專利名稱：半導(dǎo)體制造用夾具及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于半導(dǎo)體制造工序中的CVD裝置的夾具及其制造方法。
背景技術(shù)：
在DRAM、MPU等超高集成的半導(dǎo)體器件的制造工序中，在半導(dǎo)體晶片的表面上形成作為柵極絕緣膜或電容器的Si3N4或多晶硅等的薄膜是重要的工序之一。在半導(dǎo)體晶片的表面上形成這樣的被膜時，通常使用低壓CVD裝置來進(jìn)行。該低壓CVD裝置使用以SiC 等為夾具基材的晶舟等各種夾具。例如，作為以SiC為夾具基材的夾具，主要使用使熔融金屬硅(Si)浸滲到在原料 SiC粉末中添加粘結(jié)劑后進(jìn)行成形、煅燒、脫脂而得到的多孔SiC燒成體中以使其空隙完全由Si填充而形成的不透氣性夾具。而且，利用SiC被膜等保護(hù)膜覆蓋該夾具表面，以抑制雜質(zhì)從夾具內(nèi)部擴散到外部。在半導(dǎo)體制造工序中，在這種夾具上裝載半導(dǎo)體晶片，并利用CVD法在晶片表面上形成Si3N4、多晶硅等的薄膜(以下稱為沉積膜)，但此時，沉積膜也不可避免地形成在夾具表面上。表面由SiC被膜等覆蓋的夾具存在沉積膜在較早的階段內(nèi)從夾具表面剝離而產(chǎn)生顆粒等的問題，因此，需要頻繁地利用氫氟酸或氫氟酸-硝酸等對夾具表面進(jìn)行清洗來除去附著在表面上的沉積膜。因此，為了提高半導(dǎo)體的生產(chǎn)效率、提高產(chǎn)品精度，需要使這些沉積膜難以從夾具表面剝離，因而，以往一直在嘗試對夾具表面進(jìn)行粗糙化而提高沉積膜的粘附力。例如，在下述專利文獻(xiàn)I中公開了一種Si浸滲的SiC夾具，其用于半導(dǎo)體制造工序中的低壓CVD裝置，并且覆蓋有利用CVD而形成的SiC被膜，所述SiC夾具的特征在于，該覆蓋的SiC被膜的厚度為20 150 μ m，且SiC被膜的平均表面粗糙度Ra為I. 5 5. O μ m。此外，下述專利文獻(xiàn)2中公開了一種在半導(dǎo)體制造工序中使用的半導(dǎo)體處理用構(gòu)件的基體表面上形成有碳化硅膜或者僅由碳化硅膜構(gòu)成的半導(dǎo)體處理用構(gòu)件，其特征在于，上述碳化硅膜表面的表面粗糙度在采用表面粗糙度測定儀、使盲區(qū)寬度為O. 3μπι且使測定長度為4mm時的波峰計數(shù)(Pc)中為150/cm以上，利用X射線光電子能譜法測得的上述碳化硅膜表面的氟元素量為O. 3原子％以下，有機氮量為O. 7原子％以下，烴成分量為29 原子％以下，且有機CO量為4原子％以下?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)I :日本特開2000-327459號公報專利文獻(xiàn)2 :日本專利第3956291號公報

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的問題
伴隨著近年來半導(dǎo)體器件的圖案形成的微細(xì)化，可能成為產(chǎn)品缺陷的原因的異物 (顆粒)的尺寸也有微細(xì)化的傾向。因此，要求在半導(dǎo)體器件的制造工序中盡量抑制顆粒的產(chǎn)生。然而，即使對表面粗糙度進(jìn)行了規(guī)定，也不能充分確保沉積膜的粘附性，例如，在顆?？刂扑皆O(shè)定為O. I μ m以上時，難以抑制顆粒的產(chǎn)生。因此，本發(fā)明的目的在于提供能夠有效地防止沉積膜從夾具表面剝離的半導(dǎo)體制造用夾具及其制造方法。用于解決問題的手段本發(fā)明提供以下各方式的發(fā)明。[I] 一種半導(dǎo)體制造用夾具，用于半導(dǎo)體制造工序中的CVD裝置，并且具有夾具基材和形成(覆蓋)在夾具基材上的SiC被膜，其中，上述SiC被膜的實際的表面積S2與將上述SiC被膜視為表面沒有凹凸的平滑的被膜而計算出的表觀上的表面積S I的表面積比(表面積S2/表面積SI)為I. 4 3. 2。[2]如[I]所述的半導(dǎo)體制造用夾具，其中，上述SiC被膜的表面由角錐形SiC微晶覆蓋，該SiC微晶的角錐的高度H與角錐的底邊的最小長度L的縱橫比(高度H/底邊的最小長度L)的平均值為O. 5 I. 5。。[3]如[I]或[2]所述的半導(dǎo)體制造用夾具，其中，上述SiC被膜至少含有α型晶體結(jié)構(gòu)，并且在通過X射線衍射測定的峰中，2 Θ =65° 66。的峰強度(1-65° )與2Θ = 59. 5° 60. 5°的范圍內(nèi)的峰強度(1-60° )的比率(1-65° )/(1-60° )為O. I以上，且2 Θ =35° 36。的范圍內(nèi)的峰強度(1-35° )與2Θ =41° 42。的范圍內(nèi)的峰強度(1-41° )及2Θ =65° 66°的峰強度(1-65° )之和的比率{(1-35° )/ [(1-41。) + (1-65° )]}為 50 以上。[4]如[I] [3]中任一項所述的半導(dǎo)體制造用夾具，其中，覆蓋上述SiC被膜的表面的角錐形SiC微晶的底邊的最小長度L平均為O. 5 10. O μ m。[5]如[I] [4]中任一項所述的半導(dǎo)體制造用夾具，其中，上述SiC被膜的厚度為 20 150 μ m。[6]如[I] [5]中任一項所述的半導(dǎo)體制造用夾具，其中，上述SiC被膜的平均表面粗糙度Ra為O. 5 3. O μ m。[7]如[I] [6]中任一項所述的半導(dǎo)體制造用夾具，其中，上述SiC被膜的金屬雜質(zhì)濃度為O. 005 O. 5ppm。[8]如[I] [7]中任一項所述的半導(dǎo)體制造用夾具，其中，上述SiC被膜的異常粒子數(shù)低于I個/cm2。[9]如[I] [8]中任一項所述的半導(dǎo)體制造用夾具，其中，上述夾具基材由Si浸滲的SiC構(gòu)成。[10] 一種半導(dǎo)體制造用夾具的制造方法，用于制造[I] [9]中任一項所述的半導(dǎo)體制造用夾具，其中，
向收容有夾具基材的CVD裝置內(nèi)導(dǎo)入用于形成SiC被膜的原料化合物，在氧氣濃度為IOOOOppm以下的非氧氣氛中，在1100°C 1350°C、0. IkPa 2. 6kPa的條件下形成SiC被膜。在此，1100°C 1350°C的溫度表示CVD裝置的用于形成SiC被膜的CVD腔室內(nèi)的溫度，此外，O. IkPa 2. 6kPa表示反應(yīng)時該腔室內(nèi)的壓力。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體制造用夾具，通過使覆蓋夾具基材表面的SiC被膜的表面積比(表面積S2/表面積SI)為I. 4 3. 2，使在CVD裝置中在裝載于晶舟等夾具中的半導(dǎo)體晶片表面上形成Si3N4、多晶硅等的沉積膜時不可避免地形成在夾具表面的這些沉積膜牢固地粘附在夾具表面上。因此，即使夾具表面的沉積膜的膜厚變厚也不易剝離，從而能夠有效地防止顆粒等的產(chǎn)生。而且，能夠降低用于除去形成在夾具上的沉積膜所需的清洗頻率，因此，能夠提高半導(dǎo)體的生產(chǎn)率。并且，根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體制造用夾具的制造方法，通過向收容有夾具基材的CVD 裝置內(nèi)導(dǎo)入用于形成SiC被膜的原料化合物，在非氧化性氣氛中、在1100°C 1350°C、 O. IkPa 2. 6kPa的條件下形成SiC被膜，能夠制造由SiC被膜覆蓋、且夾具基材與SiC被膜的粘附性良好的半導(dǎo)體制造用夾具，所述SiC被膜的表面露出有使c軸相對于膜表面以預(yù)定比例以上的比例對齊的角錐形SiC微晶、且表面積比為I. 4 3. 2。


圖I是從實施例I的夾具的SiC被膜的膜表面?zhèn)扰臄z的光學(xué)顯微鏡照片。圖2是設(shè)定側(cè)線A-B而截取六角錐形晶體的截面的情況的說明圖。圖3是沿圖I的側(cè)線A-B而得到的膜截面的輪廓。圖4是從比較例I的夾具的SiC被膜的膜表面?zhèn)扰臄z的光學(xué)顯微鏡照片。圖5是沿圖4的側(cè)線A-B而得到的膜截面的輪廓。圖6是從比較例2的夾具的SiC被膜的膜表面?zhèn)扰臄z的異常粒子的光學(xué)顯微鏡照片。
具體實施例方式本發(fā)明的半導(dǎo)體制造用夾具為夾具基材表層由SiC被膜覆蓋、即由SiC被膜形成的夾具。作為夾具基材的材質(zhì)，可列舉燒成SiC、浸滲有Si的SiC(以下稱為Si浸滲的 SiC)、C (碳)、Si (硅)、石英玻璃、氧化鋁等。其中，Si浸滲的SiC致密且純度高，能夠制成透氣性、強度優(yōu)良的夾具，因此優(yōu)選。由上述燒成SiC構(gòu)成的夾具基材例如可以如下制造。S卩，向α型SiC粉末或β 型SiC粉末中加入丙烯酸樹脂水性乳劑或聚乙烯醇等粘結(jié)劑，進(jìn)行冷等靜壓或澆鑄成形而形成成形體，并將其在非氧化性氣氛中進(jìn)行煅燒、脫脂，從而得到夾具基材。此外，由上述Si浸滲的SiC構(gòu)成的夾具基材可以通過例如使熔融金屬Si浸滲到如上得到的SiC燒成體中以使其空隙或毛細(xì)管由Si填充而得到。本發(fā)明的半導(dǎo)體制造用夾具為這些夾具基材的表面由SiC被膜覆蓋而形成的夾具。以下對覆蓋夾具基材的表面的SiC被膜進(jìn)行說明。本發(fā)明的半導(dǎo)體制造用夾具的SiC被膜的實際的表面積S2與將所述SiC被膜視為表面沒有凹凸的平滑的被膜而計算出的表觀上的表面積SI的表面積比(表面積S2/表面積SI)為I. 4 3. 2。本說明書中，“ ”在沒有特別規(guī)定的情況下，以包括其前后所記載的數(shù)值作為下限值及上限值的含義來使用。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過使c軸相對于膜表面以預(yù)定比例以上的比例對齊的角錐形 SiC微晶露出于SiC被膜的表面，能夠使SiC被膜的表面積與以往相比提高，并能夠使表面積比(表面積S2/表面積S I)為I. 4 3. 2。而且,通過使表面積比在上述范圍內(nèi)，與形成在SiC被膜上的沉積膜的粘附性提高，即使夾具表面的沉積膜的膜厚變厚也不易剝離。因此，例如，即使顆粒控制水平為O. Iym以上，也能夠有效地抑制顆粒等的產(chǎn)生。表面積比 (表面積S2/表面積S I)低于I. 4時，不怎么能夠提高與形成在SiC被膜上的沉積膜的粘附性，超過3. 2時，SiC被膜的強度降低而使處理性降低。表面積比優(yōu)選為1.7 3.0，更優(yōu)選為2. O 2. 5。上述表面積比可以如下進(jìn)行測定。即，使用具有共聚焦光學(xué)系統(tǒng)的激光顯微鏡，在 1500倍的倍率下對樣品表面進(jìn)行激光掃描，基于所得到的三維圖像進(jìn)行分析。選擇這樣高的倍率是因為要盡量避免夾具基材和SiC膜的宏觀尺度的波狀起伏(波狀起伏的周期為數(shù)十微米以上)的影響。而且，優(yōu)選選擇除晶粒本身的凹凸之外沒有突起的部位作為視野。此外，所得到的高度數(shù)據(jù)中記載有由晶體的邊緣散射的激光而產(chǎn)生的尖峰狀噪聲，因此，直接進(jìn)行上述表面積S2的計算時，誤差變大。為了減小誤差，利用通常的3像素X3像素的簡單平均進(jìn)行3次光滑化來消除噪聲，然后進(jìn)行表面積S2的計算。作為上述角錐形，特別優(yōu)選六角錐形。然后，用如上計算出的表面積S2除以圖像面積即表觀上的表面積S 1，求出所得到的值作為表面積比。SiC被膜的表面由角錐形SiC微晶覆蓋，該SiC微晶的角錐的高度H與角錐的底邊的最小長度L的縱橫比(高度H/底邊的最小長度L)的平均值優(yōu)選為O. 5 I. 5，更優(yōu)選為 O. 7 I. 3?？v橫比的平均值小于O. 5時，表面積比有變小的傾向，大于I. 5時，SiC被膜的強度降低而容易使處理性降低。SiC微晶的縱橫比可以通過例如改變SiC被膜的晶體結(jié)構(gòu)和SiC微晶的取向性來進(jìn)行控制。要改變SiC膜的晶體結(jié)構(gòu)及SiC微晶的取向性，可以通過控制形成SiC被膜時的成膜條件來進(jìn)行調(diào)節(jié)，具體而言，可以通過控制成膜溫度、成膜壓力、氣體流量、氣體濃度來進(jìn)行調(diào)節(jié)。而且，要提高縱橫比，可以通過增加α型晶體的比率或提高SiC微晶的取向性來實現(xiàn)。例如，要增加α型晶體的比率或提高SiC微晶的取向性，可以通過抑制晶核生成、減慢生長來實現(xiàn)。這可以通過使成膜溫度保持在一定的范圍內(nèi)并降低成膜壓力或者稀釋氣體濃度來實現(xiàn)。SiC微晶的縱橫比(高度H/底邊的最小長度L)及底邊的最小長度L可以利用例如使用共聚焦激光顯微鏡而得到的膜表面的三維形狀數(shù)據(jù)來進(jìn)行測定。以下使用具體例子來進(jìn)行說明。圖I示出了從本發(fā)明的半導(dǎo)體制造用夾具(后述的實施例I的夾具)的SiC被膜的膜表面?zhèn)扰臄z的光學(xué)顯微鏡照片。由圖I可知，該SiC被膜的表面由多個六角錐形晶體 (即α型晶體)覆蓋。接著，在激光顯微鏡的(截面)輪廓測定模式下，設(shè)定側(cè)線A-B以使其通過要測定的角錐形晶體的頂點。此時，如圖2所示，對側(cè)線A-B的方向進(jìn)行調(diào)節(jié)，以使其將相對的兩個錐面分別進(jìn)行兩等分。需要說明的是，圖2示出了截取六角錐形晶體的截面的情況的例子，在其他多角形晶體的情況下，也同樣地設(shè)定側(cè)線A-B來截取截面。圖3示出了沿圖I的側(cè)線A-B而得到的膜截面的輪廓。所關(guān)注的晶體的截面出現(xiàn)在水平坐標(biāo)的2μπι 3.5μπι處。在此，沿錐面劃出輔助線(點線)至偏離輪廓5%的點為止，進(jìn)而以將兩條輔助線的交點處形成的頂角進(jìn)行兩等分的方式劃出基準(zhǔn)線(點劃線)。以通過兩條輔助線中較長的線的下端部的方式，劃出與基準(zhǔn)線垂直的線，將其交點設(shè)為O。測量該垂線上從一個錐面(該輔助線的下端部)至另一個錐面(與另一條輔助線的延長線的交點)的長度(I)。將所關(guān)注的晶體的(I)的最小值作為角錐的底邊的最小長度L。此外， 測量從位置(O)至輔助線的交點的長度(h)，將該(h)作為角錐的高度H。然后，用如上求出的角錐的高度H除以角錐的底邊的最小長度L，將所得到的值作為縱橫比。然后，以上述方式對任意選擇的50個角錐形晶體的最小長度L及縱橫比進(jìn)行測定，將其平均值分別作為最小長度L的平均值、縱橫比的平均值。需要說明的是，同樣的計測可以通過利用機械研磨制作可觀察膜截面的樣品、并利用光學(xué)顯微鏡或掃描電子顯微鏡(SEM)等對其進(jìn)行觀察的方法來代替，但多數(shù)情況下， 未必能形成通過頂點的截面，或者未必形成將相對的錐面進(jìn)行兩等分的截面，因此，容易產(chǎn)生測定誤差。SiC被膜優(yōu)選至少含有α型晶體結(jié)構(gòu)，并且在通過X射線衍射測定的峰中，2 Θ = 65。 66。的峰強度(以下記作峰強度(1-65° ))與2Θ =59.5。 60. 5。的范圍內(nèi)的峰強度(以下記作峰強度(1-60° ))的比率(1-65° )/(1-60° )為O. I以上，2 Θ = 35° 36°的范圍內(nèi)的峰強度(以下記作峰強度(1-35° ))與2Θ =41° 42°的范圍內(nèi)的峰強度(以下記作峰強度(1-41° ))及峰強度(1-65° )之和的比率{(1-35° )/ [(1-41。) + (1-65° )]}為 50 以上。X射線衍射圖樣根據(jù)構(gòu)成晶體的原子的排列方式、晶粒的尺寸、晶粒的取向等而發(fā)生各種變化，但觀測到X射線衍射峰的角度(衍射角)僅由原子排列(晶格的種類和尺寸) 唯一地決定。因此，對于原子排列相似的晶體而言，多數(shù)情況下在大致相同的衍射角處出現(xiàn)強度峰。例如，如表I所示，在以往的成膜條件下得到的無取向性SiC膜的晶體結(jié)構(gòu)中出現(xiàn) α型(TK方晶及菱方晶(菱面體晶)4H、6H、51R等)及β型(立方晶3C)多種晶體，但這些晶體僅僅是原子層的層疊的順序不同而基本的原子排列相似，因此，在相同的角度處出現(xiàn)強衍射線的峰。表I
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體制造用夾具，用于半導(dǎo)體制造工序中的CVD裝置，并且具有夾具基材和形成在夾具基材上的SiC被膜，其中，所述SiC被膜的實際的表面積S2與將所述SiC被膜視為表面沒有凹凸的平滑的被膜而計算出的表觀上的表面積SI的表面積比(表面積S2/表面積SI)為I. 4 3. 2。
2.如權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體制造用夾具，其中，所述SiC被膜的表面由角錐形SiC微晶覆蓋，所述SiC微晶的角錐的高度H與角錐的底邊的最小長度L的縱橫比(高度H/底邊的最小長度L)的平均值為O. 5 I. 5。
3.如權(quán)利要求I或2所述的半導(dǎo)體制造用夾具，其中，所述SiC被膜至少含有α型晶體結(jié)構(gòu)，并且在通過X射線衍射測定的峰中，2 Θ =65° 66。的峰強度(1-65° )與2Θ = 59. 5° 60. 5°的范圍內(nèi)的峰強度 (1-60° )的比率(1-65° )/(1-60° )為 O. I 以上，2 Θ =35。 36。的范圍內(nèi)的峰強度(1-35° )與2Θ =41。 42。的范圍內(nèi)的峰強度(1-41° )及2Θ =65° 66°的峰強度(1-65° )之和的比率{(1-35° )/ [(1-41。) + (1-65° )]}為 50 以上。
4.如權(quán)利要求I 3中任一項所述的半導(dǎo)體制造用夾具，其中，覆蓋所述SiC被膜的表面的角錐形SiC微晶的底邊的最小長度L平均為O. 5 10. O μ m。
5.如權(quán)利要求I 4中任一項所述的半導(dǎo)體制造用夾具，其中，所述SiC被膜的厚度為 20 150 μ m。
6.如權(quán)利要求I 5中任一項所述的半導(dǎo)體制造用夾具，其中，所述SiC被膜的平均表面粗糙度Ra為O. 5 3. O μ m。
7.如權(quán)利要求I 6中任一項所述的半導(dǎo)體制造用夾具，其中，所述SiC被膜的金屬雜質(zhì)濃度為O. 005 O. 5ppm。
8.如權(quán)利要求I 7中任一項所述的半導(dǎo)體制造用夾具，其中，所述SiC被膜的異常粒子數(shù)低于I個/cm2。
9.如權(quán)利要求I 8中任一項所述的半導(dǎo)體制造用夾具，其中，所述夾具基材由Si浸滲的SiC構(gòu)成。
10.一種半導(dǎo)體制造用夾具的制造方法，用于制造權(quán)利要求I 9中任一項所述的半導(dǎo)體制造用夾具，其中，向收容有夾具基材的CVD裝置內(nèi)導(dǎo)入用于形成SiC被膜的原料化合物，在氧氣濃度為 IOOOOppm以下的非氧氣氛中，在1100°C 1350°C、0. IkPa 2. 6kPa的條件下形成SiC被膜。
全文摘要
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造用夾具及該半導(dǎo)體制造用夾具的制造方法，所述半導(dǎo)體制造用夾具用于半導(dǎo)體制造工序中的CVD裝置，并且由夾具基材和形成在夾具基材上的SiC被膜構(gòu)成，其中，所述SiC被膜的實際的表面積S2與將所述SiC被膜視為表面沒有凹凸的平滑的被膜而計算出的表觀上的表面積S1的表面積比(表面積S2/表面積S1)為1.4～3.2。
文檔編號H01L21/31GK102598226SQ20108004665
公開日2012年7月18日 申請日期2010年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月14日
發(fā)明者川口將德, 橋本篤人, 深澤寧司, 紙透洋一, 近藤新二 申請人:旭硝子株式會社