JP2622609B2 - 半導体製造用ｓｉｃ質セラミックス製品 - Google Patents
半導体製造用ｓｉｃ質セラミックス製品Info
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- JP2622609B2 JP2622609B2 JP1251270A JP25127089A JP2622609B2 JP 2622609 B2 JP2622609 B2 JP 2622609B2 JP 1251270 A JP1251270 A JP 1251270A JP 25127089 A JP25127089 A JP 25127089A JP 2622609 B2 JP2622609 B2 JP 2622609B2
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- semiconductor manufacturing
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、主にSiC質セラミックスからなるプロセス
チューブ、均熱管、ウエハボート、炉心管等の半導体製
造用SiC質セラミックス製品に関する。
チューブ、均熱管、ウエハボート、炉心管等の半導体製
造用SiC質セラミックス製品に関する。
［従来の技術］ 従来、この種の半導体製造用SiC質セラミックス製品
は、難焼結性に対処するため、ほう素（Ｂ）、炭素
（Ｃ）、アルミナ（Al2O3）又は酸化ベリリウム（BeO）
等の焼結助剤を添加して焼結したり、純度を向上するた
め、シリコン（Si）に含浸して反応焼結したSiC質焼結
体からなる基材の表面に、この基材からの不純物の拡散
を防止するため、CVD法によるSiC膜を形成して構成され
ている。
は、難焼結性に対処するため、ほう素（Ｂ）、炭素
（Ｃ）、アルミナ（Al2O3）又は酸化ベリリウム（BeO）
等の焼結助剤を添加して焼結したり、純度を向上するた
め、シリコン（Si）に含浸して反応焼結したSiC質焼結
体からなる基材の表面に、この基材からの不純物の拡散
を防止するため、CVD法によるSiC膜を形成して構成され
ている。
［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記従来の半導体製造用SiC質セラミ
ックス製品においては、基材とSiC膜とに微妙な熱膨張
差があるため、半導体製造プロセスでの熱サイクルにお
いてコーティング時の残留応力や熱的機械的応力によ
り、SiCが脆性材料である（破壊靭性値で３前後）こと
も相俟って、SiC膜に微細な亀裂が入りやすくなり、
又、SiC膜に一度亀裂が入ると、いずれも脆性材料であ
るため、亀裂の伸展が容易に進み基材の破損に至る問題
がある。
ックス製品においては、基材とSiC膜とに微妙な熱膨張
差があるため、半導体製造プロセスでの熱サイクルにお
いてコーティング時の残留応力や熱的機械的応力によ
り、SiCが脆性材料である（破壊靭性値で３前後）こと
も相俟って、SiC膜に微細な亀裂が入りやすくなり、
又、SiC膜に一度亀裂が入ると、いずれも脆性材料であ
るため、亀裂の伸展が容易に進み基材の破損に至る問題
がある。
そこで、本発明は、SiC膜の亀裂による強度劣化を防
止し得る半導体製造用SiC質セラミックス製品の提供を
目的とする。
止し得る半導体製造用SiC質セラミックス製品の提供を
目的とする。
［課題を解決するための手段］ 前記課題を解決するため、本発明の半導体製造用SiC
質セラミックス製品は、SiC質焼結体からなる基材表面
にカーボン質からなる0.5〜５μｍの厚さの中間緩衝膜
を形成し、かつこの膜の上にCVD法による密度3.1g/cm3
以上の緻密なSiC膜を積層してなるものである。
質セラミックス製品は、SiC質焼結体からなる基材表面
にカーボン質からなる0.5〜５μｍの厚さの中間緩衝膜
を形成し、かつこの膜の上にCVD法による密度3.1g/cm3
以上の緻密なSiC膜を積層してなるものである。
［作 用］ 上記手段においては、中間緩衝膜を形成するカーボン
質の潤滑性や弾性により、SiC膜に生じるコーティング
時の残留応力や熱的機械的応力が吸収緩和される。
質の潤滑性や弾性により、SiC膜に生じるコーティング
時の残留応力や熱的機械的応力が吸収緩和される。
SiC質焼結体としては、SiC粉末にＢやＣ等の焼結助剤
を添加して焼結したもの、あるいはSiCとＣの粉末の成
形体にSiを含浸して焼結したもの等が用いられる。
を添加して焼結したもの、あるいはSiCとＣの粉末の成
形体にSiを含浸して焼結したもの等が用いられる。
中間緩衝膜は、CVD法等の気相成長法によって形成す
ることが好ましく、このようにすることにより層状構造
がコーティング面に垂直に積層し、潤滑性等が一層向上
する。
ることが好ましく、このようにすることにより層状構造
がコーティング面に垂直に積層し、潤滑性等が一層向上
する。
又、中間緩衝膜は、その厚さが0.5μｍより薄くなる
と、亀裂の伸展を止める効果が低減し、５μｍより厚く
なると、中間緩衝膜自体の剥離が起こりやすくなってし
まう。
と、亀裂の伸展を止める効果が低減し、５μｍより厚く
なると、中間緩衝膜自体の剥離が起こりやすくなってし
まう。
密度3.1g/cm3以上の緻密なSiC膜の形成は、CVD法によ
り1100℃以上の温度で行うことが好ましく、この温度よ
り低いと、水素、塩素等の未分解成分が残り、後に1000
℃以上の温度にさらされると、ガスとして分解し、SiC
膜に亀裂を生じさせる。CVD法は、（CH3）xSiHyで表わ
される有機シラン系ガスの熱分解CVD、又はSiHxClyで表
わされるシラン系ガスとCnHmで表わされる有機ガスの反
応CVDのいずれかの方法である。
り1100℃以上の温度で行うことが好ましく、この温度よ
り低いと、水素、塩素等の未分解成分が残り、後に1000
℃以上の温度にさらされると、ガスとして分解し、SiC
膜に亀裂を生じさせる。CVD法は、（CH3）xSiHyで表わ
される有機シラン系ガスの熱分解CVD、又はSiHxClyで表
わされるシラン系ガスとCnHmで表わされる有機ガスの反
応CVDのいずれかの方法である。
SiC膜の厚さは、５μｍ以上であることが好ましく、
これより薄いと基材からの不純物の拡散を生じる。より
好ましくは、10μｍ以上である。
これより薄いと基材からの不純物の拡散を生じる。より
好ましくは、10μｍ以上である。
［実施例］ 以下、本発明の実施例を詳細に説明する。
実施例１ SiC粉末96重量％、Ｂ粉末１重量％、Ｃ粉末３重量％
の組成で配合した成形体をArガス雰囲気中において2150
℃の温度で３時間かけて焼成し、SiC質焼結体とした。
の組成で配合した成形体をArガス雰囲気中において2150
℃の温度で３時間かけて焼成し、SiC質焼結体とした。
このSiC質焼結体を機械加工し、３×４×40mmの基材
（未コート品）１とした。
（未コート品）１とした。
ついで、基材１の表面に、CVD法によりカーボンをコ
ーティングして厚さ２μｍの中間緩衝膜を形成した。
ーティングして厚さ２μｍの中間緩衝膜を形成した。
このCVD条件は、次のとおりである。
原料ガス:C2H4、 300cc/min キャリアガス:H2、 500cc/min 温度:1200℃ 上述した中間緩衝膜の上に、CVD法により厚さ50μｍ
のSiC膜を積層して発明品１とした。
のSiC膜を積層して発明品１とした。
このCVD条件は、次のとおりである。
原料ガス（CH3）SiH3、 200cc/min キャリアガス:Ar、 500cc/min 温度:1300℃ この発明品１の室温強度及び熱サイクル試験後の強度
は、未コート品１及び未コート品１に直接CVD法により5
0μｍのSiC膜を形成した（CVD条件は発明品１と同じ）
従来品１のそれらを併記する第１表に示すようになり、
熱サイクル試験後のSiC膜の微小亀裂の発生や、強度劣
化もなくなった。
は、未コート品１及び未コート品１に直接CVD法により5
0μｍのSiC膜を形成した（CVD条件は発明品１と同じ）
従来品１のそれらを併記する第１表に示すようになり、
熱サイクル試験後のSiC膜の微小亀裂の発生や、強度劣
化もなくなった。
なお、熱サイクル試験は、第１図に示すように、０℃
から１時間半かけて1400℃まで昇温し、この温度で１時
間保持した後、２時間かけて０℃まで降温する操作を１
サイクルとして行った。
から１時間半かけて1400℃まで昇温し、この温度で１時
間保持した後、２時間かけて０℃まで降温する操作を１
サイクルとして行った。
又、中間緩衝膜の厚さを変えて形成し、その上に厚さ
50μｍのSiC膜を積層したものの常温強度は、第２表に
示すようになり、中間緩衝膜の厚さが0.1μｍのもの
は、カーボン層がSiCコーティング中にSiCの原料ガスと
反応してSiCに変化し、常温強度も380MPaで効果がなか
った。一方、中間緩衝膜の厚さが50μｍのものは、常温
強度の測定中、150MPa相当の圧力をかけた時にSiC膜が
剥がれ、その後450MPaで焼結体が折れた。従って、中間
緩衝膜が厚いと、焼結体が折れるのは450MPaであるが、
150MPa程度でSiC膜が剥がれるので、この段階で半導体
製造用として用いられなくなり、SiC未コート品と同じ
になる。
50μｍのSiC膜を積層したものの常温強度は、第２表に
示すようになり、中間緩衝膜の厚さが0.1μｍのもの
は、カーボン層がSiCコーティング中にSiCの原料ガスと
反応してSiCに変化し、常温強度も380MPaで効果がなか
った。一方、中間緩衝膜の厚さが50μｍのものは、常温
強度の測定中、150MPa相当の圧力をかけた時にSiC膜が
剥がれ、その後450MPaで焼結体が折れた。従って、中間
緩衝膜が厚いと、焼結体が折れるのは450MPaであるが、
150MPa程度でSiC膜が剥がれるので、この段階で半導体
製造用として用いられなくなり、SiC未コート品と同じ
になる。
更に、直径100mm、厚さ10mmの発明品１をSiCウエハ台
とし、その上にSiウエハを載置し、ウエハ表面に酸化膜
（SiO2）を形成してその絶縁耐圧を測定したところ、同
形状の石英ガラス、未コート品１及び従来品１からなる
もののそれを併記する第３表に示すようになった。
とし、その上にSiウエハを載置し、ウエハ表面に酸化膜
（SiO2）を形成してその絶縁耐圧を測定したところ、同
形状の石英ガラス、未コート品１及び従来品１からなる
もののそれを併記する第３表に示すようになった。
従って、未コート品１では、不純物の影響でウエハ表
面に形成された酸化膜の絶縁耐圧が低い。一方、従来品
１では、初めは石英ガラスをウエハ台として使用した場
合と同程度の絶縁耐圧を示すが、使用しているうちにSi
C膜を亀裂が入り、ここからの汚染で酸化膜の絶縁耐圧
が低下している。
面に形成された酸化膜の絶縁耐圧が低い。一方、従来品
１では、初めは石英ガラスをウエハ台として使用した場
合と同程度の絶縁耐圧を示すが、使用しているうちにSi
C膜を亀裂が入り、ここからの汚染で酸化膜の絶縁耐圧
が低下している。
これに対し、発明品１では、10回以上使用された場合
でもウエハ表面に形成された酸化膜の絶縁耐圧が低下し
ないことがわかった。
でもウエハ表面に形成された酸化膜の絶縁耐圧が低下し
ないことがわかった。
実施例２ SiC粉末97重量％、Ｃ粉末３重量％の組成で相対密度6
0％の成形体に、1550℃の温度でSiを含浸して反応焼結
し、SiC75重量％、Si25重量％のSiC質焼結体とした。
0％の成形体に、1550℃の温度でSiを含浸して反応焼結
し、SiC75重量％、Si25重量％のSiC質焼結体とした。
このSiC質焼結体を機械加工し、３×４×40mmの基材
（未コート品）２とした。
（未コート品）２とした。
ついで、実施例１と同一のCVD条件で、基材２の表面
に、カーボンをコーティングして厚さ２μｍの中間緩衝
膜を形成した後、この中間緩衝膜の上に、実施例１と同
一のCVD条件で厚さ50μｍ、20μｍ、５μｍ及び２μｍ
のSiC膜を積層して発明品２−１、発明品２−２、発明
品２−３及び比較品とした。
に、カーボンをコーティングして厚さ２μｍの中間緩衝
膜を形成した後、この中間緩衝膜の上に、実施例１と同
一のCVD条件で厚さ50μｍ、20μｍ、５μｍ及び２μｍ
のSiC膜を積層して発明品２−１、発明品２−２、発明
品２−３及び比較品とした。
これらの室温強度及び第１図に示す熱サイクル試験後
の強度は、未コート品２及び未コート品２に直接CVD法
により50μｍのSiC膜を形成した（CVD条件は発明品２−
１等と同じ）従来品２のそれらを併記する第４表に示す
ようになり、発明品２−１〜発明品２−３は、熱サイク
ル試験後のSiC膜の微小亀裂の発生や、強度劣化もなか
った。しかし、未コート品２は、20回の熱サイクル試験
で膜の剥がれが一部発生した。
の強度は、未コート品２及び未コート品２に直接CVD法
により50μｍのSiC膜を形成した（CVD条件は発明品２−
１等と同じ）従来品２のそれらを併記する第４表に示す
ようになり、発明品２−１〜発明品２−３は、熱サイク
ル試験後のSiC膜の微小亀裂の発生や、強度劣化もなか
った。しかし、未コート品２は、20回の熱サイクル試験
で膜の剥がれが一部発生した。
［発明の効果］ 以上のように本発明によれば、中間緩衝膜を形成する
カーボン質の潤滑性や弾性により、SiC膜に生じるコー
ティング時の残留応力や熱的機械的応力が吸収緩和され
るので、SiC膜に生じる亀裂の発生やこれに伴う基材の
破損の発生を極めて低減し、ひいてはその強度の劣化を
防止することができる。
カーボン質の潤滑性や弾性により、SiC膜に生じるコー
ティング時の残留応力や熱的機械的応力が吸収緩和され
るので、SiC膜に生じる亀裂の発生やこれに伴う基材の
破損の発生を極めて低減し、ひいてはその強度の劣化を
防止することができる。
第１図は熱サイクル試験の１サイクルの説明図である。
Claims (1)
- 【請求項１】SiC質焼結体からなる基材表面にカーボン
質からなる0.5〜５μｍの厚さの中間緩衝膜を形成し、
かつこの膜の上にCVD法による密度3.1g/cm3以上の緻密
なSiC膜を積層してなる半導体製造用SiC質セラミックス
製品。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1251270A JP2622609B2 (ja) | 1989-09-27 | 1989-09-27 | 半導体製造用ｓｉｃ質セラミックス製品 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1251270A JP2622609B2 (ja) | 1989-09-27 | 1989-09-27 | 半導体製造用ｓｉｃ質セラミックス製品 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03112131A JPH03112131A (ja) | 1991-05-13 |
| JP2622609B2 true JP2622609B2 (ja) | 1997-06-18 |
Family
ID=17220296
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1251270A Expired - Lifetime JP2622609B2 (ja) | 1989-09-27 | 1989-09-27 | 半導体製造用ｓｉｃ質セラミックス製品 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2622609B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3735100B2 (ja) | 2002-07-09 | 2006-01-11 | 株式会社トキワ | 移動体繰出装置 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5339234B2 (ja) * | 1974-04-01 | 1978-10-20 | ||
| JPS5884427A (ja) * | 1981-11-13 | 1983-05-20 | Toshiba Corp | 半導体拡散層形成用炉管 |
-
1989
- 1989-09-27 JP JP1251270A patent/JP2622609B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03112131A (ja) | 1991-05-13 |
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