JP2002274948A - Silicon-silicon carbide composite member for heat treatment of semiconductor - Google Patents

Silicon-silicon carbide composite member for heat treatment of semiconductor

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JP2002274948A
JP2002274948A JP2001084902A JP2001084902A JP2002274948A JP 2002274948 A JP2002274948 A JP 2002274948A JP 2001084902 A JP2001084902 A JP 2001084902A JP 2001084902 A JP2001084902 A JP 2001084902A JP 2002274948 A JP2002274948 A JP 2002274948A
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silicon
silicon carbide
heat treatment
film
composite member
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JP2001084902A
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Kenki Ri
李  剣輝
Yushi Horiuchi
雄史 堀内
Masahiro Yamaguchi
昌宏 山口
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Coorstek KK
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Toshiba Ceramics Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a silicon-silicon carbide composite member which has high strength, excellent corrosion resistance, durability and thermal shock resistance, which suppresses generation of warpage or fracture and which is preferably used for a heat treatment of semiconductors such as dummy wafers. SOLUTION: The silicon-silicon carbide composite member for the heat treatment of semiconductors consists of silicon by >=45 wt.% and <=75 wt.% and silicon carbide by >=25 wt.% and <=55 wt.%. The silicon carbide is included in the form of aggregates of a fibrous material having <=150 μm thickness and the length of >=0.8 mm and <=3.5 mm.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体熱処理用シ
リコン−炭化ケイ素複合部材に関し、より詳細には、ダ
ミーウエハ等に好適に用いることができる半導体熱処理
用シリコン−炭化ケイ素複合部材に関する。
The present invention relates to a silicon-silicon carbide composite member for heat treatment of a semiconductor, and more particularly to a silicon-silicon carbide composite member for heat treatment of a semiconductor which can be suitably used for a dummy wafer or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から、シリコンウエハ等の半導体ウ
エハは、熱処理炉内において、CVD法による成膜等に
代表される各種の熱処理が施されている。これらの熱処
理は、一般に、ウエハボート等の載置治具に被処理ウエ
ハを載置し、加熱した熱処理炉内にこれを装入した後、
さらに昇温し、キャリアガスや反応ガス等を導入して行
われる。前記熱処理に用いられる熱処理炉としては、被
処理ウエハを鉛直に横方向に複数並列させる横型炉と、
被処理ウエハを水平に縦方向に複数並列させる縦型炉と
があり、処理条件に応じて、いずれかが選択して用いら
れている。
2. Description of the Related Art Conventionally, semiconductor wafers such as silicon wafers have been subjected to various heat treatments such as film formation by a CVD method in a heat treatment furnace. These heat treatments are generally performed by placing a wafer to be processed on a mounting jig such as a wafer boat and loading it into a heated heat treatment furnace.
The temperature is further increased, and a carrier gas, a reaction gas, or the like is introduced. As a heat treatment furnace used for the heat treatment, a horizontal furnace in which a plurality of wafers to be processed are vertically arranged in a horizontal direction,
There is a vertical furnace in which a plurality of wafers to be processed are arranged in parallel in a vertical direction, and one of them is selectively used according to processing conditions.

【0003】そして、いずれの熱処理炉においても、ヒ
ータの内側に配置される炉芯管内には、被処理ウエハを
積載するウエハボートが配置され、該ウエハボートの所
定位置には、複数のダミーウエハが載置される。ダミー
ウエハは、導入されるガスが被処理ウエハに直撃しない
ように、ガスの流れを制御し、被処理ウエハ上に形成さ
れる膜の厚さの均一化を図るものである。さらに、前記
ダミーウエハは、断熱作用およびガスの流れを制御する
ことにより、熱処理炉内の均熱化を図るとともに、ウエ
ハボートを熱処理炉内から出し入れする際の急激な温度
変化による熱衝撃から被処理ウエハを保護する役割も果
たしている。
[0003] In any of the heat treatment furnaces, a wafer boat for loading a wafer to be processed is arranged in a furnace core tube arranged inside the heater, and a plurality of dummy wafers are placed at predetermined positions of the wafer boat. Is placed. The dummy wafer controls the flow of the gas so that the introduced gas does not directly hit the wafer to be processed, and makes the thickness of the film formed on the wafer to be processed uniform. Further, the dummy wafers are controlled in heat insulation and gas flow so as to equalize the temperature in the heat treatment furnace, and to be processed by thermal shock caused by a rapid temperature change when the wafer boat is moved in and out of the heat treatment furnace. It also plays a role in protecting the wafer.

【0004】このような熱処理炉において使用されるダ
ミーウエハ、その他ウエハボート、炉芯管等の各種半導
体熱処理用部材には、一般に、シリコン材からなるも
の、CVD−炭化ケイ素材のみからなるもの、または、
平均粒径の異なる2種もしくは3種の炭化ケイ素粉末原
料に、バインダーを添加して混練した後、造粒、成形、
焼成し、溶融シリコンと反応焼結させることにより得ら
れたシリコン−炭化ケイ素複合材の表面に、CVD−炭
化ケイ素膜を形成したもの(シリコン含有率:15〜2
0重量%)等が用いられている。
[0004] In general, various semiconductor heat treatment members such as a dummy wafer, a wafer boat, a furnace core tube and the like used in such a heat treatment furnace are made of a silicon material, a material made only of a CVD-silicon carbide material, or ,
After adding and kneading a binder to two or three kinds of silicon carbide powder raw materials having different average particle diameters, granulating, molding,
A silicon-silicon carbide composite material obtained by firing and reaction-sintering with molten silicon and having a CVD-silicon carbide film formed on the surface (silicon content: 15 to 2)
0% by weight).

【0005】ところで、前記半導体ウエハ表面にCVD
法により成膜を行う熱処理等においては、被処理ウエハ
に成膜する際、それと同時に、前記ダミーウエハ等の各
種半導体熱処理用部材の表面にもCVD膜が形成され
る。そして、この処理を繰り返し行うと、前記部材の表
面に形成されるCVD膜の厚さが厚くなり、前記部材と
該CVD膜との熱膨張係数の差異から生じる応力によ
り、熱処理工程中に、前記部材表面のCVD膜の剥離が
発生する。この剥離したCVD膜は、パーティクルとな
って熱処理炉内に飛散し、該炉内を汚染するため、歩留
まりを低下させる原因となる。また、場合によっては、
前記部材自体の反りや破損が生じるおそれがある。この
ため、前記半導体熱処理用部材は、一定時間使用した
後、酸洗浄等により、表面のCVD膜を除去し、再使用
される。
On the surface of the semiconductor wafer, a CVD method is used.
In a heat treatment or the like for forming a film by a method, when forming a film on a wafer to be processed, a CVD film is also formed on the surface of various semiconductor heat treatment members such as the dummy wafer at the same time. When this process is repeated, the thickness of the CVD film formed on the surface of the member increases, and the stress generated from the difference in the thermal expansion coefficient between the member and the CVD film causes Peeling of the CVD film on the member surface occurs. The exfoliated CVD film becomes particles and scatters in the heat treatment furnace and contaminates the furnace, which causes a reduction in yield. Also, in some cases,
The member itself may be warped or damaged. Therefore, after the semiconductor heat treatment member is used for a certain period of time, the surface CVD film is removed by acid cleaning or the like, and the semiconductor heat treatment member is reused.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
シリコン材からなる半導体熱処理用部材は、脆性材料で
あることから、機械的強度が低く、破損しやすいため、
取り扱いにおいてきわめて注意を要するものであった。
また、シリコン膜を形成する熱処理工程においては、該
シリコン材からなる部材の表面から、シリコン膜のみを
酸洗浄によって除去することは困難であり、該部材まで
消耗してしまうため、該部材の寿命は短かった。
However, since the conventional heat treatment member made of a silicon material is a brittle material, it has low mechanical strength and is easily broken.
It was extremely careful in handling.
Further, in the heat treatment step for forming the silicon film, it is difficult to remove only the silicon film from the surface of the member made of the silicon material by acid cleaning, and the member is consumed. Was short.

【0007】そこで、前記酸洗浄による部材の消耗を低
減させるために、該部材の表面に炭化ケイ素膜を形成す
ることも検討されているが、シリコン材からなる部材と
炭化ケイ素膜の熱膨張係数の差異により、シリコン材の
表面にマイクロクラック等のない均一な状態の炭化ケイ
素膜を形成することは、きわめて困難であった。
Therefore, in order to reduce the consumption of the member due to the acid cleaning, it has been considered to form a silicon carbide film on the surface of the member. However, a member made of a silicon material and a thermal expansion coefficient of the silicon carbide film are considered. Due to this difference, it was extremely difficult to form a uniform silicon carbide film without microcracks on the surface of the silicon material.

【0008】一方、前記炭化ケイ素粉末を原料として得
られたシリコン−炭化ケイ素複合材は、表面にCVD−
炭化ケイ素膜を形成することにより、酸洗浄による部材
の消耗が低減し、長寿命化を図ることができる。しかし
ながら、このシリコン−炭化ケイ素複合材も、炭化ケイ
素を80〜85重量%含むものであるため、シリコン膜
を形成する熱処理工程においては、該部材とシリコン膜
との熱膨張係数の差異から、シリコン膜の剥離によるパ
ーティクルの発生の傾向が強いものであった。
On the other hand, the silicon-silicon carbide composite material obtained from the silicon carbide powder as a raw material has
By forming the silicon carbide film, consumption of members due to acid cleaning can be reduced, and the life can be extended. However, since this silicon-silicon carbide composite material also contains silicon carbide in an amount of 80 to 85% by weight, in the heat treatment step of forming the silicon film, the difference in the coefficient of thermal expansion between the member and the silicon film causes The tendency of generation of particles due to peeling was strong.

【0009】また、CVD−炭化ケイ素材のみからなる
部材も、前記炭化ケイ素粉末を原料として得られたシリ
コン−炭化ケイ素複合材と同様な傾向にある。しかも、
該部材は、一般に、カーボン基材等の表面にCVD−炭
化ケイ素膜を形成した後、前記カーボン基材を焼き抜く
方法により製造されるため、カーボン基材とCVD−炭
化ケイ素膜との熱膨張係数の差異により、反りや破損が
生じやすく、また、大型の製品を得ることは困難であっ
た。
[0009] Also, members made only of the CVD-silicon carbide material tend to have the same tendency as the silicon-silicon carbide composite material obtained using the silicon carbide powder as a raw material. Moreover,
Since the member is generally manufactured by a method in which a CVD-silicon carbide film is formed on a surface of a carbon base material or the like and then the carbon base material is burned out, thermal expansion of the carbon base material and the CVD-silicon carbide film is performed. Due to the difference in the coefficients, warpage and breakage are likely to occur, and it is difficult to obtain a large product.

【0010】そこで、本発明は、上記のような課題を解
決するためになされたものであり、高強度であり、か
つ、反りや破損等の発生が抑制され、耐食性、耐久性、
耐熱衝撃性に優れた、ダミーウエハ等の半導体熱処理用
に好適に用いることができるシリコン−炭化ケイ素複合
部材を提供することを目的とするものである。
Therefore, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and has high strength, suppresses occurrence of warpage, breakage, and the like, and provides corrosion resistance, durability, and the like.
An object of the present invention is to provide a silicon-silicon carbide composite member having excellent thermal shock resistance and suitable for use in heat treatment of semiconductors such as dummy wafers.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明に係る半導体熱処
理用シリコン−炭化ケイ素複合部材は、45重量%以上
75重量%以下のシリコンと、25重量%以上55重量
%以下の炭化ケイ素からなる半導体熱処理用シリコン−
炭化ケイ素複合部材であって、前記炭化ケイ素が、厚さ
150μm以下、かつ、長さ0.8mm以上3.5mm
以下の繊維状体の集合体によって形成されていることを
特徴とする。該シリコン−炭化ケイ素複合部材によれ
ば、半導体熱処理用として十分な機械的強度、耐熱衝撃
性等を得ることができ、また、該部材の表面に、CVD
法による炭化ケイ素膜を形成する場合においても、熱膨
張係数の差異による該炭化ケイ素膜の剥離を防止するこ
とができる。
A silicon-silicon carbide composite member for semiconductor heat treatment according to the present invention comprises a semiconductor comprising 45% by weight or more and 75% by weight or less of silicon and 25% by weight or more and 55% by weight or less of silicon carbide. Silicon for heat treatment
A silicon carbide composite member, wherein the silicon carbide has a thickness of 150 μm or less, and a length of 0.8 mm or more and 3.5 mm.
It is characterized by being formed by an aggregate of the following fibrous bodies. According to the silicon-silicon carbide composite member, sufficient mechanical strength and thermal shock resistance for semiconductor heat treatment can be obtained.
Even when the silicon carbide film is formed by the method, it is possible to prevent the silicon carbide film from peeling due to a difference in thermal expansion coefficient.

【0012】前記シリコン−炭化ケイ素複合部材は、そ
の表面に厚さ30μm以上500μmの炭化ケイ素膜が
形成されていることが好ましい。前記シリコン−炭化ケ
イ素複合部材の表面に炭化ケイ素膜を形成することによ
り、酸洗浄等における耐食性、耐久性、耐熱衝撃性の向
上を図ることができるが、特に、炭化ケイ素膜の剥離を
防止する等の観点から、上記範囲の厚さであることが好
ましい。
The silicon-silicon carbide composite member preferably has a silicon carbide film having a thickness of 30 μm or more and 500 μm formed on the surface thereof. By forming a silicon carbide film on the surface of the silicon-silicon carbide composite member, corrosion resistance in acid washing and the like, durability, and thermal shock resistance can be improved, but in particular, the peeling of the silicon carbide film is prevented. From the viewpoint of the above, the thickness is preferably in the above range.

【0013】また、前記シリコン−炭化ケイ素複合部材
は、その表面に厚さ30μm以上150μmの炭化ケイ
素膜が形成されており、かつ、全体の厚さが0.5mm
以上1mm以下のダミーウエハであることが好ましい。
このようなシリコン−炭化ケイ素複合部材は、酸洗浄等
において十分な耐食性を得ることができ、また、被処理
ウエハの表面にシリコン膜を形成する熱処理工程におい
てダミーウエハとして用いる場合にも、該ダミーウエハ
表面のシリコン被が剥離することなく、繰り返し使用に
耐え得るダミーウエハとして用いることができるもので
ある。
The silicon-silicon carbide composite member has a silicon carbide film having a thickness of 30 μm or more and 150 μm formed on its surface, and has a total thickness of 0.5 mm.
It is preferable that the dummy wafer is not less than 1 mm and not more than 1 mm.
Such a silicon-silicon carbide composite member can obtain sufficient corrosion resistance in acid cleaning or the like, and can be used as a dummy wafer in a heat treatment step of forming a silicon film on the surface of a wafer to be processed. Can be used as a dummy wafer that can withstand repeated use without peeling off the silicon cover.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
本発明に係る半導体熱処理用シリコン−炭化ケイ素複合
部材は、シリコンが45重量%以上75重量%以下のシ
リコンと、25重量%以上55重量%以下の炭化ケイ素
からなるものであり、前記炭化ケイ素は、厚さ150μ
m以下、かつ、長さ0.8mm以上3.5mm以下の繊
維状体の集合体によって形成されているものである。該
シリコン−炭化ケイ素複合部材によれば、高強度であ
り、かつ、反りや破損等の発生が抑制され、耐食性およ
び耐久性に優れた、ダミーウエハ等の半導体熱処理用に
好適に用いることができるシリコン−炭化ケイ素複合部
材が得られる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in detail.
The silicon-silicon carbide composite member for semiconductor heat treatment according to the present invention comprises silicon in which silicon is 45% by weight or more and 75% by weight or less and silicon carbide in a proportion of 25% by weight or more and 55% by weight or less. , Thickness 150μ
m and a length of 0.8 mm or more and 3.5 mm or less. According to the silicon-silicon carbide composite member, silicon which has high strength, suppresses occurrence of warpage, breakage, and the like, has excellent corrosion resistance and durability, and can be suitably used for semiconductor heat treatment of dummy wafers and the like. A silicon carbide composite member is obtained.

【0015】上記のように、本発明に係る半導体熱処理
用シリコン−炭化ケイ素複合部材は、45重量%以上7
5重量%以下のシリコンと、25重量%以上55重量%
以下の炭化ケイ素からなるものである。シリコンの含有
量が45重量%未満である場合は、該部材中の他の成分
である炭化ケイ素の含有率が大きくなるため、該部材を
被処理ウエハの表面にシリコン膜を形成する熱処理工程
において用いる際、該部材とシリコン膜との熱膨張係数
の差異が大きくなり、該部材の表面のシリコン被膜が剥
離しやすく、これにより、パーティクルが発生しやすく
なる。一方、シリコンの含有量が75重量%を超える場
合は、該部材中の他の成分である炭化ケイ素の含有率が
小さくなるため、十分な機械的強度、耐熱衝撃性等を得
ることができない。該部材の表面にCVD−炭化ケイ素
膜を形成する場合には、該炭化ケイ素膜との熱膨張係数
の差異が大きくなり、該部材の表面の炭化ケイ素膜が剥
離しやすく、これにより、後述する炭化ケイ素膜を形成
した場合の効果を十分に得られず、また、パーティクル
が発生しやすくなる。
As described above, the silicon-silicon carbide composite member for semiconductor heat treatment according to the present invention has a content of 45% by weight or more.
5% by weight or less of silicon and 25% by weight or more and 55% by weight
It is made of the following silicon carbide. When the content of silicon is less than 45% by weight, the content of silicon carbide, which is another component in the member, increases, so that the member is subjected to a heat treatment step of forming a silicon film on the surface of a wafer to be processed. In use, the difference in thermal expansion coefficient between the member and the silicon film becomes large, and the silicon film on the surface of the member is easily peeled off, whereby particles are easily generated. On the other hand, when the content of silicon exceeds 75% by weight, the content of silicon carbide, which is another component in the member, becomes small, so that sufficient mechanical strength and thermal shock resistance cannot be obtained. When a CVD-silicon carbide film is formed on the surface of the member, the difference in the thermal expansion coefficient between the film and the silicon carbide film becomes large, and the silicon carbide film on the surface of the member is easily peeled off. The effect of forming a silicon carbide film cannot be sufficiently obtained, and particles are easily generated.

【0016】なお、前記半導体熱処理用シリコン−炭化
ケイ素複合部材は、シリコンおよび炭化ケイ素の含有量
が上記範囲内であることが必要であるが、被処理ウエハ
等の半導体に悪影響を及ぼさない範囲において、シリコ
ンおよび炭化ケイ素以外の不可避的な不純物等が数重量
%程度含まれていても差し支えない。
The silicon-silicon carbide composite member for heat treatment of a semiconductor requires that the content of silicon and silicon carbide be within the above-mentioned ranges, but within a range that does not adversely affect a semiconductor such as a wafer to be processed. Inevitable impurities other than silicon, silicon and silicon carbide may be contained in the order of several percent by weight.

【0017】前記部材に含まれる炭化ケイ素は、厚さ1
50μm以下の繊維状体の集合体によって形成されてい
るものである。繊維状の炭化ケイ素の厚さが150μm
を超える場合、半導体熱処理用部材として用いるために
十分な機械的強度を得ることが困難である。この厚さ
は、好ましくは、5μm以上150μmである。該炭化
ケイ素は、含有量が45重量%以上75重量%以下のシ
リコンとの複合材として、工業的に製造する観点から好
ましい範囲であり、また、厚さが5μm未満である場合
は、十分な耐衝撃性を得ることが困難である。
The silicon carbide contained in the member has a thickness of 1
It is formed of an aggregate of fibrous bodies of 50 μm or less. The thickness of fibrous silicon carbide is 150 μm
When it exceeds, it is difficult to obtain sufficient mechanical strength for use as a member for semiconductor heat treatment. This thickness is preferably 5 μm or more and 150 μm. The silicon carbide is in a preferable range from the viewpoint of industrial production as a composite material with silicon having a content of not less than 45% by weight and not more than 75% by weight, and when the thickness is less than 5 μm, it is sufficient. It is difficult to obtain impact resistance.

【0018】また、前記炭化ケイ素は、長さ0.8mm
以上3.5mm以下の繊維状体の集合体によって形成さ
れているものである。長さが0.8mm未満である場合
は、半導体熱処理用部材として用いるために十分な機械
的強度を得ることが困難である。より高強度の部材を得
る観点からは、1.5mm以上とすることが好ましい。
一方、長さが3.5mmを超える場合は、該部材の工業
的な製造は困難となる。
The silicon carbide has a length of 0.8 mm.
It is formed of an aggregate of fibrous bodies of not less than 3.5 mm. If the length is less than 0.8 mm, it is difficult to obtain sufficient mechanical strength to use as a semiconductor heat treatment member. From the viewpoint of obtaining a member with higher strength, the thickness is preferably 1.5 mm or more.
On the other hand, when the length exceeds 3.5 mm, industrial production of the member becomes difficult.

【0019】本発明に係るシリコン−炭化ケイ素複合部
材においては、上記のように、炭化ケイ素は繊維状体の
集合体として含まれるものであるが、これは、後述する
製造方法により、製紙用パルプ等のセルロース繊維を原
料として、該部材を製造することによって得ることがで
きる。
In the silicon-silicon carbide composite member according to the present invention, as described above, silicon carbide is contained as an aggregate of fibrous bodies. And the like can be obtained by manufacturing the member using cellulose fiber as a raw material.

【0020】前記シリコン−炭化ケイ素複合部材は、そ
の表面に厚さ30μm以上500μmの炭化ケイ素膜が
形成されていることが好ましい。特に、酸洗浄等におけ
る耐食性、耐久性の向上を図るため、該部材の表面に
は、炭化ケイ素膜を形成することが好ましいが、十分な
耐食性等を得る観点から、その厚さは30μm以上であ
ることが好ましい。一方、該部材は、25重量%以上5
5重量%以下の繊維状の炭化ケイ素の集合体を含有する
ことにより、該部材の表面に炭化ケイ素膜を強固に形成
することが可能となるが、炭化ケイ素膜の厚さが500
μmを超える場合は、剥離しやすくなる。
The silicon-silicon carbide composite member preferably has a silicon carbide film having a thickness of 30 μm or more and 500 μm formed on the surface thereof. In particular, it is preferable to form a silicon carbide film on the surface of the member in order to improve corrosion resistance and durability in acid washing and the like, but from the viewpoint of obtaining sufficient corrosion resistance and the like, the thickness is 30 μm or more. Preferably, there is. On the other hand, the member is not less than 25% by weight.
By containing a fibrous silicon carbide aggregate of 5% by weight or less, a silicon carbide film can be firmly formed on the surface of the member.
If it exceeds μm, it is easy to peel off.

【0021】さらに、本発明に係る半導体熱処理用シリ
コン−炭化ケイ素複合部材は、その表面に厚さ30μm
以上150μmの炭化ケイ素膜が形成されており、か
つ、全体の厚さが0.5mm以上1mm以下のダミーウ
エハであることが好ましい。ダミーウエハの厚さは、被
処理ウエハの厚さと同等のものであることが好ましく、
通常、0.5mm以上1mm以下のものが使用される。
また、ダミーウエハ表面の炭化ケイ素膜の厚さは、上記
のとおり、酸洗浄等において、十分な耐食性を得る観点
から、30μm以上であることが好ましい。一方、炭化
ケイ素膜の厚さが150μmを超えると、該ダミーウエ
ハを被処理ウエハの表面にシリコン膜を形成する熱処理
工程において用いる際、該炭化ケイ素膜が形成されたダ
ミーウエハとシリコン膜との熱膨張係数の差異が大きく
なり、該部材の表面のシリコン膜が剥離しやすく、これ
により、パーティクルが発生しやすくなる。
Further, the silicon-silicon carbide composite member for semiconductor heat treatment according to the present invention has a thickness of 30 μm.
It is preferable that the dummy wafer has a silicon carbide film having a thickness of 150 μm or more and an overall thickness of 0.5 mm to 1 mm. The thickness of the dummy wafer is preferably equal to the thickness of the wafer to be processed,
Usually, a material having a size of 0.5 mm or more and 1 mm or less is used.
Further, as described above, the thickness of the silicon carbide film on the surface of the dummy wafer is preferably 30 μm or more from the viewpoint of obtaining sufficient corrosion resistance in acid cleaning or the like. On the other hand, when the thickness of the silicon carbide film exceeds 150 μm, when the dummy wafer is used in a heat treatment step of forming a silicon film on the surface of the wafer to be processed, thermal expansion between the dummy wafer and the silicon film on which the silicon carbide film is formed The difference in the coefficients becomes large, and the silicon film on the surface of the member is easily peeled off, whereby particles are easily generated.

【0022】次に、本発明に係る半導体熱処理用シリコ
ン−炭化ケイ素部材の製造方法について説明する。本発
明に係るシリコン−炭化ケイ素部材は、一般に、きわめ
て高硬度であり、切削加工等が困難であるため、予め所
定形状、すなわち、ダミーウエハ等の所望の半導体熱処
理用部材の形状に成形しておくことが好ましい。
Next, a method of manufacturing a silicon-silicon carbide member for semiconductor heat treatment according to the present invention will be described. In general, the silicon-silicon carbide member according to the present invention has extremely high hardness and is difficult to perform a cutting process or the like. Is preferred.

【0023】特に、本発明に係る半導体熱処理用シリコ
ン−炭化ケイ素部材は、特願2000−398035に
記載されている方法により製造される高純度のものであ
ることが好ましい。すなわち、製紙パルプ用のセルロー
ス繊維を所定形状に成形し、非酸化性雰囲気下にて50
0℃以上1500℃以下で加熱し、カーボン多孔質体を
得た後、シリコン元素を含有する雰囲気下にてケイ化処
理する方法により製造される。前記ケイ化処理は、未反
応カーボンの残存量を低減させるため、溶融シリコンを
含浸させる方法、または、一酸化ケイ素ガスと反応させ
る方法等により行われる。
In particular, the silicon-silicon carbide member for semiconductor heat treatment according to the present invention is preferably of high purity manufactured by the method described in Japanese Patent Application No. 2000-398035. That is, a cellulose fiber for papermaking pulp is formed into a predetermined shape, and is formed under a non-oxidizing atmosphere.
It is manufactured by a method of heating at 0 ° C. or more and 1500 ° C. or less to obtain a carbon porous body and then performing a silicidation treatment in an atmosphere containing a silicon element. The silicidation treatment is performed by a method of impregnating with molten silicon, a method of reacting with silicon monoxide gas, or the like in order to reduce the remaining amount of unreacted carbon.

【0024】なお、前記カーボン多孔質体は、カサ密度
が0.10g/cm3 以上0.80g/cm3 以下であ
ることが好ましい。カサ密度が0.10g/cm3 未満
である場合は、カーボン多孔質体が、構造体としての強
度を維持することが困難となる。一方、カサ密度が0.
80g/cm3 以下を超える場合は、未反応カーボンの
残存量が多くなる。前記カサ密度は、より好ましくは、
0.70g/cm3 以下である。
The carbon porous body preferably has a bulk density of 0.10 g / cm 3 or more and 0.80 g / cm 3 or less. When the bulk density is less than 0.10 g / cm 3 , it becomes difficult for the carbon porous body to maintain the strength as a structure. On the other hand, the bulk density is 0.
If it exceeds 80 g / cm 3 , the residual amount of unreacted carbon increases. The bulk density is more preferably
0.70 g / cm 3 or less.

【0025】また、前記炭化ケイ素膜をシリコン−炭化
ケイ素複合材からなる基材の表面に形成する方法は、特
に限定されるものではないが、通常、CVD法により行
われる。例えば、ハロゲン化有機ケイ素化合物と水素と
の混合ガスを用いて、ハロゲン化有機ケイ素化合物を還
元熱分解させ、生成した炭化ケイ素を前記ダミーウエハ
の基材上に堆積させ、薄膜を形成する方法等が挙げられ
る。
The method of forming the silicon carbide film on the surface of a substrate made of a silicon-silicon carbide composite material is not particularly limited, but is usually performed by a CVD method. For example, using a mixed gas of a halogenated organosilicon compound and hydrogen, reducing and pyrolyzing the halogenated organosilicon compound, depositing the generated silicon carbide on the substrate of the dummy wafer, and forming a thin film. No.

【0026】[0026]

【実施例】以下、本発明を実施例に基づきさらに具体的
に説明するが、本発明は下記の実施例により制限される
ものではない。 [実施例1〜3]表1の実施例1〜3に示す繊維厚さで
あり、長さ3mmの製紙パルプのセルロース繊維を原料
とした成形体を、窒素雰囲気下、1000℃で炭化さ
せ、カサ密度の異なるカーボン多孔質体を得た。このカ
ーボン多孔質体のカサ密度を水中重量法(アルキメデス
法)により測定した。次に、前記カーボン多孔質体に、
1600℃で溶融シリコンを含浸させ、シリコン−炭化
ケイ素複合材を得た。そして、このシリコン−炭化ケイ
素複合材を、直径200mm、厚さ0.5mmのダミー
ウエハ基材に加工した。得られたダミーウエハ基材につ
いて、シリコンと炭化ケイ素の組成重量比を化学分析に
より測定し、また、カサ密度と気孔率を水中重量法(ア
ルキメデス法)により測定した。また、3点曲げ強度を
測定した。これらの結果を表1に示す。
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically based on examples, but the present invention is not limited to the following examples. [Examples 1 to 3] A molded product made from cellulose fibers of papermaking pulp having a fiber thickness of 3 mm and a length shown in Examples 1 to 3 of Table 1 was carbonized at 1000 ° C. in a nitrogen atmosphere. Porous carbon materials having different bulk densities were obtained. The bulk density of the carbon porous body was measured by an underwater weight method (Archimedes method). Next, in the carbon porous body,
The molten silicon was impregnated at 1600 ° C. to obtain a silicon-silicon carbide composite material. Then, this silicon-silicon carbide composite material was processed into a dummy wafer substrate having a diameter of 200 mm and a thickness of 0.5 mm. About the obtained dummy wafer base material, the composition weight ratio of silicon and silicon carbide was measured by chemical analysis, and the bulk density and porosity were measured by a weight-in-water method (Archimedes method). Further, the three-point bending strength was measured. Table 1 shows the results.

【0027】[比較例1および2]表1の比較例1およ
び2に示す繊維厚さであり、長さ3mmの製紙パルプの
セルロース繊維を原料として用い、異なるカサ密度のカ
ーボン多孔質体を形成し、それ以外については、実施例
1と同様にして、シリコン−炭化ケイ素複合材からなる
ダミーウエハ基材を作製し、各種測定を行った。これら
の結果を表1に示す。
[Comparative Examples 1 and 2] A carbon porous material having a different bulk density was formed using cellulose fibers of paper pulp having a fiber thickness of 3 mm and a length shown in Comparative Examples 1 and 2 in Table 1. Otherwise, in the same manner as in Example 1, a dummy wafer substrate made of a silicon-silicon carbide composite material was prepared, and various measurements were performed. Table 1 shows the results.

【0028】[比較例3]平均粒径70μmの炭化ケイ
素粉末60重量部と平均粒径10μmの炭化ケイ素粉末
40重量部とを混合し、これにバインダー11重量部を
添加した。この混合物を混練、造粒、成形した後、15
50℃で仮焼成し、さらに、1500℃で溶融シリコン
を含浸させ、反応焼結させた。上記反応焼結法により得
られたシリコン−炭化ケイ素複合材を、実施例1と同様
にして、ダミーウエハ基材に加工し、各種測定を行っ
た。これらの結果を表1に示す。
Comparative Example 3 60 parts by weight of silicon carbide powder having an average particle diameter of 70 μm and 40 parts by weight of silicon carbide powder having an average particle diameter of 10 μm were mixed, and 11 parts by weight of a binder was added thereto. After kneading, granulating and molding this mixture, 15
It was calcined at 50 ° C., impregnated with molten silicon at 1500 ° C., and reacted and sintered. The silicon-silicon carbide composite material obtained by the above reaction sintering method was processed into a dummy wafer substrate in the same manner as in Example 1, and various measurements were performed. Table 1 shows the results.

【0029】[比較例4]高純度のカーボン基材表面
に、1250℃で、SiCl4 ガス(1l/min)と
38 ガス(1l/min)とH2 ガス(50l/m
in)とを用いて、厚さ800μmのCVD−炭化ケイ
素膜を形成した。そして、これを酸化性雰囲気下で焼成
することにより、前記カーボン基材を焼き抜いた。上記
CVD法により得られた炭化ケイ素材を、実施例1と同
様にして、ダミーウエハ基材に加工し、各種測定を行っ
た。これらの結果を表1に示す。
Comparative Example 4 A SiCl 4 gas (1 l / min), a C 3 H 8 gas (1 l / min) and a H 2 gas (50 l / m) were placed on a high-purity carbon substrate surface at 1250 ° C.
In), a CVD-silicon carbide film having a thickness of 800 μm was formed. Then, by firing this under an oxidizing atmosphere, the carbon substrate was burned out. The silicon carbide material obtained by the CVD method was processed into a dummy wafer base material in the same manner as in Example 1, and various measurements were performed. Table 1 shows the results.

【0030】[0030]

【表1】 [Table 1]

【0031】実施例1において得られたダミーウエハ基
材について、常圧酸抽出によるフレームレス原子吸光分
析法により、含まれる不純物元素の濃度を測定した。こ
の結果を表2に示す。
With respect to the dummy wafer base material obtained in Example 1, the concentration of the impurity element contained therein was measured by a flameless atomic absorption spectrometry method using normal pressure acid extraction. Table 2 shows the results.

【0032】[0032]

【表2】 [Table 2]

【0033】表2に示したように、実施例1により得ら
れたシリコン−炭化ケイ素複合部材(ダミーウエハ基
材)は、不純物元素の濃度が半導体熱処理用部材として
用いることができる程度に低く、高純度であることが確
認された。
As shown in Table 2, the silicon-silicon carbide composite member (dummy wafer substrate) obtained in Example 1 had a low impurity element concentration and was high enough to be used as a semiconductor heat treatment member. Its purity was confirmed.

【0034】なお、実施例1〜3において得られたダミ
ーウエハ基材中に残存する未反応カーボン量は、いずれ
も0.20重量%以下であることも確認された。未反応
カーボン量を0.20重量%以下とすることによって、
該シリコン−炭化ケイ素複合部材をより均一な組織とす
ることができるため、クラックの発生や変形をより効果
的に防止することができる。
It was also confirmed that the amount of unreacted carbon remaining in the dummy wafer base materials obtained in Examples 1 to 3 was 0.20% by weight or less. By setting the amount of unreacted carbon to 0.20% by weight or less,
Since the silicon-silicon carbide composite member can have a more uniform structure, generation and deformation of cracks can be more effectively prevented.

【0035】さらに、上記実施例1〜3および比較例1
〜4において得られた各ダミーウエハ基材の表面にCV
D法により、厚さ100μmの炭化ケイ素膜を形成し、
厚さ0.7mmのダミーウエハを作製した。そして、こ
れらのダミーウエハを用いて、被処理ウエハの表面に
2.5μmのポリシリコン膜を形成するCVD処理工程
における耐用試験を行った。前記CVD処理試験として
は、まず、全長120mm、溝数172本、ピッチ間隔
3.5mm、溝幅1mm、溝深さ5mmのウエハボート
の上下部に各10枚のダミーウエハを載置した。また、
この上下部のダミーウエハの間には、被処理ウエハであ
るシリコンウエハを載置し、このウエハボートをCVD
炉内に装入した。次に、炉内にSiH2 Cl2 ガス(2
l/min)とH2 ガス(20l/min)を導入し、
1000℃で60分間熱処理を行い、被処理ウエハの表
面に2.5μmのポリシリコン膜を形成した。そして、
上記CVD処理が1回終了する毎に被処理ウエハを交換
し、上記CVD処理を繰り返し行った。
Further, the above Examples 1 to 3 and Comparative Example 1
CV on the surface of each dummy wafer base material obtained in
Forming a silicon carbide film having a thickness of 100 μm by Method D,
A dummy wafer having a thickness of 0.7 mm was manufactured. Using these dummy wafers, a durability test was performed in a CVD process for forming a 2.5 μm polysilicon film on the surface of the wafer to be processed. In the CVD processing test, first, ten dummy wafers were placed on upper and lower portions of a wafer boat having a total length of 120 mm, 172 grooves, a pitch interval of 3.5 mm, a groove width of 1 mm, and a groove depth of 5 mm. Also,
A silicon wafer to be processed is placed between the upper and lower dummy wafers, and the wafer boat is
It was charged in the furnace. Next, SiH 2 Cl 2 gas (2
l / min) and H 2 gas ( 20 l / min),
A heat treatment was performed at 1000 ° C. for 60 minutes to form a 2.5 μm polysilicon film on the surface of the wafer to be processed. And
Each time the CVD process was completed once, the wafer to be processed was replaced, and the CVD process was repeated.

【0036】上記CVD処理工程における耐用試験の結
果、実施例1〜3により作製したダミーウエハは、20
回目においても、ポリシリコン膜の剥離やダミーウエハ
表面のCVD−炭化ケイ素膜の劣化は認められなかっ
た。これに対して、比較例1、3、4により作製された
ダミーウエハは、上記CVD処理の繰り返しにより、最
大でも12回目までには、各ダミーウエハからポリシリ
コン膜が部分的に剥離していた。また、比較例2につい
ては、ダミーウエハ表面のCVD−炭化ケイ素膜に、部
分的にマイクロクラックが発生していることが確認され
た。
As a result of the durability test in the above-mentioned CVD process, the dummy wafers manufactured in Examples 1 to 3 were found to have a thickness of 20 mm.
At the first time, neither the peeling of the polysilicon film nor the deterioration of the CVD-silicon carbide film on the surface of the dummy wafer was observed. On the other hand, in the dummy wafers manufactured in Comparative Examples 1, 3, and 4, the polysilicon film was partially peeled from each dummy wafer at most up to the twelfth due to the repetition of the CVD process. Further, in Comparative Example 2, it was confirmed that microcracks were partially generated in the CVD-silicon carbide film on the surface of the dummy wafer.

【0037】[0037]

【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば、高純度
かつ高強度のシリコン−炭化ケイ素複合部材を提供する
ことができる。さらに、本発明に係るシリコン−炭化ケ
イ素複合部材は、反りや破損等の発生が抑制され、耐食
性、耐久性、耐熱衝撃性にも優れているため、ダミーウ
エハ、ウエハボート、炉芯管等の半導体熱処理用として
好適に用いることができる。
As described above, according to the present invention, a silicon-silicon carbide composite member having high purity and high strength can be provided. Furthermore, the silicon-silicon carbide composite member according to the present invention suppresses the occurrence of warpage and breakage, and is excellent in corrosion resistance, durability, and thermal shock resistance. Therefore, semiconductors such as dummy wafers, wafer boats, and furnace core tubes are used. It can be suitably used for heat treatment.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 21/205 C04B 35/56 101X 101Y 35/80 C (72)発明者 山口 昌宏 山形県西置賜郡小国町大字小国町378番地 東芝セラミックス株式会社小国製造所内 Fターム(参考) 4G001 BA60 BA62 BA86 BB22 BB60 BB62 BB86 BC11 BC33 BC46 BC47 BC54 BC72 BD04 BD13 BD37 BD38 BE32 4K030 CA01 KA46 KA47 5F045 AA03 AB03 AC05 AF19 BB15──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H01L 21/205 C04B 35/56 101X 101Y 35/80 C (72) Inventor Masahiro Yamaguchi Ogunimachi, Nishiokitama-gun, Yamagata Prefecture 378, Oguni-machi Oguni-machi Toshiba Ceramics Co., Ltd. Oguni Works F term (reference) 4G001 BA60 BA62 BA86 BB22 BB60 BB62 BB86 BC11 BC33 BC46 BC47 BC54 BC72 BD04 BD13 BD37 BD38 BE32 4K030 CA01 KA46 KA47 5F045 AA03 AB03 AC05 AF19 BB15

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 45重量%以上75重量%以下のシリコ
ンと、25重量%以上55重量%以下の炭化ケイ素から
なる半導体熱処理用シリコン−炭化ケイ素複合部材であ
って、 前記炭化ケイ素が、厚さ150μm以下、かつ、長さ
0.8mm以上3.5mm以下の繊維状体の集合体によ
って形成されていることを特徴とする半導体熱処理用シ
リコン−炭化ケイ素複合部材。
1. A silicon-silicon carbide composite member for semiconductor heat treatment, comprising: 45 to 75% by weight of silicon and 25 to 55% by weight of silicon carbide, wherein the silicon carbide has a thickness of A silicon-silicon carbide composite member for heat treatment of a semiconductor, which is formed of an aggregate of fibrous bodies having a length of 150 μm or less and a length of 0.8 mm to 3.5 mm.
【請求項2】 前記シリコン−炭化ケイ素複合部材は、
その表面に厚さ30μm以上500μmの炭化ケイ素膜
が形成されていることを特徴とする請求項1記載の半導
体熱処理用シリコン−炭化ケイ素複合部材。
2. The silicon-silicon carbide composite member,
2. The silicon-silicon carbide composite member for semiconductor heat treatment according to claim 1, wherein a silicon carbide film having a thickness of 30 [mu] m or more and 500 [mu] m is formed on the surface.
【請求項3】 前記シリコン−炭化ケイ素複合部材が、
厚さ30μm以上150μmの炭化ケイ素膜が形成され
ており、かつ、全体の厚さが0.5mm以上1mm以下
のダミーウエハであることを特徴とする請求項1または
請求項2に記載の半導体熱処理用シリコン−炭化ケイ素
複合部材。
3. The silicon-silicon carbide composite member,
The semiconductor wafer according to claim 1 or 2, wherein a silicon carbide film having a thickness of 30 µm or more and 150 µm or more is formed, and the whole thickness is a dummy wafer having a thickness of 0.5 mm or more and 1 mm or less. A silicon-silicon carbide composite member.
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