专利名称：半导体晶片用热处理夹具的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种纵型热处理炉的热处理板中采用的热处理夹具，更详细来说，涉及一种在以高温对大直径的半导体晶片进行热处理时，能够降低作为结晶缺陷产生的划伤(slip)的半导体晶片用热处理夹具。
背景技术：
由LSI器件制作流程处理的半导体晶片，由在氧化、扩散以及成膜等工序中，反复进行高温热处理而制作。其热处理时，若在半导体晶片的一个面内，产生不均等的温度分布，则随之半导体晶片中也会产生热应力。
另一方面，根据半导体晶片的支撑方法，会产生因晶片重量引发产生的应力(以下仅称作“自重应力”)。以往的热处理用板中，在作为仅支撑硅晶片的外围部的方式的情况下，若对直径300mm的半导体晶片进行热处理则自重应力的影响非常显著，使用非常困难。
另外可知，上述的热应力或自重应力在热处理中会对半导体晶片内引起称作划伤(slip)的结晶缺陷。划伤成为LSI器件的泄漏电流增加或半导体晶片平坦性劣化的原因。要确保半导体晶片的品质特性，为了降低划伤的产生，较重要的是使这些热应力或自重应力变小。
在半导体晶片的热处理时，纵型热处理炉由于可使设置空间变小，适于对大口径的半导体晶片进行大量的热处理，因此被采用作为在半导体晶片的各种热处理中使用的装置。
图1为表示在纵型热处理炉中使用的半导体晶片用热处理板的构成例的图。热处理板1由3根以上的支柱3和该对该支柱3由上下位置固定的上部端板5、以及下部端板6构成，并设置开口部2。在上述支柱3上排列设置晶片支撑部4，从开口部2一侧将半导体晶片载置在晶片支撑部4上之后，插入纵型热处理炉进行给定的热处理。
如图1所示，由于热处理板1由间隔配置的上下一对端板5、6，和将两者联结的多根支柱3构成，因此需要将半导体晶片载置在晶片支撑部4上，并且设置用于取出的开口部2。
因此，通常为了在开口部2一侧设置的2根支柱3，容易载置或者取出半导体晶片，因此以与半导体晶片的直径相当的程度间隔配置。
在小口径的半导体晶片的热处理时，采用上述图1所示的热处理板1，由3点或者4点程度的多个点对晶片背面的外围部进行支撑的方式已被广泛使用。
然而，若随着近年来半导体晶片的大口径化，使随之产生的自重应力大幅增大了，则在采用如上述图1所示的热处理板1由3点或者4点程度对晶片背面的外围部进行支撑的方式中，与在支撑位置的自重应力的增大配合，会显著促使自重应力的不均匀分布，并产生划伤。
因此，最近为了降低随着半导体晶片的大口径化产生的划伤，公开了一种由多个点支撑半导体晶片的背面内部的夹具，以及通过与半导体以环形状接触或者面接触而支撑的夹具构造。
例如，在特开平10-270369号公报中，公开了一种在环形状(马蹄形)支撑夹具的表面设置与外围或者内围可连通的凹部，或者形成多个贯通孔的晶片支撑夹具。根据该支撑夹具，在移动晶片时，在支撑夹具的外围部存在的气体被吸收，通过多个凹部或者贯通孔使在晶片和支撑夹具的接触部分有气体流通，不会使晶片粘在支撑夹具上。
并且，特开平11-3865号公报中，公开了一种由2根呈1对的横梁以所需的间隔设置1组或者多组在支柱的长度方向上水平保持多个的晶片载入用板。然后，通过调整该2根横梁的间隔，从而极力抑制晶片的折弯，防止划伤。
还有，在特开平10-321543号公报中，公开了一种为了防止硅晶片和圆盘形状或马蹄形状的晶片支撑体(热处理夹具)的粘合，而对表面粗糙度进行规定的晶片支撑体。
然而，按照所公开的支撑夹具那样，通过使用对与晶片的接触方式进行变更的热处理夹具，从而产生新的问题。即，由于半导体晶片的背面和支撑夹具接触，各自的变形被限制，给半导体晶片新附加超过热应力或者自重应力那样的较大应力，并由这个原因导致产生划伤。
新的产生划伤的要素，是由于热处理夹具本身的加工精度引起的，尤其，较大程度依赖于在半导体晶片的背面和支撑夹具接触的区域的表面平坦度和表面粗糙度。
然而，在上述特开平10-270369号公报、特开平11-3865号公报以及特开平10-321543号公报中公开的支撑夹具中，虽然有关于一部分的表面粗糙度的记载，但并没有关于与划伤降低的关系的说明，并且没有与支撑夹具等的平坦度相关的记载。
另一方面，在特开2003-197722号公报中，公开一种对表面粗糙度以及平面度进行规定，且其形状为具有在晶片保持面以同心圆状形成的多个贯通孔并对在晶片保持面的贯通孔的总面积进行规定的环形状(含马蹄形状)的热处理用夹具。并且，该公报中，优选表面粗糙度Ra为0.1～0.7μm，平面度为50μm。
然而，在假定以直径300mm的半导体晶片为对象的热处理用夹具的情况下，若要确保保持该晶片的区域其所有平面度都在50μm以下，则需要高精度的加工，不仅增大制作成本，且在加工精度方面现实的制作条件不可能实现。
如前述，在随着半导体晶片的大直径化而开发的支撑晶片背面内部的构造的夹具中，产生出现新的划伤的因素，其较大程度依赖于在所接触区域的平坦度和表面粗糙度。
还有，根据本发明者的研究明白，即使在对平坦度或表面粗糙度以给定条件进行管理的情况下，热处理夹具的表面也未必是平坦的，还会在表面存在因起伏或表面粗糙度产生的凹凸，产生因给其中一部分的凸部施加的自重应力而引起的划伤。
发明内容
本发明，就是以这样的研究结果为前提，其目的在于提供一种热处理夹具，用于解决以往的热处理夹具所包含的问题点，改善热处理夹具在与半导体晶片的背面接触的区域的平坦度以及表面粗糙度，进一步限制因表面起伏或表面粗糙度引起的凸部，有效地降低划伤的产生。
本发明者，为了解决上述问题点，采用纵型热处理炉的热处理板进行各种热处理，关于热处理夹具中的平坦度、表面粗糙度、以及夹具表面的局部凹凸的各种研究结果，可得到下述(a)～(d)的见解。
(a)通过对热处理夹具的厚度进行规定，从而改善热处理夹具的翘曲引起的平坦度，同时防止因自重应力产生的热处理夹具的折弯，并且防止随着表面加工产生的畸变。
但是，需要注意的是，若热处理夹具变厚，则夹具的热容量变大热处理炉内的升·降温特性劣化，并且因半导体晶片投入件数的减少使生产性降低。
(b)通过对热处理夹具中的平坦度进行规定，对表面粗糙度进行适当调整，从而通过改善半导体晶片和热处理夹具的接触状况，而防止两者的粘合。
(c)通过在热处理夹具对半导体晶片进行接触保持的区域，附加多个凸部区域，从而能够缓和自重应力和热应力。
(d)通过对热处理夹具的表面进行SiC涂敷，即使在热处理时采用氧化气氛在半导体晶片的表面生长氧化保护膜的情况下，也能够防止生长的氧化保护膜与热处理夹具的表面黏着。
本发明，为基于上述见解完成的，以下的(1)～(5)的半导体晶片用热处理夹具为要旨。
(1)一种半导体晶片用热处理夹具，为在其上面搭载半导体晶片进行热处理的圆盘形状的热处理夹具，其特征在于，圆盘形状的直径为所搭载的半导体晶片直径的60％以上，其厚度为1.0mm以上、10mm以下，与上述半导体晶片接触的面的表面粗糙度(Ra值)为0.1μm以上、100μm以下，其平坦度，在同心圆方向的平坦度为0.1mm以上，且直径方向的平坦度为0.2mm以下(以下称作“第1热处理夹具”)。
(2)一种半导体晶片用热处理夹具，为在其上面搭载半导体晶片进行热处理的圆盘形状的、热处理夹具，其特征在于，圆盘形状的直径为所搭载的半导体晶片直径的60％以上，其厚度为1.0mm以上、10mm以下，与上述半导体晶片接触的面的表面粗糙度(Ra值)为0.1μm以上、100μm以下，将与上述半导体晶片接触的表面分割成多个区域，对每个区域的最大高度进行测定，各个区域的最大高度与根据上述测定值求出的假想平均值之间的差为50μm以下(以下称作“第2热处理夹具”)。
(3)上述“第1、第2热处理夹具”中，优选与半导体晶片接触的面的直径为该半导体晶片直径的60％以上。还有，优选与半导体晶片接触的面为环形状，其外径为半导体晶片直径的60％以上。
任何一种构成，在对大口径的半导体晶片进行保持的情况下，都能够降低半导体晶片与热处理夹具的接触面积，都能够防止因夹具和晶片的黏着引起的划伤。
(4)在上述的“第1热处理夹具”中，可在与半导体晶片接触的一面设置多个凸部区域，相对晶片中心为点对称配置。
这种情况下，优选多个凸部区域的平面形状为圆形，其直径为5.0mm以上，30.0mm以下。
(5)上述“第1、第2热处理夹具”中，其基材材料可由硅浸渍碳化硅、碳化硅、多孔碳化硅、石英、硅、石墨、格拉泽碳中的任一种构成。
这种情况下，可对上述基材材料进行膜厚10μm以上、150μm以下的碳化硅(SiC)的涂敷。
并且，在没有SiC涂层的情况下，可根据气相生长法，使多结晶Si膜或Si3N4膜，或者SiO2膜堆积0.2μm至50μm程度。
图1表示纵型热处理炉中采用的半导体晶片用的热处理夹具的构成例的图。
图2为说明本发明的热处理夹具的构成例的图，(a)表示俯视图，(b)表示正面剖视图，(c)以及(d)表示在热处理夹具中设置圆锥状以及球状锪孔的正面剖视图，还有(e)表示将热处理夹具设置为环形状的正面剖视图。
图3为说明本发明的热处理夹具的其它构成例的剖视图。
图4为说明本发明中规定的同心圆方向的平坦度以及直径方向的平坦度的图。
图5为说明本发明的与半导体晶片接触的面为环形状的热处理夹具的构成的图，(a)表示俯视图，(b)表示正面剖视图。。
图6为说明本发明的具有多个凸部区域的热处理夹具的构成的图，(a)表示热处理夹具的俯视图，(b)表示搭载半导体晶片的X-X视野的正面剖视图。
图7为说明在热处理夹具的表面设置凸部区域的顺序的图，(a)～(d)表示其顺序。
图8为说明对本发明的第2热处理夹具中规定的在多点平面度测定中各个区域的最大高度与根据测定值求出的假想平均值面的差值进行管理的方法的图。
具体实施例方式
将本发明的纵型热处理炉中载置的半导体晶片用热处理夹具的实施方式，划分为“第1热处理夹具”以及“第2热处理夹具”采用附图进行具体说明。本发明的构成，并不仅限于以下说明的具体例。
1、第1热处理夹具1-1、第1热处理夹具的构成本发明的第1热处理夹具中，其特征在于，圆盘形状的直径为所搭载的半导体晶片的直径的60％以上，其厚度为1.0mm以上，10mm以下，与上述半导体晶片接触的面的表面粗糙度(Ra值)为0.1μm以上，100μm以下，其平坦度是，在同心圆方向的平坦度为0.1mm以下，且在直径方向的平坦度为0.2mm以下。
图2为说明本发明的热处理夹具的构成例的图，(a)表示俯视图，(b)表示正面剖视图，(c)以及(d)表示在热处理夹具中设置圆锥状以及球状锪孔的正面剖视图，还有(e)表示将热处理夹具设置为环形状的正面剖视图。
图2所示的构成中，搭载晶片10的热处理夹具11为由外径D和厚度t组成的圆盘形状，其外径D由比晶片10的直径大。
还有，图2(c)～(e)为作为热处理夹具11的其它构成剖视图一例，分别表示给热处理夹具11的中央部施以圆锥状的锪孔，给热处理夹具11的中央部施以球状锪孔，以及将热处理夹具11设置为环形状。
图3为说明本发明的热处理夹具的其它构成例的图。图3所示的构成中，搭载晶片10的热处理夹具11，由外径D和厚度t组成的圆板形状构成，与晶片10接触的面的直径为Da，直径Da比晶片10的直径小。
这是为了，如前述，在对大直径的半导体晶片进行保持的情况下，能够降低半导体晶片10和热处理夹具11的接触面积，能够防止因热处理夹具和晶片之间的黏着产生的划伤。
第1热处理夹具中，规定其厚度t为1.0mm以上，10mm以下。通常热处理夹具中通过确保其厚度，从而能够提高平坦度。因此，通过使其厚度为1.0mm以上，从而消除热处理夹具的翘曲或表面加工时的畸变，改善平坦度。
另一方面，若其厚度超过10mm，则由于热处理夹具的热容量增大，使热处理炉内的升温·降温特性劣化，投入件数减少且生产性降低，因此令上限为10mm。实际操作业务中，为了在热处理炉内搭载数十件的热处理夹具，优选其厚度为1.5mm以上，5.0mm以下。
第1热处理夹具中，令与半导体晶片接触的面的表面粗糙度为0.1μm以上100μm以下。本发明中规定的表面粗糙度，以JISB 0601所规定的中心线平均粗糙度(Ra值)表示。
在表面粗糙度不足0.1μm的情况下，需要根据采用硅石颗粒或碳化硅颗粒的喷沙(blast)处理的方法、或者导入利用机械加工装置或者车床等的工具印记(tool mark)的方法，使表面在某种程度上变粗，最终使表面粗糙度(Ra值)在规定值以上。
在进行喷沙处理的情况下，若表面粗糙度(Ra值)变大则恐怕会使热处理夹具破损，因此令表面粗糙度(Ra值)的上限为100μm。
另一方面，在导入工具印记的情况下，可使表面粗糙度(Ra值)的上限值在夹具厚度的1/3以内，但考虑给加工装置的负载或生产性的降低，令其上限为100μm。本发明中，优选表面粗糙度(Ra值)的上限为50μm，进一步优选在1μm以上、5μm以下的范围内。
进而，在第1热处理夹具中，使同心圆方向的平坦度为0.1mm以下，并且直径方向的平坦度为0.2mm以下。本发明中，采用按JISB 0610规定的平坦度。
图4为说明本发明中规定的同心圆方向的平坦度以及直径方向的平坦度。如图4所示，在同心圆方向的平坦度，可通过相对热处理夹具11的中心11a在同心圆方向(箭头13)的多点测定而得到。并且，直径方向的平坦度，可通过以中心11a为起点的放射状方向(箭头14)多点测定而得到。
若同心圆方向的平坦度超过0.1mm，则在同心圆内由3点保持晶片的可能性较大，在该保持点因晶片自重负载容易产生划伤。因此，若要确保在通信圆内由多个点保持晶片，则令同心圆方向的平坦度为0.1mm以下，优选在0.05mm以下。
在热处理夹具中设置凸部区域的构成的情况下，晶片接触被保持在其中央附近，使得从该接触位置容易产生划伤。这种情况下，为了消除上述问题，优选将热处理夹具设置为环形状，或者在其表面的中央附近设置凹型形状。
在热处理夹具设置为环形状或者凹型形状的情况下，优选环形状的外形或者凹型形状的锪孔内径为晶片直径的60％以上、85％以下。
通过这样的构成，晶片在其直径的60％～85％的范围内被保持，同时由于使同心圆方向的平坦度为0.1mm以下，因此可在同心圆内由多点保持，能够降低产生划伤。
另一方面，令热处理夹具的直径方向的平坦度为0.2mm。若直径方向的平坦度超过0.2mm，则恐怕会在特定的同心圆附近呈线接触，容易产生划伤。本发明中，优选直径方向的平坦度为0.1mm以下。
除上述热处理夹具的形状之外，在没有构成凸部区域的情况下，在晶片直径的60％以下的区域，不需要设置环形状或凹型形状，也可以是平面形状的热处理夹具。
换言之，在本发明的热处理夹具中，在晶片直径60％以下的区域为不存在最大高度区域的形状，作为在晶片直径60％以上的区域的平坦度，在同心圆方向的平坦度为0.1mm以下，优选为0.05mm以下，同时直径方向的平坦度为0.2mm以下，优选为0.1mm以下。这样，能够有效降低划伤。
本发明的热处理夹具中，虽然平坦度的下限值可约接近于0(零)，但假如考虑机械加工的精度或制作成本，则自然存在极限，因此优选任何平坦度都以0.3mm为下限。
如前述，如图4所示的同心圆方向以及直径方向的平坦度，可由多点测定而求出。该多点测定中，在测定同心圆方向时，例如，在半径为5mm间距的圆周上均等地分割成5mm间距程度的样子测定。
另一方面，在测定直径方向时，例如，以将热处理夹具的外围按5mm间距程度均等地分割后的角度(在以300mm晶片为对象的情况下，按180分割为角度2°)，在直径方向以5mm间距的等间隔测定。
有关第1热处理夹具的平坦度，例如，在采用相当于直径300mm的碳化硅材料由圆盘加工制作夹具的情况下，通过平面度测定装置进行多点测定(例如，5mm间距等间隔测定)。基于该信息，通过进一步实施切削或研磨、或者局部喷沙处理工序等，最终对热处理夹具的平坦度进行调整。
第1热处理夹具中，优选与半导体晶片接触的面为环形状，其外径为比半导体晶片的直径小。这样，能够降低与半导体晶片的接触面积，再除去中心部分，能够进一步降低接触面积。
图5为说明本发明的与半导体晶片接触的面为环形状的热处理夹具的构成的图，(a)表示俯视图，(b)表示正面剖视图。搭载晶片10的热处理夹具11，由外径D以及厚度t组成的圆板形状构成，与晶片10的接触面为外径Do以及内径Di的环形状，其外径Do比晶片10的直径还小。
为了形成环形状，在环外围侧的段差d1以及环内围侧的段差d2，分别没有特别限定，但只要确保没有与晶片10接触的程度即可。
如图5所示，通过由环形状构成，由于能够使与晶片10接触的面11b的面积，比上述图3所示的构成例更小，因此能够防止因半导体晶片和热处理夹具的黏着而产生的划伤。
第1热处理夹具中，可在与半导体晶片接触的面设置多个凸部区域，相对中心为点对称配置，这样，平衡性较好地降低接触面积，能够防止因粘合产生的划伤。这种情况下，优选多个凸部区域的平面形状为圆性，其直径为5.0mm以上、30.0mm以下。这是因为能够更加平衡性良好地降低接触面积。
图6为说明本发明的具有多个凸部区域的热处理夹具的构成的图，(a)表示热处理夹具的俯视图，(b)为表示搭载半导体晶片后的沿X-X视野的正面剖视图。如图6所示的构成中，设置了在中心设置凸部区域15、在半径r1的圆周上设置的6个凸部区域16、以及在半径r2的圆周上设置的12个凸部区域17。
凸部区域15、16、17的配置，为相对热处理夹具11的中心11a为点对称。还有，优选凸部区域17的最外围之间的距离Ds，比晶片的直径还小。
凸部区域的配置，并不限定于图6所示的配置，还允许其它的配置。例如，可使距夹具的中心的凸部区域的直径依次变大，或者也可以是在大直径的凸部区域的间隙设置小直径的凸部区域的配置。
凸部区域的形状，并不限定于图6(a)所示的凹陷构造，也可以是由未图示的栅格状等网格构造组成的凸部区域的形状。在热处理夹具中形成凸部区域的情况下，如下述的图7所示，可粘贴保护封条再进行喷沙(blast)处理，或者也可由刀尖进行沟切削处理。
图7为说明在热处理夹具的表面设置凸部区域的顺序的图，(a)～(d)表示其顺序。同(a)、(b)中，在形成凸部区域的热处理夹具11的表面，粘贴呈凸部区域形状的保护封条。其后，如图(c)所示，通过喷沙处理B刮掉没有粘贴保护封条18的表面，如图(d)所示，就能够制作设置凸部区域15、16、17的热处理夹具11。
第1热处理夹具中，作为其基材材料，可采用含有硅浸渍碳化硅、碳化硅、多孔碳化硅、石英、硅、石墨以及格拉泽碳(グラシ一カ一ボン)中的任一种。
尤其，由于硅、石墨以及格拉泽碳，在与硅晶片接触的区域，其硬度与硅同等或者较软，因此能够实现更加降低划伤。
还有，优选在基底材料上涂敷10μm以上、150μm以下的碳化硅(SiC)。通过涂敷高纯度的SiC，从而能够减少对晶片的污染。并且，在使用石墨或格拉泽碳制作的夹具的情况下，涂敷SiC，也能够应用于氧化气氛的热处理。
而且，代替涂敷SiC，即使将多结晶Si膜或Si3N4膜或者SiO2膜，从0.2μm堆积50μm程度也产生效果。
1-2实施例制作对夹具形状、厚度t、表面粗糙度(Ra值)以及平坦度等进行各种变更后的第1热处理夹具，并插入由纵型热处理炉的4点外围支撑的晶片支撑部，且搭载直径300mm的碳化硅。
热处理条件，为以含有1％氧气的气体环境，从室温升温至1300℃为止，其后以1300℃保持2个小时，之后降温直至室温为止。由X线装置观察热处理后的碳化硅，并确认有无产生划伤。
(1实施例)第1实施例中，制作了如图6所示具有多个凸部区域的热处理夹具。因此，如上述图7所示，采用硅作为热处理夹具的基材材料，加工成为直径304mm以及厚度2.5mm，且同心圆方向的平坦度0.04mm以及直径方向的平坦度0.04mm组成的圆盘形状(工序(a))。
在所得到的圆盘上，以间距1.0mm宽的间隔由直径8.0mm的圆形保护封条18进行掩蔽(工序(b))，实施喷沙(blast)处理B，在对圆盘表面进行50μm切入(工序(c))后，除去圆形保护封条18，形成凸部区域15、16、17(工序(d))。
进而，通过对所得到的圆盘夹具11的表面整面实施弱喷沙处理，制作表面粗糙度(Ra值)为1.5μm的热处理夹具。
采用所制作的热处理夹具，观察在实施上述热处理后的硅晶片的结果为，没有产生划伤。
(实施例2)实施例2中进行了SiC涂敷。基本材料采用硅，加工形成作为直径304mm以及厚度2.0mm，且同心圆方向的平坦度0.02mm，以及直径方向的平坦度0.06mm的圆盘形状。接着，通过喷沙处理使表面粗糙度(Ra值)为2.5μm后，将SiC涂层堆积换算为20μm，接着，为了除去异常SiC生长区域，进行表面轻微研磨，进而实施喷沙处理，制作表面粗糙度(Ra值)为1.9μm的热处理夹具。
采用所制作的热处夹具，观察实施上述热处理之后的硅晶片的结果为，没产生划伤。
(实施例3)实施例3中，基本材料采用碳化硅，加工成作为直径304mm以及厚度2.0mm，且同心圆方向的平坦度0.08mm以及直径方向的平坦度0.19mm组成的圆盘形状之后，通过喷沙处理，制作表面粗糙度(Ra值)为1.0μm的热处理夹具。
采用所制作的热处理夹具，观察实施上述热处理后的硅晶片的结果为，产生数处20～30mm程度的划伤。
(实施例4)实施例4中，采用了对表面粗糙度(Ra值)进行变动的热处理夹具。基本材料采用硅，以如图5所示的构造，加工成作为外径D为304mm，外径Do为230mm，内径Di为200mm，与11b的面相关的同心圆方向的平坦度0.05mm以及直径方向的平坦度0.06mm组成的圆盘形状之后，进行镜面研磨，进而在镜面研磨后实施喷沙处理。
制作由所准备的圆盘的表面粗糙度(Ra值)0.02μm(仍然镜面研磨)，以及0.1μm、1.3μm以及4.7μm(镜面研磨后喷沙处理)的4个水准组成的热处理夹具。
采用所制作的热处理夹具，观察在实施上述热处理后的硅晶片。在采用表面粗糙度(Ra值)为0.02μm的热处理夹具的情况下，经常产生因热处理夹具和硅晶片的黏着引起的划伤。
另一方面，观察在采用表面粗糙度(Ra值)为0.1μm的热处理夹具的情况下，由于热处理夹具和硅晶片的细微的黏着痕因素，产生数处弱划伤；在采用表面粗糙度(Ra值)为1.3μm以及4.7μm的热处理夹具的情况下，没有产生划伤。
(比较例1)比较例1中，采用薄壁的热处理夹具。基本材料采用硅晶片，制作直径304mm以及厚度0.75mm，且同心圆方向的平坦度0.08mm以及直径方向的平坦度0.19mm，还有表面粗糙度(Ra值)1.0μm的热处理夹具。
采用所制作的热处理夹具，观察实施上述热处理之后的硅晶片的结果为，由于夹具的薄壁较薄，因此由于硅晶片的自重应力而产生变形的原因，会经常产生划伤。
2、第2热处理夹具2-1、第2热处理夹具的构成本发明的第2热处理夹具，其圆盘形状的直径为所搭载的半导体晶片直径的60％以上，其厚度为1.0mm以上，10mm以下，与上述半导体晶片接触的面的表面粗糙度(Ra值)为0.05μm以上，100μm以下，将与上述半导体晶片接触的表面分割为多个区域，对每个区域的最大高度进行测定，各个区域的最大高度与根据上述测定值求出的假想平均值面的差度为50μm以下。
第2热处理夹具中，将直径300mm的大直径作为所搭载的晶片的对象，与晶片接触并使其保持的圆盘，或者环形状的外形为半导体晶片直径的60％以上，其厚度为1.0mm以上，10mm以下，与上述第1热处理夹具相同，但由于后述的外观上的平坦度较好，因此规定表面粗糙度(Ra值)0.05μm以上，100μm以下，还有代替平坦度的特性，规定假想平均值面的概念。
上述第1热处理夹具中，为了搭载直径300mm的大直径晶片，而对其表面的平坦度进行规定。但是，由于要确保所规定的平坦度，需要超高精度的机械加工，因此存在制作成本超高的问题。
通常，在与半导体晶片接触的热处理夹具的表面局部存在凹凸的起伏，在该起伏的最大高度位置对晶片进行保持。因此，在第2热处理夹具中，使平坦度停留在给定的精度，对各个区域的最大高度进行测定。
即，第2热处理夹具中，例如，加工平坦度使之成为给定的水准，将该表面分割成5mm方形的区域，进行使探针依次与各个区域接触的多点平面度测定。然后，在各个区域测定最大高度，根据所得到的平面度测定值求出假想平均值面。
接着，按照使在各个区域的起伏的最大高度和假想平均值面的差为50μm以下那样，例如通过喷沙处理刮掉超过50μm的区域，使外观上的平坦度，即、多点平面度测定中各个区域的最大高度与根据测定值求出的假想平均值面的差变小。
这样，通过使外观上的平坦度变小，由于能够增加在对晶片进行保持的区域的接触点，因此能够随着晶片的自重应力使负载分散。
图8为说明对本发明的第2热处理夹具所规定的多点平面度测定中各个区域的最大高度和根据测定值求出的假想平均值的差进行管理的方法的图。如图所示，在热处理夹具11的整面形成表面起伏19，若对其表面的一部分进行微观观察，可看见表示表面粗糙度的表面波形20。
第2热处理夹具中外观上平坦度为，例如将热处理夹具11的平坦度加工成为0.2mm(200μm)程度，将其表面以5mm间距方形等的间隔分割成N个区域，进行多点平面度测定。
具体来说，使探针21与被分割区域的各个区域(图8中的S1～S5所示)接触，测定各个区域的最大高度，根据所得到的平面度测定值求出假想平均值面22。
并且，对各个区域的最大高度与假想平均值面22的差度(图8中H1～H5所示)进行管理使之处于作为基准值Ha的50μm的基准面23以下。这样，就能够使外观上平坦度，比初期加工的平坦度200μm大幅度改善。
在最大高度和假想平均值面的差值超过为50μm(基准值Ha)的区域(相当于图8中区域S3和S4)，对其进行喷沙处理并管理使之最大高度为50μm以下。
如上述，通过对与半导体晶片接触的面的最大高度和假想平均值面的差度进行管理，由于能够增加在对晶片进行保持的区域中的接触点，因此能够随着晶片的自重应力使负载分散。
还有，第2热处理夹具中，对最大高度和假想平均值面的差值进行管理，是因为比假想平均值面低的区域，原本就难与晶片接触，因此不需要对其进行管理。
并且，由于通过喷沙处理等所削除的区域，作为仅最大高度和假想平均值面的差值超过基准值的区域，因此可高精度地加工完成。
如上述，第2热处理夹具中，对各个区域的最大高度和假想平均值面的差值中，将在整个区域的最大高度Hmax(相当于图8中的区域S3)作为外观上的平坦度进行管理。并且，使其基准值为50μm。
第2热处理夹具中，如上述图5所示，优选与半导体晶片接触的面为环形状，其外径比半导体晶片的直径还小。这样，由于能够降低与半导体晶片的接触面积，因此通过进一步切掉中心部分降低接触面积从而很容易进行平坦度管理。
还有，第2热处理夹具中，作为其基材材料，也采用硅浸渍碳化硅、碳化硅、多孔碳化硅、石英、硅、石墨以及格拉泽碳中的任一种。
而且，如上述第1热处理夹具的基材材料所说明，涂敷10μm以上，150μm以下的SiC，或者代替涂敷SiC，使多结晶Si膜或Si3N4膜或者SiO2膜堆积0.2μm～50μm程度也很有效。
2-2实施例制作对夹具形状、厚度t、表面粗糙度(Ra值)以及外观上的平坦度等进行各种变更后的第2热处理夹具，并插入由纵型热处理炉的4点外围支撑的晶片支撑部，且搭载直径300mm的碳化硅。
热处理条件为以含有1％氧气的气体环境，从室温升温至1300℃为止，其后以1300℃保持2个小时，然后降温直至室温为止。由X线装置观察热处理后的碳化硅，并确认有无产生划伤。
(实施例5)实施例5中，制作如上述图3所示的热处理夹具。因此，制作外径D为319mm、厚度t为2.0mm、与晶片的接触面的直径Da为285mm，且基材材料为烧结碳化硅组成的热处理夹具。
接着，将表面分割成5mm方形的区域，通过多点平面度测定对在各个区域的最大高度进行测定，将与所求出的假想平均值面的差值超过50μm的区域通过喷沙处理刮掉，使外观上的平坦度为50μm以下。还有，实施喷沙处理，使表面粗糙度(Ra值)为1.4μm。
采用所得到的热处理夹具，观察实施上述热处理后的硅晶片的结果为，在与晶片的接触面的外围部会产生一点点划伤，但在别处没有产生划伤。
(实施例6)实施例6中，制作基材材料由硅组成的如图3所示的热处理夹具。制作由外径D为319mm、厚度t为2.0mm、与晶片的接触面的直径Da为285mm，且基材材料为由硅组成的热处理夹具。
接着，以与实施例5同样的条件，通过多点平面度测定对在各个区域的最大高度进行测定，最终使外观上的平坦度为50μm以下。还有，实施喷沙处理，使表面粗糙度(Ra值)为1.4μm。
采用所得到的热处理夹具，观察实施上述热处理之后的硅晶片的结果为，没有产生划伤。
(实施例7)实施例7中，对基材材料由硅组成的如图3所示的热处理夹具实施涂敷SiC。制作外径D为319mm、厚度t为2.0mm、与晶片的接触面的直径Da为285mm，且基材材料为硅组成的热处理夹具。
接着，以与实施例5同样的条件，通过多点的平面度测定对在各个区域的最大高度进行测定，按照与所求出的假想平均值面的差值在50μm以下那样施以加工，使外观上平坦度为50μm以下。还有，实施喷沙处理，使表面粗糙度(Ra值)1.4μm。
接着，将SiC涂层堆积换算下的20μm，其后，对表面异常突起物进行研磨加工，进而通过两面喷沙处理除去约10μm程度的SiC涂层膜后，使表面粗糙度为1.5μm。
采用所得到的热处理夹具，观察实施上述热处理后的硅晶片的结果为，产生1处细微的划伤。
(实施例8)实施例8中，对由基材材料由硅组成的如图5所示的热处理夹具施以SiC涂敷。制作由外径D为319mm、厚度t为4.0mm、与晶片的接触面的外径Do为230mm、内径Di为180mm的基材材料由格拉泽碳构成的热处理夹具。
接着，以与实施例5同样的条件，通过多点的平面度测定对在各个区域的最大高度进行测定，对与所求出的假想平均值面的差值超过50μm的区域通过喷沙处理刮掉，使外观上的平坦度为50μm以下。还有，对喷沙处理后的表面进行研磨，使表面粗糙度(Ra值)为1.2μm。
接着，堆积50μm的SiC涂层，其后由喷沙处理，对10μm程度的涂层区域进行研磨，使表面粗糙度(Ra值)为0.9μm。
采用所得到的热处理夹具，观察实施上述热处理后的硅晶片的结果，没有产生划伤。
(比较例2)比较例2中，由薄壁构成，采用上述图2所示的热处理夹具。因此，制作由外径D为319mm、厚度t为0.85mm、基材材料为碳化硅组成的热处理夹具。
接着，以与实施例5相同的条件，通过多点平面度测定对在各个区域的最大高度进行测定，对与所求出的假想平均值的差值超过50μm的区域由喷沙处理刮掉，使外观上的平坦度处于50μm以下。还有，对喷沙处理后的表面进行研磨，使表面粗糙度(Ra值)为1.5μm。
采用所得到的热处理夹具，观察实施上述热处理后的硅晶片后的结果为，经常产生从晶片外周面的划伤。
(产业上的可利用性)根据本发明的热处理夹具，由半导体晶片的直径的60％以上组成所搭载的圆盘形状，其厚度为1.0mm～10mm，使与上述晶片接触的面的表面粗糙度(Ra值)为0.1μm～100μm，通过对在同心圆方向以及直径方向其平坦度进行规定，或者代替上述平坦度，通过多点平面度测定对在各个区域的最大高度进行测定，通过使与所求出的假想平均值面的差值在50μm以下，从而能够降低因半导体晶片与热处理夹具的粘合而产生的划伤。这样，即使在对自重应力较大的半导体晶片进行热处理的情况下，也能够有效防止划伤的产生，广泛应用作为稳定的半导体基板用的热处理夹具。
权利要求
1.一种半导体晶片用热处理夹具，是在其上面搭载半导体晶片并进行热处理的圆盘形状的热处理夹具，其特征在于，圆盘形状的直径是所搭载的半导体晶片直径的60％以上，其厚度为1.0mm以上、10mm以下，与所述半导体晶片接触的面的表面粗糙度即Ra值为0.1μm以上、100μm以下，其平坦度是，在同心圆方向的平坦度为0.1mm以下，且直径方向的平坦度为0.2mm以下。
2.根据权利要求1所述的半导体晶片用热处理夹具，其特征在于，与所述半导体晶片接触的面的直径是该半导体晶片直径的60％以上。
3.根据权利要求1所述的半导体晶片用热处理夹具，其特征在于，与所述半导体晶片接触的面为环形状，其外径为所述半导体晶片直径的60％以上。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的半导体晶片用热处理夹具，其特征在于，在与所述半导体晶片接触的面设置多个凸部区域，并使这些区域相对于晶片中心点对成配置。
5.根据权利要求4所述的半导体晶片用热处理夹具，其特征在于，所述多个凸部区域的平面形状为，直径5.0mm以上、30.0mm以下的圆形。
6.根据权利要求1～4中任一项所述的半导体晶片用热处理夹具，其特征在于，基材材料由硅浸渍碳化硅、碳化硅、多孔碳化硅、石英、硅、石墨、格拉泽碳中的任一种构成。
7.根据权利要求6所述的半导体晶片用热处理夹具，其特征在于，进一步地，对所述基材材料涂敷膜厚10μm以上、150μm以下的碳化硅。
8.一种半导体晶片用热处理夹具，是在其上面搭载半导体晶片并进行热处理的圆盘形状的热处理夹具，其特征在于，圆盘形状的直径是所搭载的半导体晶片直径的60％以上，其厚度为1.0mm以上、10mm以下，与所述半导体晶片接触的面的表面粗糙度即Ra值为0.05μm以上、100μm以下，将与所述半导体晶片接触的表面分割成多个区域，对每个区域的最大高度进行测定，各个区域的最大高度与根据所述测定值求出的假想平均值面之间的差是50μm以下。
9.根据权利要求8所述的半导体晶片用热处理夹具，其特征在于，与所述半导体晶片接触的面的直径为该半导体晶片直径的60％以上。
10.根据权利要求8所述的半导体晶片用热处理夹具，其特征在于，与所述半导体晶片接触的面为环形状，其外径为所述半导体晶片直径的60％以上。
11.根据权利要求8～10中任一项所述的半导体晶片用热处理夹具，其特征在于，基材材料由硅浸渍碳化硅、碳化硅、多孔碳化硅、石英、硅、石墨、格拉泽碳中的任一种构成。
12.根据权利要求11所述的半导体晶片用热处理夹具，其特征在于，进一步地，对所述基材材料涂敷膜厚10μm以上、150μm以下的碳化硅。
全文摘要
一种半导体晶片用热处理夹具，是在其上面搭载半导体晶片并进行热处理的圆盘形状的热处理夹具，通过使其厚度在1.0mm以上、100mm以下，且使与所述晶片接触的面的表面粗糙度(Ra值)为0.1μm以上，100μm以下，对在同心圆方向以及直径方向其平坦度进行规定，或者代替所述平坦度，通过多点平面度测定对在各个区域的最大高度进行测定，使与所求出的假想平均值面的差值在50μm以下，从而能够降低因半导体晶片与热处理夹具的粘合而产生的划伤。这样，即使在对自重应力较大的半导体晶片进行热处理的情况下，也能够有效防止划伤的产生，能广泛应用作为稳定的半导体基板用的热处理夹具。
文档编号H01L21/68GK1771588SQ200480009308
公开日2006年5月10日 申请日期2004年3月15日 优先权日2003年4月2日
发明者足立尚志 申请人:株式会社上睦可