JP2002068852A

JP2002068852A - シリコン部材の接合方法およびその接合体

Info

Publication number: JP2002068852A
Application number: JP2000256758A
Authority: JP
Inventors: Koreaki Yamakawa; 是明山川; Isamu Masuda; 勇増田
Original assignee: TECHNO QUARTZ KK
Current assignee: TECHNO QUARTZ KK
Priority date: 2000-08-28
Filing date: 2000-08-28
Publication date: 2002-03-08

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】ウエーハボートや洗浄容器等の半導体プロセ
ス用素材の製作に好適で、簡単な構成でシリコン部材の
接合と組み立ての容易化を図るようにしたシリコン部材
の接合方法およびその接合体を提供する。【解決手段】シリコン部材１，２，３同士の接合部
に、焼成すると窒化珪素となるシリコン粉と少なくとも
添加剤とを混合した接合材を介在する。前記接合材を不
活性雰囲気中に所定温度で焼成して前記シリコン部材同
士を接合する。前記接合材はシリコン粉と添加剤のみを
混合する。前記接合材を前記シリコン部材の接合部に介
在後、前記接合材を直接焼成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばウエーハボ
ートや洗浄容器等の半導体プロセス用素材の製作に好適
で、簡単な構成でシリコン部材の接合と組み立ての容易
化を図り、またシリコン部材の接合材に接合用化合物等
の使用を廃し、接合材の調合および混合を簡潔かつ容易
にし、接合材の有効利用を図るとともに、接合部の多孔
質化や剥離を防止して、シリコン部材を緻密に接合し接
合強度を強化し、しかも前記接合材の接合部への供給を
容易かつ合理的に行なって生産性を向上し、更に焼成前
の熱処理工程を省略し、かつ焼成工程を段階的かつ十分
に時間を掛けて、焼成部を確実に窒化し、接合部の強度
を強化するとともに、その体積変化を抑制し残留応力を
低減して、これを合理的かつ容易に製作できる一方、焼
成部の少なくとも表面、または前記接合材とシリコン部
材の各表面に、薄膜形成法によりシリコン膜の防護層を
被覆し、焼成部表面および内部における洗浄液や薬品の
付着と残留を防止し、ウエーハの汚染と純度の低下を未
然に防止するとともに、防護層とシリコン部材との密着
性を高め、また防護層とウエーハとの接触による結晶欠
陥を防止し、前記防護層被覆の生産性の向上と膜厚管理
の容易化を図るようにしたシリコン部材の接合方法およ
びその接合体に関する。

【０００２】

【従来の技術】単結晶または多結晶シリコンは極めて高
純度に生成でき、耐熱性が高く化学的にも安定なため、
例えばウエーハ熱処理用ボートや洗浄容器等の半導体プ
ロセス用部材として有用である。しかしながら、シリコ
ン部材同士は溶接による接合ができず、また通常の有機
質や無機質の接合剤を用いた場合、接合剤が不純物とな
り、シリコンの高純度な特性を減殺するため、この方法
は採用できない。

【０００３】また、組み立て式のシリコンボートのよう
に、機械加工のみでシリコン部材を接合する方法は、硬
くて加工が難しいシリコン材料を高精度に加工する必要
があり、手間が掛かって形状に多くの制約が課せられ、
がたつきを皆無にするのは事実上不可能である。しか
も、使用中の摩滅や洗浄時のエッチングのため、または
組み立て時の接触によるカケの発生によって、前記がた
つきが次第に増してしまう等の問題がある。

【０００４】更に、シリコン材料同士を接合する他の方
法として、シリカ膜を介在させる方法があるが、半導体
プロセス用部材の製造には、フッ酸系のエッチング液に
よる洗浄工程が含まれ、該工程によってシリカ膜が腐食
して隙間を生じ、該隙間に染込んだ洗浄液によって製品
が汚染され、接合部が剥離する惧れがある。また、シリ
コンウエーハのような平面的なものは、精密加工によっ
て面精度を確保することができるが、ウエーハボートの
ような立体的なものは、接合部分の面精度を確保しにく
い。

【０００５】このような問題を解決する方法として、例
えば特許第３０２０３８３号公報では、シリコン部材同
士の接合面に、焼成すると窒化珪素となる化合物、例え
ば有機金属化合物であるポリシラザン化合物を接合材と
して塗布し、これを焼成前に酸素を含む雰囲気中で熱処
理し、この後、不活性雰囲気中の温度下で焼成するよう
にしていた。

【０００６】しかし、前記公報の接合法は、接合材とし
てシリコン粉と高価なポリシラザン化合物と、キシレン
等の溶剤を混合して混練した接合用コンパンドを用いて
いるため、混練物質が多く、それだけ不純物の混入する
危険性が高くなるとともに、それらの調合および混合作
業が複雑で手間が掛かり、また接合用コンパンドを筆塗
りや石英ガラス棒を用いて塗布しているため、手間が掛
かって生産性が低く、しかも前記塗布時にシリコン部材
と擦過してクラックや破損したりする惧れがあり、更に
は前記接合用コンパンドの乾燥に長時間掛かり、これを
短縮するために加熱を要する等して、生産性が悪かっ
た。

【０００７】また、前記公報の接合法は、焼成前に酸素
を含む雰囲気中で一定の温度範囲の下で加熱処理してい
るが、シリコンを酸素中で加熱すると使用上不必要な酸
化膜が生成されるため、実際は酸化膜の除去工程を要し
て生産性の低下を助長する。しかも、前記加熱処理の温
度管理が難しく、この温度範囲を逸脱すると耐薬品性が
大きく低下する惧れがあり、しかも前記化合物やカーボ
シラン等は、一定の温度下で溶解分解して発泡し、接合
部が剥離したり界面に空孔が発生して接合力が低下する
惧れがあった。

【０００８】特に、この問題は焼成部がもともと多孔質
組織であるために重要で、洗浄液や薬品類が前記空孔部
等に付着したり残留し、それらが気化してウエハーを汚
染し純度を低下させる原因になるため、前記空孔の発生
は確実に阻止する必要がある

【０００９】このような問題を解決するものとして、例
えば特開平６−３４５５６５号公報では、炭化珪素、窒
化珪素、シリコンオキシナイトライドの何れか一または
これらの混合物と、シリコンとを含む接合層で構成した
シリコン接合構造体において、前記接合層の少なくとも
表面に焼成すると窒化珪素またはシリコンオキシナイト
ライドとなるポリシラザン化合物を供給し、その後８０
０℃以上の温度で前記接合部分を焼成している。

【００１０】しかし、前記方法は前記化合物を前記接合
層表面に塗布若しくは含浸し、前記化合物を加熱し乾燥
固化後、更に昇温して焼成しているため、接合層の焼成
工程が複雑で手間が掛かり、生産性が低い上に焼成層の
厚さの管理が難しい、という問題があった。しかも、前
記シリコン接合体の母材と焼成層とは材質が異なるた
め、それらの密着性が悪く、しかも前記焼成層にウエー
ハが接触すると、ウエーハの結晶欠陥が発生するため、
接合層表面以外をマスクするか、焼成後に目的部分以外
の焼成層を除去しなければならず、前記生産性の低下を
一層助長する、という問題があった。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような問
題を解決し、例えばウエーハボートや洗浄容器等の半導
体プロセス用素材の製作に好適で、簡単な構成でシリコ
ン部材の接合と組み立ての容易化を図り、またシリコン
部材の接合材に接合用化合物等の使用を廃し、接合材の
調合および混合を簡潔かつ容易にし、接合材の有効利用
を図るとともに、接合部の多孔質化や剥離を防止して、
シリコン部材を緻密に接合し接合強度を強化し、しかも
前記接合材の接合部への供給を容易かつ合理的に行なっ
て生産性を向上し、更に焼成前の熱処理工程を省略し、
かつ焼成工程を段階的かつ十分に時間を掛けて、焼成部
を確実に窒化し、接合部の強度を強化するとともに、そ
の体積変化を抑制し残留応力を低減して、これを合理的
かつ容易に製作できる一方、焼成部の少なくとも表面、
または前記接合材とシリコン部材の各表面に、薄膜形成
法によりシリコン膜の防護層を被覆し、焼成部表面およ
び内部における洗浄液や薬品の付着と残留を防止し、ウ
エーハの汚染と純度の低下を未然に防止するとともに、
防護層とシリコン部材との密着性を高め、また防護層と
ウエーハとの接触による結晶欠陥を防止し、前記防護層
被覆の生産性の向上と膜厚管理の容易化を図るようにし
たシリコン部材の接合方法およびその接合体を提供する
ことを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】このため、請求項１の発
明は、シリコン部材同士の接合部に、焼成すると窒化珪
素となるシリコン粉と少なくとも添加剤とを混合した接
合材を介在し、該接合材を不活性雰囲気中に所定温度で
焼成して、前記シリコン部材同士を接合するようにした
シリコン部材の接合方法において、前記接合材はシリコ
ン粉と添加剤のみを混合し、前記接合材を前記シリコン
部材の接合部に介在後、前記接合材を直接焼成して、シ
リコン部材の接合材に接合用化合物等の使用を廃し、接
合材の調合と混合を簡潔かつ容易にするとともに、前記
接合用化合物による接合部の空孔や剥離を防止して、シ
リコン部材を緻密に接合し、接合強度を強化するととも
に、焼成前の熱処理工程を省略し、これを合理的かつ容
易に製作できるようにしている。

【００１３】請求項２の発明は、前記接合材の焼成温度
を段階的に昇温して焼成し、焼成工程を段階的かつ十分
に時間を掛け、焼成部を確実に窒化し、接合部の強度を
強化するとともに、その体積変化を抑制し残留応力を低
減して、従来の焼成前の熱処理工程と同等の効果を得ら
れ、これを合理的かつ容易に製作できるようにしてい
る。請求項３の発明は、前記シリコン部材の一方に嵌合
溝を形成し、該嵌合溝に前記接合材を収容し、該嵌合溝
に前記他方のシリコン部材の端部を収容し、前記シリコ
ン部材同士の接合面に前記接合材を供給し、簡単な構成
でシリコン部材の接合と組み立ての容易化を図り、また
嵌合溝からの接合材の漏出を防止し、その有効利用を図
るとともに、従来の筆塗りや石英ガラス棒による塗布に
比べて、前記接合材の接合部への供給を容易かつ合理的
に行ない、生産性を向上するようにしている。

【００１４】請求項４の発明は、前記シリコン部材の少
なくとも一方に、前記嵌合溝に連通する凹溝を形成し、
該凹溝に介在する接合材の焼成によって、シリコン部材
の接合強度を強化している。請求項５の発明は、前記焼
成後の接合材の少なくとも表面、または前記接合材とシ
リコン部材の各表面に、薄膜形成法によりシリコン膜の
防護層を形成し、焼成部表面や内部における洗浄液や薬
品の付着と残留を防止し、ウエーハ製作時のウエーハの
汚染と純度の低下を未然に防止するようにしている。し
たがって、接合材の表面以外のシリコン部材にも防護層
を形成すれば、シリコン部材に前述と同様な作用効果を
得られ、またシリコン部材の強度を強化することができ
ることになる。しかも、前記防護層の形成に際しては、
焼成後の製品を前記薄膜形成装置の加熱炉に搬入するだ
けで良く、従来の防護層の形成法に比べて、工程が簡単
で手間が掛からず生産性が向上するとともに、防護層の
膜厚の管理が容易になる。更に、防護層をシリコン膜と
することで、防護層とシリコン部材の母材とを同一の材
質で構成し、それらの密着性が向上するとともに、防護
層とウエーハとの接触による結晶欠陥を未然に防止す
る。

【００１５】請求項６の発明は、シリコン部材同士の接
合部に、焼成すると窒化珪素となるシリコン粉と少なく
とも添加剤とを混合した接合材を介在し、該接合材を不
活性雰囲気中に所定温度で焼成して、前記シリコン部材
同士を接合するようにしたシリコン部材の接合体におい
て、前記接合材はシリコン粉と添加剤のみを混合し、前
記接合材を前記シリコン部材の接合部に介在後、前記接
合材を直接焼成して、シリコン部材の接合材に接合用化
合物等の使用を廃し、接合材の調合と混合を簡潔かつ容
易にするとともに、前記接合用化合物による接合部の空
孔や剥離を防止して、シリコン部材を緻密に接合し接合
強度を強化するとともに、焼成前の熱処理工程を省略
し、これを合理的かつ容易に製作できるようにしてい
る。

【００１６】請求項７の発明は、前記接合材の焼成温度
を段階的に昇温して焼成し、焼成工程を段階的かつ十分
に時間を掛け、焼成部を確実に窒化し、接合部の強度を
強化するとともに、その体積変化を抑制し残留応力を低
減して、従来の焼成前の熱処理工程と同等な効果を得ら
れ、これを合理的かつ容易に製作できるようにしてい
る。請求項８の発明は、前記シリコン部材の一方に他方
のシリコン部材の端部を収容可能な嵌合溝を形成し、該
嵌合溝内の相接合するシリコン部材の間に、前記接合材
を介在させ、簡単な構成でシリコン部材の接合と組み立
ての容易化を図り、また嵌合溝からの接合材の漏出を防
止し、その有効利用を図るとともに、従来の筆塗りや石
英ガラス棒による塗布に比べて、前記接合材の接合部へ
の供給を容易かつ合理的に行ない、生産性を向上するよ
うにしている。請求項９の発明は、前記シリコン部材の
少なくとも一方に、前記嵌合溝に連通する凹溝を形成
し、該凹溝の接合材の焼成によって、シリコン部材の接
合強度を強化している。

【００１７】請求項１０の発明は、少なくとも前記焼成
した接合材の少なくとも表面、または前記接合材とシリ
コン部材の各表面に、薄膜形成法によりシリコン膜の防
護層を形成し、焼成部における洗浄液や薬品の付着と残
留を防止し、ウエーハ製作時のウエーハの汚染と純度の
低下を未然に防止するようにしている。したがって、接
合材の表面以外のシリコン部材に防護層を形成すれば、
シリコン部材に前述と同様な作用効果を得られ、またそ
れらの強度を強化することができることになる。しか
も、前記防護層の形成に際しては、焼成後の製品を前記
薄膜形成装置の加熱炉に搬入するだけで良く、従来の防
護層の形成法に比べて、工程が簡単で手間が掛からず生
産性が向上するとともに、防護層の膜厚の管理が容易に
なる。更に、防護層をシリコン膜とすることで、防護層
とシリコン部材の母材とを同一の材質で構成し、それら
の密着性が向上するとともに、防護層とウエーハとの接
触による結晶欠陥を未然に防止する。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明をシリコン部材の接
合体であるウエーハボートに適用した図示の実施形態に
ついて説明すると、図１乃至図３において１はシリコン
部材であるシリコン製の上側固定板、２はシリコン部材
であるシリコン製の下側固定板で、それらの間にシリコ
ン部材であるシリコン製の複数のウエーハ支持棒３が配
置されている。

【００１９】前記ウエーハ支持棒３は例えば矩形断面に
形成され、その両端部が上下側固定板１，２の内面に接
合されている。図中、４はウエーハ支持棒３の内側周面
に形成した複数の係止溝で、ウエーハボートの組み立て
後に切削加工され、その同高の係止溝４にウエーハ５を
差込んで支持している。

【００２０】前記上下側固定板１，２の接合部に、支持
棒３の断面形状と相似形状で若干大形の嵌合溝６が形成
され、該嵌合溝６にウエーハ支持棒３の端部が嵌合して
いる

【００２１】前記ウエーハ支持棒３と上下側固定板１，
２との接合部に接合物７が介在され、該接合物７とし
て、実施形態ではシリコンと同等の耐熱性、耐薬品性を
有し、かつ焼成すると窒化珪素（Ｓｉ₃Ｎ₄）となる化合
物を接合材として用いている。

【００２２】前記接合材として、実施形態ではシリコン
単結晶粉に添加剤として、低分子量でかつ高純度の液体
であるエチルアルコール（以下、単にアルコールと呼
ぶ）を用い、これらを混合して混練した、接合用コンパ
ンドを用いている。この場合、シリコン単結晶粉とアル
コールとは、重量比で１対０．５〜１．５、望ましくは
１対１の割合で混合している。

【００２３】前記シリコン単結晶粉は、高純度シリコン
を石英ガラス製ボールミルで平均粒径０．５〜５μｍに
粉砕し、これに添加剤としてアルコールを用いている。
この場合、前記添加剤は、前述のように低分子量で高純
度の液体であって、乾燥が容易であり、作業上危険でな
く、入手が容易であれば、アルコール以外のものを用い
ることも可能である。

【００２４】前記接合材の介挿法としては、例えば下側
固定板２を作業台上に水平に載せ、その上向きの嵌合溝
６に前記接合用コンパンドを流し込み、この中にウエー
ハ支持棒３を突き当て、前記接合用コンパンドをウエー
ハ支持棒３の端部周面に接触させる。この場合の接合用
コンパンド厚は、約４０〜１００μｍである。

【００２５】その際、前記一部の接合用コンパンドが嵌
合溝６から溢れ出て、図３のような肉盛７ａを形成す
る。この肉盛７ａは、ウエーハ支持棒３と下側固定板２
との接合強度を強化する一方、該肉盛７ａの表出によっ
てパーティクルを発生させたり機械的密着製の障害にな
るので、用途に応じて肉盛７ａを残し或いは除去するよ
うにする。

【００２６】この後、上側固定板２を作業台上に水平に
載せ、その上向きの嵌合溝６に前記接合用コンパンドを
流し込み、これを反転保持して嵌合溝６をウエーハ支持
棒３の上端部に嵌合し、前記接合用コンパンドをウエー
ハ支持棒３の端部周面に接触させる。

【００２７】また、前記支持棒３の両端部と上下側固定
板１，２とを接合する際、接合用コンパンドの流し込み
若しくは塗布、支持棒３の突き当て若しくは嵌合時に、
製品寸法精度が確保できるように、支持棒３と上下側固
定板１，２の形状寸法およびそれらの接合面を精密に加
工して置く。

【００２８】こうして、ウエーハ支持棒３と上下側固定
板１，２との接合部に接合用コンパンドを介在後、これ
を常温で乾燥する。上記乾燥によって接合用コンパンド
の流動性がなくなり、ウエーハ支持棒３と上下側固定板
１，２とが仮固定される。この後、前記仮固定したウエ
ーハボートを加熱炉に搬入し、前記接合用コンパンドを
窒素雰囲気中の所定温度下で焼成する。したがって、従
来のように接合用コンパンドの乾燥後、焼成前に酸素雰
囲気中で所定時間加熱する面倒がなく、その分生産性が
向上する。

【００２９】前記焼成は単一の炉で段階的に昇温して行
なわれ、その焼成温度は１１００〜１１５０℃、１２５
０〜１３００℃、１３５０〜１４００℃の三様に設定さ
れていて、順次高温に段階的に移行させている。前記焼
成の所要時間は、常温から第１段階の焼成温度の昇温に
約２時間、第１段階の焼成温度で２０〜５０時間、第２
段階の焼成温度で１０〜３０時間、第３段階の焼成温度
で０．５〜１．０時間、各次段階への焼成温度の昇温に
１５〜３０分要し、第３段階の焼成後冷却するようにし
ている。

【００３０】こうして、接合用コンパンドを焼成する
と、接合物７である窒化珪素（Ｓｉ₃Ｎ₄）が形成され、
その結合力によってウエーハ支持棒３と上下側固定板
１，２とが強固に固定される。

【００３１】このように構成したシリコン部材の接合方
法によって、シリコン部材の接合体を製作する場合は、
シリコン部材である上下側固定板１，２とウエーハ支持
棒３とを、それらの接合に備えて、所定の寸法精度が確
保できるように、支持棒３と上下側固定板１，２の形状
寸法およびそれらの接合面を精密に加工し、かつ上下側
固定板１，２の相対する位置に嵌合孔６を形成する。

【００３２】また、これと前後して接合材である接合用
コンパンドを作成する。前記接合材は、シリコンと同等
の耐熱性、耐薬品性を有し、かつ焼成すると窒化珪素
（Ｓｉ ₃Ｎ₄）となる化合物であって、前記接合用コンパ
ンドは、シリコン単結晶粉とアルコールとを略１対１の
重量比で混合し、これらを混練して適度な粘性に調整す
ればよい。

【００３３】その際、前記シリコン単結晶粉は、高純度
シリコンを石英ガラス製ボールミルで平均粒径０．５〜
５μｍに粉砕して置く。したがって、従来のようにポリ
シラザン化合物とシリコン粉とを所定の割合に混合し、
更にこれに溶剤であるキシレンを所定量加えて混練す
る、煩雑かつ厳密な調合を要しない。

【００３４】前記添加剤は、前述のアルコールに限ら
ず、例えば高純度の液体で、乾燥が容易であり、作業上
危険でなく、入手が容易であれば、アルコール以外のも
のを用いることも可能である。また、前記接合用コンパ
ンドは前述のようで、従来のような高価なポリシラザン
化合物を用いていないから、安価でかつ容易に作成でき
る。

【００３５】次に、上下側固定板１，２とウエーハ支持
棒３とを接合する場合、例えば下側固定板２を作業台に
水平に載せ、その上向きの嵌合溝６に前記接合用コンパ
ンドを流し込む。そして、前記接合用コンパンドの中に
ウエーハ支持棒３の一端を突き当て、前記接合用コンパ
ンドをウエーハ支持棒３の端部周面に接触させる。した
がって、石英ガラス棒や筆を用いて接合用コンパンドを
シリコン部材に塗布する従来の方法に比べて、手間が掛
からず作業が容易で量産性に優れ生産性が良い。

【００３６】その際、前記一部の接合用コンパンドが嵌
合溝６から溢れ出て、図３のような肉盛７ａを形成す
る。この肉盛７ａは、ウエーハ支持棒３と下側固定板２
との接合強度を強化する一方、該肉盛７ａの表出によっ
てパーティクルを発生させ、または機械的密着性の障害
になるので、用途に応じて肉盛７ａを残し或いは除去す
る。

【００３７】この後、上側固定板２を作業台上に水平に
載せ、その上向きの嵌合溝６に前記接合用コンパンドを
流し込み、これを反転保持して嵌合溝６をウエーハ支持
棒３の上端部に嵌合し、前記接合用コンパンドをウエー
ハ支持棒３の端部周面に接触させる。その際、嵌合溝６
から流出した一部の接合用コンパンドを適宜拭き取る

【００３８】こうして、ウエーハ支持棒３と上下側固定
板１，２との接合部に接合用コンパンドを介在後、これ
を常温で乾燥する。この場合、この実施態様は添加剤と
してアルコールを用いているため、前記乾燥は常温で約
３０〜６０分程度で足り、従来のポリシラザン化合物を
使用した場合のように、常温の乾燥で長時間要すること
がなく、非常に短時間で、またその時間短縮のための加
熱を要しないから、生産性が向上する。

【００３９】上記乾燥によって接合用コンパンドの流動
性がなくなり、ウエーハ支持棒３と上下側固定板１，２
とが仮固定される。この後、前記仮固定したウエーハボ
ートを加熱炉に搬入し、窒素雰囲気中の所定温度下で加
熱して、接合用コンパンドを焼成する。したがって、従
来のように接合材の乾燥後、焼成前に酸素雰囲気中で所
定時間加熱する面倒がなく、その分生産性が向上する。

【００４０】前記焼成は単一の炉で段階的に昇温して行
なう。その焼成温度は、１１００〜１１５０℃、１２５
０〜１３００℃、１３５０〜１４００℃の三段階で行な
われ、順次高温に段階的に移行する。前記焼成には常温
から第１段階の焼成温度の昇温に約２時間、第１段階の
焼成温度で２０〜５０時間、第２段階の焼成温度で１０
〜３０時間、第３段階の焼成温度で０．５〜１．０時
間、各次段階への焼成温度の昇温に１５〜３０分要し、
第３段階の焼成後冷却する。

【００４１】このようにして、接合用コンパンドを焼成
すると、接合物７である窒化珪素（Ｓｉ₃Ｎ₄）が形成さ
れ、その結合力によってウエーハ支持棒３と上下側固定
板１，２とが強固に固定される。その際、接合物７は嵌
合溝６を介して、ウエーハ支持棒３の上端部および下端
部周面と広域に接触し、前記結合力を作用するから、前
記固着力が増強される。

【００４２】また、焼成温度を段階的に設定し、焼成時
間を十分取っているから、前記乾燥後、これを一時に所
定温度に昇温して焼成する場合に比べて、接合物７の体
積変化が緩やかに進行して体積変化を抑制し、接合部の
残留応力を低減する。したがって、前記焼成工程は従来
の焼成前の熱処理工程に相当し、前記熱処理と同等の作
用効果を得られる。

【００４３】しかも、前記接合物７は、その接合材の中
に従来のポリシラザン化合物のような、複雑な性状の化
合物の使用を廃しているから、前記化合物が接合材の焼
成過程で発泡したり、界面に空孔が発生して接合部が剥
離したりすることがなく、上下側固定板１，２とウエー
ハ支持棒３とが緻密に接合し、その信頼性が得られると
ともに、接合強度が向上する。

【００４４】この場合、図３のようにウエーハ支持棒３
と、上下側固定板１，２との接合部表面に肉盛部７ａを
有する場合は、接合物７の接触面積の増量分、接合強度
が増強され、また図２のように肉盛部７ａを除去した場
合は、接合物７の接触面積の減少分、パーティクルの発
生を防止する。

【００４５】図４乃至図８は本発明の他の実施形態を示
し、前述の構成と対応する部分に同一の符号を用いてい
る。このうち、図４は本発明の第２の実施形態を示し、
この実施形態は焼成後の接合物７の少なくとも表面、望
ましくは前記表面と共にウエーハ支持棒３の表面と上下
側固定板１，２の内側面または内外側面に、蒸着法、Ｃ
ＶＤ法、ＰＶＤ、スパッタ法等の薄膜形成法によって、
防護層８を形成している。この実施形態では防護層８と
して、耐熱性、耐薬品性を有するシリコンを約５μｍ厚
にコーティングしている。

【００４６】前記防護層８の形成に際しては、焼成後の
製品を前記薄膜形成装置の加熱炉に搬入するだけで良
く、従来のようにポリシラザン化合物を接合表面に塗布
若しくは含浸し、前記化合物を加熱し乾燥固化後、更に
昇温して焼成する複雑で手間の掛かる工程を一切要せ
ず、生産性が向上するとともに、前記確立された薄膜形
成装置によって、防護層８の膜厚の管理が容易になる。

【００４７】このように防護層８をコーティングするこ
とで、多孔質の接合物７の表面を被覆し、接合物７内部
への洗浄液や薬品類の付着や残留を防止する。したがっ
て、この後ウエーハボートを使用してウエハーを熱処理
する際、前記洗浄液や薬品類が気化しウエハーを汚染し
て純度を低下させる事態を確実に阻止する。

【００４８】この場合、接合物７の表面と一緒に、ウエ
ーハ支持棒３および上下側固定板１，２の表面に防護層
８を形成すれば、それらに前述と同様な作用効果を得ら
れ、またウエーハ支持棒３および上下側固定板１，２の
表面をマスクする面倒がなく、作業性および生産性が一
層向上する。しかも、シリコン製のウエーハ支持棒３お
よび上下側固定板１，２の表面に同質のシリコン膜の防
護層８を被覆することで、それらの密着性が良好にな
り、またウエーハボート使用時にウエハー５が防護層８
に接触しても、ウエハー５にすべり等の結晶欠陥が発生
する惧れがない。

【００４９】図５乃至図７は本発明の第３の実施形態を
示し、この実施形態は上下側固定板１，２の嵌合溝６の
所定位置に凹溝９を形成し、またウエーハ支持棒３の上
下端部に前記凹溝９と同幅の凹溝１０を形成している。

【００５０】そして、ウエーハ支持棒３と上下側固定板
１，２を接合する際、前述と同様に下側固定板２を作業
台上に水平に載せ、その上向きの嵌合溝６に前記接合用
コンパンドを流し込み、該嵌合溝６にウエーハ支持棒３
の下端部を嵌合し、前記接合用コンパンドを凹溝９，１
０およびウエーハ支持棒３の端部周面に接触する。

【００５１】同様に、ウエーハ支持棒３の上端部に上側
固定板１の嵌合溝６を嵌合し、それらの接合部に接合用
コンパンドを接触し、これらの接合用コンパンドを常温
で乾燥後、焼成炉に搬入して段階的に昇温し焼成する。
焼成後、上下側固定板１，２の内側面と、ウエーハ支持
棒３の表面にシリコン膜の防護層８を形成する。

【００５２】こうして、接合した接合体は図５のよう
で、凹溝９，１０内に接合物７が介在しているから、そ
の分接合物７の接触面積が増え、接合部が強固に接合さ
れる。その際、凹溝９，１０内の接合物７は、上下側固
定板１，２またはウエーハ支持棒３に食い込んで拘束す
るから、接合部が一層強固に接合される。この場合、凹
溝９，１０を上下側固定板１，２とウエーハ支持棒３の
双方に形成しているが、この一方であっても良く、その
ようにすることで凹溝９，１０の加工の手間を半減でき
る。防護層８の作用効果は前述の通りである。

【００５３】図８は本発明の第４の実施形態を示し、こ
の実施形態は上下側固定板１，２とウエーハ支持棒３に
嵌合溝６や凹溝９，１０を形成せず、それらの端部を突
き合わせて接合している。例えばウエーハ支持棒３の端
部を接合用コンパンド中に浸漬し、該コンパンドを付着
後、これを下側固定板２に押し当てて、両者間に接合用
コンパンドを介在させ、該コンパンドを常温で乾燥後、
焼成炉に搬入して段階的に昇温し焼成する焼成後、上下
側固定板１，２の内側面と、ウエーハ支持棒３の表面に
シリコン膜の防護層８を形成する。こうして接合した接
合体は図示のように構造が簡単で、容易かつ安価に製作
できる。防護層８の作用効果は前述の通りである。

【００５４】

【発明の効果】以上のように請求項１の発明は、接合材
はシリコン粉と添加剤のみを混合し、前記接合材を前記
シリコン部材の接合部に介在後、前記接合材を直接焼成
したから、シリコン部材の接合材にポリシラザン等の接
合用化合物等の使用を廃し、接合材の調合と混合を簡潔
かつ容易に行なうことができるとともに、前記接合用化
合物による接合部の空孔や剥離を防止して、シリコン部
材を緻密に接合し接合強度を強化することができ、更に
焼成前の熱処理工程を省略し、これを合理的かつ容易に
製作することができる。請求項２の発明は、前記接合材
の焼成温度を段階的に昇温して焼成したから、焼成工程
を段階的かつ十分に時間を掛け、焼成部を確実に窒化
し、接合部の強度を強化できるとともに、その体積変化
を抑制し残留応力を低減して、従来の焼成前の熱処理工
程と同等の効果を得られ、これを合理的かつ容易に製作
することができる。

【００５５】請求項３の発明は、前記シリコン部材の一
方に嵌合溝を形成し、該嵌合溝に前記接合材を収容し、
該嵌合溝に前記他方のシリコン部材の端部を収容し、前
記シリコン部材同士の接合面に前記接合材を供給したか
ら、簡単な構成でシリコン部材の接合と組み立ての容易
化を図れ、また嵌合溝からの接合材の漏出を防止し、そ
の有効利用を図れるとともに、従来の筆塗りや石英ガラ
ス棒による塗布に比べて、前記接合材の接合部への供給
を容易かつ合理的に行なえ、生産性を向上することがで
きる。請求項４の発明は、前記シリコン部材の少なくと
も一方に、前記嵌合溝に連通する凹溝を形成したから、
該凹溝の接合材の焼成によって、シリコン部材の接合強
度を強化することができる。

【００５６】請求項５の発明は、前記焼成後の接合材の
少なくとも表面、または前記接合材とシリコン部材の各
表面に、薄膜形成法によりシリコン膜の防護層を形成し
たから、焼成部表面や内部における洗浄液や薬品の付着
と残留を防止し、ウエーハ製作時のウエーハの汚染と純
度の低下を未然に防止することができる。したがって、
接合材の表面以外のシリコン部材に防護層を形成すれ
ば、シリコン部材に前述と同様な作用効果を得られ、ま
たそれらの強度を強化することができる。しかも、前記
防護層の形成に際しては、焼成後の製品を前記薄膜形成
装置の加熱炉に搬入するだけで良く、従来の防護層の形
成法に比べて、工程が簡単で手間が掛からず生産性が向
上するとともに、防護層の膜厚の管理が容易になる利点
がある。更に、防護層をシリコン膜とし、防護層とシリ
コン部材の母材とを同一の材質で構成したから、それら
の密着性が向上するとともに、防護層とウエーハとの接
触による結晶欠陥を未然に防止することができる。

【００５７】請求項６の発明は、接合材はシリコン粉と
添加剤のみを混合し、前記接合材を前記シリコン部材の
接合部に介在後、前記接合材を直接焼成したから、シリ
コン部材の接合材に接合用化合物等の使用を廃し、接合
材の調合と混合を簡潔かつ容易に行なえるとともに、前
記接合用化合物による接合部の空孔や剥離を防止して、
シリコン部材を緻密に接合し接合強度を強化できるとと
もに、焼成前の熱処理工程を省略し、これを合理的かつ
容易に製作することができる。請求項７の発明は、前記
接合材の焼成温度を段階的に昇温して焼成したから、焼
成工程を段階的かつ十分に時間を掛け、焼成部を確実に
窒化し、接合部の強度を強化できるとともに、その体積
変化を抑制し残留応力を低減して、従来の焼成前の熱処
理工程と同等な効果を得られ、これを合理的かつ容易に
製作することができる。

【００５８】請求項８の発明は、前記シリコン部材の一
方に他方のシリコン部材の端部を収容可能な嵌合溝を形
成し、該嵌合溝内の相接合するシリコン部材の間に、前
記接合材を介在させたから、簡単な構成でシリコン部材
の接合と組み立ての容易化を図れ、また嵌合溝からの接
合材の漏出を防止して、その有効利用を図るとともに、
従来の筆塗りや石英ガラス棒による塗布に比べて、前記
接合材の接合部への供給を容易かつ合理的に行ない、生
産性を向上することができる。請求項９の発明は、前記
シリコン部材の少なくとも一方に、記嵌合溝に連通する
凹溝を形成したから、該凹溝に介在した接合材の焼成に
よって、シリコン部材の接合強度を強化することができ
る。

【００５９】請求項１０の発明は、前記焼成した接合材
の少なくとも表面、または前記接合材とシリコン部材の
各表面に、薄膜形成法によりシリコン膜の防護層を形成
したから、焼成部表面および内部における洗浄液や薬品
の付着と残留を防止し、ウエーハ製作時のウエーハの汚
染と純度の低下を未然に防止することができる。したが
って、接合材の表面以外のシリコン部材に防護層を形成
すれば、シリコン部材に前述と同様な作用効果を得ら
れ、またそれらの強度を強化することができる。しか
も、前記防護層の形成に際しては、焼成後の製品を前記
薄膜形成装置の加熱炉に搬入するだけで良く、従来の防
護層の形成法に比べて、工程が簡単で手間が掛からず生
産性が向上するとともに、防護層の膜厚の管理が容易に
なる利点がある。更に、防護層をシリコン膜とし、防護
層とシリコン部材の母材とを同一の材質で構成したか
ら、それらの密着性が向上するとともに、防護層とウエ
ーハとの接触による結晶欠陥を未然に防止することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明をウエーハボートに適用した実施形態を
示す斜視図である。

【図２】本発明の要部を拡大して示す断面図で、下側固
定板とウエーハ支持棒との接合状況を示している。

【図３】本発明の要部を拡大して示す断面図で、下側固
定板とウエーハ支持棒との接合状況を示し、それらの接
合部隅角部に肉盛部を形成している。

【図４】本発明の第２の実施形態の要部を拡大して示す
断面図で、下側固定板とウエーハ支持棒との接合状況を
示し、それらの接合部表面に防護層を形成している。

【図５】本発明の第３の実施形態の要部を拡大して示す
断面図で、下側固定板とウエーハ支持棒との接合状況を
示し、それらの接合部内部に凹溝を形成している。

【図６】前記第３の実施形態に適用した下側固定板の断
面図である。

【図７】前記第３の実施形態に適用したウエーハ支持棒
の断面図である。

【図８】本発明の第４の実施形態の要部を拡大して示す
断面図で、下側固定板とウエーハ支持棒との接合状況を
示している。

【符号の説明】

１シリコン部材（上側固定板）２シリコン部材（下側固定板）３シリコン部材（ウエーハ支持
棒）６嵌合溝８防護層９，１０凹溝

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Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シリコン部材同士の接合部に、焼成する
と窒化珪素となるシリコン粉と少なくとも添加剤とを混
合した接合材を介在し、該接合材を不活性雰囲気中に所
定温度で焼成して、前記シリコン部材同士を接合するよ
うにしたシリコン部材の接合方法において、前記接合材
はシリコン粉と添加剤のみを混合し、前記接合材を前記
シリコン部材の接合部に介在後、前記接合材を直接焼成
することを特徴とするシリコン部材の接合方法。
【請求項２】前記接合材の焼成温度を段階的に昇温し
て焼成する請求項１記載のシリコン部材の接合方法。
【請求項３】前記シリコン部材の一方に嵌合溝を形成
し、該嵌合溝に前記接合材を収容し、該嵌合溝に前記他
方のシリコン部材の端部を収容し、前記シリコン部材同
士の接合部に前記接合材を供給する請求項１記載のシリ
コン部材の接合方法。
【請求項４】前記シリコン部材の少なくとも一方に、
前記嵌合溝に連通する凹溝を形成する請求項３記載のシ
リコン部材の接合方法。
【請求項５】前記焼成後の接合材の少なくとも表面、
または前記接合材とシリコン部材の各表面に、薄膜形成
法によりシリコン膜の防護層を形成する請求項１記載の
シリコン部材の接合方法。
【請求項６】シリコン部材同士の接合部に、焼成する
と窒化珪素となるシリコン粉と少なくとも添加剤とを混
合した接合材を介在し、該接合材を不活性雰囲気中に所
定温度で焼成して、前記シリコン部材同士を接合するよ
うにしたシリコン部材の接合体において、前記接合材は
シリコン粉と添加剤のみを混合し、前記接合材を前記シ
リコン部材の接合部に介在後、前記接合材を直接焼成し
たことを特徴とするシリコン部材の接合体。
【請求項７】前記接合材の焼成温度を段階的に昇温し
て焼成した請求項６記載のシリコン部材の接合体。
【請求項８】前記シリコン部材の一方に他方のシリコ
ン部材の端部を収容可能な嵌合溝を形成し、該嵌合溝内
の相接合するシリコン部材の間に、前記接合材を介在さ
せた請求項６記載のシリコン部材の接合体。
【請求項９】前記シリコン部材の少なくとも一方に、
前記嵌合溝に連通する凹溝を形成した請求項９記載のシ
リコン部材の接合体。
【請求項１０】前記焼成した接合材の少なくとも表
面、または前記接合材とシリコン部材の各表面に、薄膜
形成法によりシリコン膜の防護層を形成した請求項６記
載のシリコン部材の接合体。