形成は、熱化学気相堆積によって行なうことができる。典型的に、該プロセスは単一ウェハ堆積チャンバ内で実行される。例えば堆積チャンバ内で、ヘキサクロロジシランソースガスは酸化窒素のような酸化ソースガスと混合されて、酸化シリコン膜を形成する。代替的に、ヘキサクロロジシランソースガスはアンモニアのような窒化ソースガスと混合されて、窒化シリコン膜を形成する。代替的に、ヒキサクロロジシランソースガスは亜酸化窒素のような酸化ソースガスおよびアンモニアのような窒化ソースガスと混合されて、酸窒化シリコン膜を形成する。膜は、１０トル〜３５０トルの全圧および５００℃〜８００℃の範囲の温度のチャンバ内で形成される。膜は４５Å／分〜２０００Å／分の堆積速度で形成される。ヘキサクロロジシランを用いて形成される膜は、３００Å未満および１０Åを越える厚さを有することができる。
【００４９】
改変された半導体ウェハは、当業界で知られている任意の好適な方法を用いて、スリップについて測定することができる。スリップの測定は方法によって異なる。当業界で用いられる１つの方法は、入射偏光のウェハ透過後の偏光解消を測定して記録するものである。これは、例えばＳＩＲＤ（商標）走査型赤外偏光解消ツールのような偏光解消撮像装置（ｄｅｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ ｉｍａｇｅｒ）を用いて実行され得る。当業界でスリップを測定する別の方法は、レーザに基づく検査技術である固定ビーム技術（ＳＢＴ）によるものである。これは、例えばＳｕｒｆｓｃａｎ（登録商標）ＳＰ１非パターン化表面検査システムのような表面検査システムを用いることによって行なうことができる。
【００５０】
以下の実施例は本発明をさらに例証するものであって、本発明の範囲を限定することを意図するものではない。
【実施例】
【００５１】
実施例１
通常の研削装置を使用して、ＣＶＤシリコンカーバイドサセプタリングをＲａ＝０．８ミクロンの表面粗さまで機械加工した。表面粗さは、接触表面形状測定装置を用いて測定した。機械加工は、最初に１５０グリットを有するダイアモンドホイールで行い、続いて３２０グリットを有するダイアモンドホイールで行なった。研削は１７５０ｒｐｍの速度で９時間行なった。サセプタの表面の写真を撮影した。図４の上の部分は、サセプタの機械加工された表面の一部分の３０倍の拡大写真を示す。図４は、従来の機械加工によって生じる特徴的な溝および隆条を示す。
【００５２】
次いでサセプタリングは、４ミクロン〜８ミクロンの粒子サイズを有するダイアモンドペーストを用いて、Ｐｅｌｌｏｎ Ｐａｄ（商標）ラッピングパッドを使用してラッピングした。ラッピングは６００ｍ／分の表面速度で２時間行なった。
【００５３】
次いでサセプタの表面の一部分の写真を撮影した。図４の下の部分は、ラッピング後のサセプタの３０倍の拡大写真を示す。通常の機械加工に特徴的な溝および隆条は除去された。より平滑な表面が得られた。
【００５４】
接触表面形状測定装置を用いて表面粗さを測定した。Ｒａ値は０．１ミクロンであることが決定され、かつＲｚ（ｄｉｎ）は１ミクロンであることが決定された。ラッピング方法は、通常の機械加工プロセスより低いＲａ値を有する表面をもたらした。
【００５５】
次いでサセプタリングをウェハボート内に置き、半導体ウェハをサセプタリング内に配置した。次いでウェハボートを通常のＣＶＤ炉内に配置した。炉を１１００℃の温度まで加熱し、エピタキシャル膜形成の場合のように不活性アルゴンおよび水素雰囲気を形成した。ウェハボートをウェハごと炉内で６時間加熱した。次いで炉を室温まで冷却し、ウェハボートをサセプタリングおよびウェハごと炉から取り出した。
【００５６】
Ｓｕｒｆｓｃａｎ（登録商標）ＳＰ１を使用する固定ビーム技術を使用して、スリップを測定した。測定の結果、スリップは無かった。したがって、ラッピング方法はスリップを防止するサセプタをもたらした。
【００５７】
実施例２
実施例１に記載した通りに、通常の研削装置および方法を使用して、ＣＶＤシリコンカーバイドサセプタリングをＲａ＝０．８ミクロンの表面粗さまで機械加工する。表面粗さは、接触表面形状測定装置を用いて測定する。
【００５８】
次いでサセプタリングは、４ミクロン〜８ミクロンの粒子サイズを有するダイアモンドペーストを用いて、Ｐｅｌｌｏｎ Ｐａｄ（商標）ラッピングパッドを使用してラッピングする。ラッピングは１２００ｍ／分の表面速度で２時間行なった。次いでサセプタは、２ミクロン〜４ミクロンの粒子サイズを有するダイアモンドペーストを用いて３時間研磨した。接触表面形状測定装置で測定した場合、Ｒａは０．０５ミクロン未満になると予想され、Ｒｚ（ｄｉｎ）は０．５ミクロン未満になると予想される。
【００５９】
次いでサセプタリングをウェハ保持装置内に配置し、半導体ウェハをサセプタリング内に配置する。次いで装置を、不活性アルゴン雰囲気のＣＶＤ炉内に配置する。炉の温度を室温から１１００℃に上昇させる。装置を炉内で１０時間加熱する。次いで炉を室温まで冷却させる。ウェハ保持装置が室温に達したときに、それを炉から取り出す。シリコンウェハを装置から取り出し、スリップの量を決定する。測定可能なスリップは無いと予想される。
【００６０】
実施例３
実施例１に記載した通り、通常の研削装置を使用して、ＣＶＤシリコンカーバイドサセプタリングをＲａ＝０．８ミクロンの表面粗さまで機械加工する。表面粗さは、接触表面形状測定装置を用いて測定する。
【００６１】
次いでサセプタリングは、４ミクロン〜８ミクロンの粒子サイズを有するダイアモンドペーストを用いて、Ｐｅｌｌｏｎ Ｐａｄ（商標）ラッピングパッドを使用してラッピングする。ラッピングは１５００ｍ／分の表面速度で３時間行なわれる。次いでサセプタは、０．２５ミクロン〜１ミクロンのサイズ範囲を有する粒子のダイアモンドペーストを用いて４時間研磨する。Ｒａは０．００５ミクロンになると予想され、Ｒｚ（ｄｉｎ）は０．０５ミクロンになると予想される。サセプタの縁部半径は０．１ｍｍを越えると予想される。
【００６２】
次いでサセプタリングをウェハボート内に置く。シリコン半導体ウェハをサセプタボート内に配置し、次いでボートを炉内に配置する。炉に不活性雰囲気のアルゴンおよび水素を提供する。炉を１２００℃に加熱し、ボートを１０時間炉内に維持する。炉の温度を室温まで冷却させる。ボートがサセプタリングごと室温に達した後、Ｓｕｒｆｓｃａｎ（登録商標）ＳＰ１を使用して、固定ビーム技術を用いてスリップを測定する。測定可能なスリップは無いと予想される。
【００６３】
実施例４
実施例１と同じ手順に従って、ＣＶＤシリコンカーバイドサセプタリングを機械加工して、Ｒａ＝０．８を達成した。次いでサセプタは、２０％の酸素を含む標準熱開放型炉に配置した。炉の温度を１０００℃に上昇させ、圧力を１気圧に維持した。サセプタを炉内で１２時間加熱して、サセプタの表面に厚さ０．１ミクロンの二酸化シリコン層を生成した。
【００６４】
次いでサセプタをウェハボート内に配置した。半導体ウェハをサセプタ内に配置し、次いでボートを不活性アルゴンおよび水素雰囲気の炉内に配置した。炉を１２００℃に加熱した。ボートを炉内で１０時間加熱した。次いで炉の温度を室温まで冷却させた。ボートがサセプタリングおよびウェハごと室温に達した後、Ｓｕｒｆｓｃａｎ（登録商標）ＳＰ１を使用して、固定ビーム技術によってスリップを測定した。測定可能なスリップは検出されなかった。
【００６５】
実施例５
実施例１に記載した通り、ＣＶＤシリコンカーバイドサセプタリングをＲａ＝０．８まで機械加工した。次いでサセプタリングを標準熱開放型炉内に配置して、リングの表面上に厚さ０．８ミクロンの二酸化シリコンの層を生成した。
【００６６】
開放型炉の温度を１１００℃に２００時間維持して、サセプタリングの表面上に二酸化シリコン層を生成した。次いで炉を周囲温度まで冷却した。サセプタリングが冷却されると、それを１Ｎのフッ化水素酸溶液に３０分間浸漬して、二酸化シリコン層をサセプタから剥離させた。剥離中のフッ化水素酸溶液の温度は３０℃であった。
【００６７】
サセプタの表面粗さを接触表面形状測定装置で測定した。Ｒａは０．１ミクロンであると測定され、Ｒｚは１ミクロンであると測定された。
【００６８】
サセプタリングをウェハボート内に配置し、シリコン半導体ウェハをリング内に配置した。次いでボートを炉内に配置し、１０５０℃の温度に加熱した。ボートをアルゴンおよび水素の雰囲気の炉内に５．５時間放置した。５．５時間後に、炉を室温まで冷却させた。ボートが室温に達すると、それを炉から取り出した。ウェハをボートから取り出し、Ｓｕｒｆｓｃａｎ（登録商標）ＳＰ１非パターン化表面検査システムを用いて、スリップの量を測定した。測定の結果、スリップは無かった。
【００６９】
実施例６
通常の機械加工装置を使用して、焼結シリコンカーバイドサセプタをＲａ＝１ミクロンの表面粗さまで機械加工する。機械加工は、実施例１に記載されたものと同じ方法によって行われる。次いで、研磨パッドおよび０．５ミクロン〜１ミクロンの平均粒子サイズを有するダイアモンド粒子を使用して、サセプタを研磨する。研磨は２４００ｍ／分の表面速度で５時間かけて行なわれる。
【００７０】
サセプタを研磨した後、それを通常の誘導結合プラズマ反応装置内に配置する。プラズマの温度は、エッチング中、１０−５トルの圧力で１４００℃に維持される。塩化水素ガスを１０００ｍｌ／分の速度でチャンバ内に導入する。エッチングは６０秒間行なわれる。Ｒａは０．５ミクロン未満になると予想され、およびＲｚ（ｄｉｎ）は５ミクロン未満になると予想される。縁部の半径は０．５ｍｍになると予想される。表面測定は光学表面形状測定装置により行なわれる。
【００７１】
次いで、シリコンウェハを含むサセプタをシリコンカーバイドウェハボート内に配置する。次いでウェハを、水素雰囲気の炉内で１２００℃で１時間アニールする。次いでウェハを乾燥酸素雰囲気中で１２００℃で１時間アニールする。炉を室温に冷却させる。ウェハが室温に冷却した後、それをサセプタから取り出す。ＳＩＲＤ（商標）またはＳｕｒｆｓｃａｎ（登録商標）ＳＰ１のいずれかによって測定したときに、ウェハにいかなるスリップも現われないものと予想される。
【００７２】
実施例７
通常の研削装置を使用して、焼結シリコンカーバイドサセプタリングをＲａ＝２ミクロンの表面粗さまで機械加工する。研削が、９時間の代わりに６時間行なわれることを除いては、実施例１と同じ方法によって行われる。
【００７３】
サセプタをヘリコンプラズマエッチングリアクタ内に配置する。リアクタの温度は、エッチング中、１０−５トルの圧力で１２００℃に維持される。フッ素ガスの供給源としてフッ化窒素を５００ｍｌ／分の流量でリアクタ内に供給する。エッチングは３０分間行なわれる。次いでリアクタを室温まで冷却させ、サセプタが室温に達したときに、それをチャンバから取り出す。
【００７４】
次いでサセプタの表面を、５０重量％のフッ化水素酸および５０重量％の硝酸を含む鉱酸の混合物で処理する。サセプタを酸混合物の浴に２０秒間浸漬する。溶液の温度は３５℃である。サセプタは０．５ミクロンのＲａおよび３ミクロンのＲｚ（ｄｉｎ）を有すると予想される。縁部半径は０．１ｍｍになると予想される。
【００７５】
シリコンウェハをサセプタ上に配置する。それらをアルゴン雰囲気の炉内に配置し、１４００℃で１０時間加熱する。炉内の温度を室温まで低下させる。サセプタおよびウェハが室温に達したときに、それらを炉から取り出す。ウェハは、Ｓｕｒｆｓｃａｎ（登録商標）ＳＰ１およびＳＩＲＤ（商標）を用いることによって、測定可能なスリップを示さないと予想される。
【００７６】
実施例８
実施例１に記載された同じ方法によってＣＶＤシリコンカーバイドサセプタリングを機械加工する。次いでサセプタリングをヘリコンプラズマリアクタ内に配置する。リアクタに５０ｍｌ／分の流速で水素ガスを加え、塩素ガスを３００ｍｌ／分の速度でリアクタに加える。ネオンガスをチャンバに１００ｍｌ／分の速度で追加して、リアクタ内に不活性雰囲気をもたらす。リアクタ内の温度は１０−８トルの圧力で１５００℃に維持される。エッチングは６０分かけて行なわれる。サセプタは０．５ミクロンのＲａおよび３ミクロンのＲｚ（ｄｉｎ）を有すると予想される。縁部半径は０．２５ｍｍになると予想される。
【００７７】
サセプタをシリコンウェハごと水素雰囲気を有するリアクタ内に配置する。リアクタの温度は１３００℃である。ウェハを３分間処理する。次いでウェハの表面を６５体積％の塩化水素ガスによりエッチングする。リアクタ内の圧力は２トルである。
【００７８】
ウェハをエッチングした後、ジクロロシランおよび水素を反応物質として使用して、ウェハ上にシリコン層を成長させる。反応混合物は６０体積％のジクロロシランおよび４０体積％の水素である。リアクタの温度はシリコン成長中に１０５０℃まで低下する。圧力は２トルに維持される。成長速度は毎分０．２〜０．３ミクロンである。
【００７９】
ウェハが室温まで冷却されたときに、それをリアクタから取り出す。ウェハは、ＳＩＲＤ（商標）またはＳｕｒｆｓｃａｎ（登録商標）ＳＰ１計器を用いて測定可能なスリップ欠陥は示されないと予想される。
【００８０】
実施例９
実施例１に記載されたようにして、ＣＶＤシリコンカーバイドサセプタリングを、Ｒａ＝０．１ミクロンおよびＲｚ（ｄｉｎ）＝１ミクロンの表面粗さまで機械加工し、ラッピングする。次いでシリコンウェハをリング上に配置し、両方を単一ウェハ堆積チャンバ内に配置する。
【００８１】
シリコンウェハ上に膜を形成するための堆積温度は８００℃であり、チャンバ内の圧力は５０トルである。反応物質は５０ｍｌ／分の速度で供給されるアンモニアガス、および６０ｍｌ／分の速度で供給されるヘキサクロロジシランである。膜堆積は毎分０．２〜０．３ミクロンの速度で行なわれる。
【００８２】
窒化シリコン膜がシリコンウェハ上に形成された後、それをチャンバ内で室温まで冷却させる。ＳＩＲＤ（商標）またはＳｕｒｆｓｃａｎ（登録商標）ＳＰ１計器を用いて、ウェハで測定可能なスリップは検出されることはないと予想される。
【００８３】
実施例１０
化学気相堆積されたシリコンカーバイドサセプタリングを、実施例１に記載した通常の研削装置および方法を使用して、Ｒａ＝０．８ミクロンの表面粗さに機械加工した。表面粗さは接触表面形状測定装置を用いて測定した。
【００８４】
次に、４００のメッシュ（グリット）サイズを有するシリコンカーバイド粉末を用いて、サセプタリングをサンドブラストした。シリコンカーバイド粉末は、直径１／８インチのタングステンカーバイドノズルを通して、１００ｐｓｉの圧力で吹き付けた。サセプタリングの表面全体に、表面の全ての機械加工痕が見えなくなり、かつ表面がむらの無い外観を有するようになるまで、サンドブラストを行なった。全てのサンドブラスト作業は完了するまで約３０分かかる。
【００８５】
表面粗さは接触表面形状測定装置を使用して測定し、平均粗さはＲａ＝１．９ミクロンおよびＲｚ（ｄｉｎ）＝７．６ミクロンであった。
【００８６】
次いでサセプタリングをウェハボート内に配置した。シリコンウェハをサセプタリング上に配置し、次いでボートを不活性アルゴンおよび水素雰囲気の炉内に配置した。炉を１２００℃に加熱した。ボートを炉内で１０時間加熱した。次いで、炉の温度を室温まで冷却させた。ボートがサセプタリングおよびウェハごと室温に達した後、スリップを測定した。ＳＩＲＤ（商標）またはＳｕｒｆｓｃａｎ（登録商標）ＳＰ１計器を用いて測定可能なスリップはシリコンウェハ上で検出されなかった。
【００８７】
実施例１１
化学気相堆積されたシリコンカーバイドサセプタリングを、実施例１に記載した通常の研削装置および方法を使用して、Ｒａ＝０．８ミクロンの表面粗さに機械加工した。表面粗さは接触表面形状測定装置を用いて測定した。
【００８８】
次に、４００のメッシュ（グリット）サイズを有するシリコンカーバイド粉末を用いて、サセプタリングをサンドブラストした。シリコンカーバイド粉末は、直径１／８インチのタングステンカーバイドノズルを通して、１００ｐｓｉの圧力で吹き付けた。サセプタリングの表面全体に、表面の全ての機械加工痕が見えなくなり、かつ表面がむらの無い外観を有するようになるまで、サンドブラストを行なった。全てのサンドブラスト作業は完了するまで約３０分かかる。
【００８９】
次に、１０００のメッシュ（グリット）サイズを有するシリコンカーバイド粉末を用いて、サセプタリングをサンドブラストした。シリコンカーバイド粉末は、直径１／８インチのタングステンカーバイドノズルを通して、１２０ｐｓｉの圧力で吹き付けた。サセプタの表面全体を約２０分間サンドブラストした。
【００９０】
表面粗さは接触表面形状測定装置を使用して測定し、平均粗さはＲａ＝１．３ミクロンおよびＲｚ（ｄｉｎ）＝５．５ミクロンであった。
【００９１】
次いでサセプタリングをウェハボート内に配置した。シリコンウェハをサセプタリング上に配置し、次いでボートを不活性アルゴンおよび水素雰囲気の炉内に配置した。炉を１２００℃に加熱した。ボートを炉内で１０時間加熱した。次いで、炉の温度を室温まで冷却させた。ボートがサセプタリングおよびウェハごと室温に達した後、スリップを測定した。ＳＩＲＤ（商標）またはＳｕｒｆｓｃａｎ（登録商標）ＳＰ１計器を用いて測定可能なスリップはシリコンウェハ上で検出されなかった。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】サセプタリングを示す部分切欠き斜視図。
【図２】図２のサセプタおよびウェハの側面断面図。
【図３】サセプタの丸みのある縁部の側面断面図。
【図４】機械加工およびラップ加工されたシリコンカーバイド表面の３０倍の写真。
【符号の説明】
【００９３】
１０ サセプタリング
１２ 半導体ウェハ
１４ リング
１６ 閉塞物
１８ 上面
２０ 下面
２２ 内部側壁
２６ ウェハショルダ
２８ 閉塞物ショルダ
３０ 座
３２ 後壁
３３ 縁部
３４ 座
３６ 後壁
ｒ 縁部３３の半径
ｑ 縁部の外周から４分の１の地点に当たる点
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）ウェハ保持物品の１以上の表面を改変して、３ミクロン以下のＲａおよび１５ミクロン以下のＲｚ（ｄｉｎ）を有するウェハ保持物品を提供すること、
ｂ）１以上の半導体ウェハを前記ウェハ保持物品内に配置すること、
ｃ）前記ウェハ保持物品を１以上の半導体ウェハと共に処理チャンバ内に配置すること、および
ｄ）前記１以上の半導体ウェハを処理して該１以上の半導体ウェハを改変し、５０以下のスリップ欠陥を有する改変された半導体ウェハを形成すること、
を含む方法。
【請求項２】
前記ウェハ保持物品がシリコンカーバイドである、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記シリコンカーバイドがＣＶＤシリコンカーバイド、ＰＶＤシリコンカーバイド、反応結合シリコンカーバイド、焼結シリコンカーバイド、高温圧縮シリコンカーバイド、または発泡シリコンカーバイドから選択される、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
ａ）ウェハ保持物品の表面を改変して、０．０５ｍｍ以上の縁部半径、３ミクロン以下のＲａおよび１５ミクロン以下のＲｚ（ｄｉｎ）を有するウェハ保持物品を提供すること、
ｂ）１以上の半導体ウェハを前記ウェハ保持物品内に配置すること、
ｃ）前記ウェハ保持物品を１以上の半導体ウェハと共に処理チャンバ内に配置すること、および
ｄ）前記１以上の半導体ウェハを処理して該１以上の半導体ウェハを改変し、５０以下のスリップ欠陥を有する改変された半導体ウェハを形成すること、
を含む方法。
【請求項５】
前記ウェハ保持物品が機械加工、ブラスト処理、ラップ加工、研磨、コーティング、エッチング、アブレーション、またはそれらの組合せによって改変される、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記ウェハ保持物品が、ウェハ保持物品上に厚さ０．５ミクロン〜５ミクロンの二酸化シリコン層を形成することによって改変される、請求項４に記載の方法。
【請求項７】
３ミクロン以下のＲａおよび１５ミクロン以下のＲｚ（ｄｉｎ）の表面粗さを含むウェハ保持物品。
【請求項８】
０．０５ｍｍ以上の縁部半径をさらに含む、請求項７に記載のウェハ保持物品。
【請求項９】
表面が０．５ミクロン〜５ミクロンの二酸化シリコンコーティングを有する、請求項７に記載のウェハ保持物品。
【請求項１０】
前記ウェハ保持物品がシリコンカーバイドである、請求項７に記載の方法。
【請求項１】
ａ）ウェハ保持物品の１以上の表面を改変して、３ミクロン以下のＲａおよび１５ミクロン以下のＲｚ（ｄｉｎ）を有するウェハ保持物品を提供すること、
ｂ）１以上の半導体ウェハを前記ウェハ保持物品内に配置すること、
ｃ）前記ウェハ保持物品を１以上の半導体ウェハと共に処理チャンバ内に配置すること、および
ｄ）前記１以上の半導体ウェハを処理して該１以上の半導体ウェハを改変し、５０以下のスリップ欠陥を有する改変された半導体ウェハを形成すること、
を含む方法。
【請求項２】
前記ウェハ保持物品がシリコンカーバイドである、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記シリコンカーバイドがＣＶＤシリコンカーバイド、ＰＶＤシリコンカーバイド、反応結合シリコンカーバイド、焼結シリコンカーバイド、高温圧縮シリコンカーバイド、または発泡シリコンカーバイドから選択される、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
ａ）ウェハ保持物品の表面を改変して、０．０５ｍｍ以上の縁部半径、３ミクロン以下のＲａおよび１５ミクロン以下のＲｚ（ｄｉｎ）を有するウェハ保持物品を提供すること、
ｂ）１以上の半導体ウェハを前記ウェハ保持物品内に配置すること、
ｃ）前記ウェハ保持物品を１以上の半導体ウェハと共に処理チャンバ内に配置すること、および
ｄ）前記１以上の半導体ウェハを処理して該１以上の半導体ウェハを改変し、５０以下のスリップ欠陥を有する改変された半導体ウェハを形成すること、
を含む方法。
【請求項５】
前記ウェハ保持物品が機械加工、ブラスト処理、ラップ加工、研磨、コーティング、エッチング、アブレーション、またはそれらの組合せによって改変される、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記ウェハ保持物品が、ウェハ保持物品上に厚さ０．５ミクロン〜５ミクロンの二酸化シリコン層を形成することによって改変される、請求項４に記載の方法。
【請求項７】
３ミクロン以下のＲａおよび１５ミクロン以下のＲｚ（ｄｉｎ）の表面粗さを含むウェハ保持物品。
【請求項８】
０．０５ｍｍ以上の縁部半径をさらに含む、請求項７に記載のウェハ保持物品。
【請求項９】
表面が０．５ミクロン〜５ミクロンの二酸化シリコンコーティングを有する、請求項７に記載のウェハ保持物品。
【請求項１０】
前記ウェハ保持物品がシリコンカーバイドである、請求項７に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００７−１３４６８８（Ｐ２００７−１３４６８８Ａ）
【公開日】平成１９年５月３１日（２００７．５．３１）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２００６−２７４８３９（Ｐ２００６−２７４８３９）
【出願日】平成１８年１０月６日（２００６．１０．６）
【出願人】（５９１０１６８６２）ローム・アンド・ハース・エレクトロニック・マテリアルズ，エル．エル．シー． (270)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年５月３１日（２００７．５．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２７４８３９（Ｐ２００６−２７４８３９）
【出願日】平成１８年１０月６日（２００６．１０．６）
【出願人】（５９１０１６８６２）ローム・アンド・ハース・エレクトロニック・マテリアルズ，エル．エル．シー． (270)
【Ｆターム（参考）】
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