JP4109940B2

JP4109940B2 - Ｃｖｄ炉用部材及びこれを用いたｃｖｄ法

Info

Publication number: JP4109940B2
Application number: JP2002270616A
Authority: JP
Inventors: 朋秀大塚; 厚男北澤; 幸久宮下; 浩昌佐藤; 修一武田
Original assignee: Covalent Materials Corp
Current assignee: Coorstek KK
Priority date: 2002-09-17
Filing date: 2002-09-17
Publication date: 2008-07-02
Anticipated expiration: 2022-09-17
Also published as: JP2004107711A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＣＶＤ炉用部材及びこれを用いたＣＶＤ法に係わり、特に部材パーツの接合部の接着を防止したＣＶＤ炉用部材及びこれを用いたＣＶＤ法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
化学的気相成長法（Chemical Vapor Deposition：ＣＶＤ）は、緻密で高純度な膜が得られることから、ＳｉＣ、カーボンなどからなるウェーハボート、炉芯管などのような半導体装置製造用部材の全面にＳｉＣ，Ｓｉ_３Ｎ_４膜等を施すのに用いられ、部材の高純度化が図られている。
【０００３】
このようなＣＶＤ法に用いられる従来のＣＶＤ炉は、水冷の炉内に、断熱材を介して接地され、図８に示すようなカーボンケース２１が設置され、製品の成膜がそのカーボンケース２１内で行われている。このカーボンケース２１は、必要不可欠な点数のパーツ２２の積み重ねからなり、図９に示すように、カーボンケース２１外に原料ガスが洩れないように空隙なく接合部２３で接合されている。
【０００４】
ＣＶＤ工程において、カーボンケース２１には、製品と同様にＳｉＣ膜が形成されてしまうため、ある膜厚でＳｉＣ膜の剥離、カーボンケース２１に破損が発生する。このため、カーボンケース２１の定期的な交換が必要であるが、カーボンケース２１のパーツ２２全てが同時に寿命となるわけではなく、パーツ２２の設置位置等によって、寿命が異なる。しかしながら、従来のカーボンケース２１のように、各パーツ２２が、空隙なく接合されていると、蒸着したＳｉＣ被膜により、各パーツ２２同士が接着されてしまい、パーツ２２毎に分割することが困難になり、カーボンケース２１全体を交換せざるを得ず、不経済であった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、ＣＶＤ工程での使用後であっても、パーツ同士の接着がなく、部分的にパーツの交換が可能で経済的なＣＶＤ炉用部材が要望されていた。
【０００６】
本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、ＣＶＤ工程での使用後であっても、パーツ同士の接着がなく、部分的にパーツの交換が可能で経済的なＣＶＤ炉用部材及びこれを用いたＣＶＤ法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の１つの態様によれば、中空状をなす複数個のパーツを互いに接合するように積み重ねて、内部にワークが収納される収納部が形成されたＣＶＤ炉用部材において、前記各パーツの接合部に沿って、一端は上記収納部側に開口し、他端は両パーツの接合部に達し、かつ、前記両端間に屈折部を有するガス回り込み防止空隙が設けられたことを特徴とするＣＶＤ炉用部材が提供される。これにより、ＣＶＤ工程での使用後であっても、パーツ同士の接着がなく、部分的に交換が可能で経済的なＣＶＤ炉用部材が実現される。
【０００８】
好適な一例では、上記ガス回り込み防止空隙は、断面が略Ｌ字状である。これにより、接合部に、原料ガスが回込むのが防止され、各パーツがＳｉＣ膜によって接合されることがない。
【０００９】
また、他の好適な一例では、上記ガス回り込み防止空隙は、断面が略¬状の接合部が形成されるように、他端が接合部の水平部分まで達していない断面が略Ｌ字状である。これにより、原料ガスの回り込みが防止され、また、接合面積が増加するので、ガスシール性が向上する。
【００１０】
また、他の好適な一例では、上記ガス回り込み防止空隙は、他端と屈折部間で、立ち上がりにガス回り込み防止空隙に突出する突出部が形成される。これにより、突出部の作用によりガス回り込み防止空隙の効果が向上し、より効果的に原料ガスの回り込みが防止される。
【００１１】
また、他の好適な一例では、上記ガス回り込み防止空隙は、接合部を挟んでその両側に設けられ、断面が略ト字状をなし、その水平部分が各々外部に開口している。
【００１２】
また、上記目的を達成するため、本発明の他の態様によれば、請求項１乃至５のいずれかに記載のＣＶＤ炉用部材内にワークを収納し、当該ＣＶＤ炉用部材をＣＶＤ炉内に配置し、加熱し、原料ガスを炉内に流すことで、ワーク表面にＣＶＤ膜を形成することを特徴とするＣＶＤ炉用部材を用いたＣＶＤ法が提供される。これにより、原料ガスによりＣＶＤ炉用部材を構成するパーツが被膜によって接合されることがなく、各パーツの分割が容易であり、被膜が厚く被覆し交換が必要ないパーツのみ交換することが可能となり、経済てきである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係わるＣＶＤ炉用部材及びこれを用いたＣＶＤ法の実施形態について添付図面を参照して説明する。
【００１４】
図１は本発明に係わるＣＶＤ炉用部材を組込んだＣＶＤ炉の概念図である。
【００１５】
図１に示すように、本発明に係わるＣＶＤ炉用部材、例えば、カーボンケース１は、カーボン製で、ワーク収納部２が形成されるように中空状をなし、水平面で分割されて複数個のパーツ、すなわち、貫通孔１ａ_３が設けられた底体１ａと、この底体１ａに積み重ねられる下主体部１ｂと、この下主体部１ｂに積み重ねられる上主体部１ｃと、この上主体部１ｃに積み重ねられる蓋体１ｄからなっている。
【００１６】
これら各パーツ間の接合部３には、図２に示すように、ガス回り込み防止空隙４が形成されている。この図２に拡大して示すように、下主体部１ｂと上主体部１ｃ間に設けられるガス回り込み防止空隙４ｂｃを例にとって説明すれば、ガス回り込み防止空隙４ｂｃは、下主体部１ｂの上端部１ｂ_１から立ち上がり、上主体部１ｃの下端部１ｃ_１に先端が気密的に当接して離間自在に接合する接合部３を形成する立ち上部１ｂ_２と、上主体部１ｃの下端部１ｃ_１から下方に突出する立ち上部１ｃ_２との間に形成されている。そして、ガス回り込み防止空隙４ｂｃは、その一端が原料ガスの流れる側、すなわち、収納部２側に開口し、他端が接合部３迄達し、かつ、両端間で曲折する曲折部ｋが設けられ、断面が略々Ｌ字形状であり、接合部３に沿ってリング状に形成されている。このガス回り込み防止空隙４ｂｃは、Ｌ字形状であるので、上から下に流れるガス流と反対側の上方により大きな空隙が形成される。また、空隙の幅は、１〜２ｍｍであるのが好ましい。
【００１７】
次に本発明に係わるＣＶＤ炉用部材を用いたＣＶＤ法について説明する。
【００１８】
図３に示すように、ＣＶＤ法に用いられるＣＶＤ装置１１は、水冷される真空容器１２を有し、この真空容器１２は、円筒形状の容器主体１３と、この容器主体１３に開閉可能に取付けられた扁平容器形状の底蓋体１４、及び上蓋体１５からなっている。また、真空容器１２には、内部を囲む断熱材１６と、その内側に配置された筒状の加熱ヒータ１７を有している。
【００１９】
従って、最初に本発明に係わるカーボンケース１の底体１ａを加熱ヒータ１７内に設置し、しかる後、支持台１８の支持軸１８ａを、底体１ａの貫通孔１ａ_３に貫通させて、底体１ａ内に設置する。さらに、ＳｉＣ膜が被覆されるべきワーク、例えば、ＳｉＣ製のウェーハボートＷを、支持台１８に載置する。さらに、図１に示すように、ガス回り込み防止空隙４が形成されるように、底体１ａに下主体部１ｂを積み重ね、下主体部１ｂに上主体部１ｃを積み重ね、この上主体部１ｃに蓋体１ｄを積み重ねて、カーボンケース１を組立てウェーハボートＷをワーク収納部２に気密的に収納する。なお、前記カーボンケースは、水平断面が円形リング状でもよく、また、矩形リング状でもよい。
【００２０】
この状態で、最初、真空容器１２内を真空ポンプで減圧し、０．１Ｔｏｒｒ以下に達してから加熱ヒータ１７の加熱を開始する。昇温して所定温度に達したところで、ＳｉＨ_４／ＣＨ_４／Ｈ_２系やＳｉＣｌ_４／Ｃ_３Ｈ_８／Ｈ_２系のガスを炉内に流し、所定の膜厚だけウェーハボートＷにＣＶＤ−ＳｉＣ被膜形成を行う。
【００２１】
上記のようなＣＶＤ工程において、ＳｉＣ被膜はカーボンケース１を設けることによって、熱容量を常に定常化できて、ウェーハボートＷに均質かつ均等膜厚のＳｉＣ膜を形成することができる。さらに、原料ガスがカーボンケース１の表面にも達して、ＳｉＣ膜を形成するが、各パーツ間には、ガス回り込み防止空隙３が形成されているので、下パーツと上パーツの接合部、例えば、図２に示すような上主体部１ｃの下端部１ｃ_１と下主体部１ｂの立ち上部１ｂ_２との接合部３に、原料ガスが回込むのが防止され、各パーツがＳｉＣ膜によって接合されることがない。従って、各パーツの分割が容易であり、ＳｉＣ膜が厚く被覆し交換が必要なパーツのみ交換することが可能となり、経済的である。
【００２２】
また、本発明に係わるＣＶＤ炉用部材の第２実施形態を説明する。
【００２３】
上記第１実施形態におけるガス回り込み防止空隙は、略々Ｌ字形状の空隙部が接合部まで達しているのに対して、本第２実施形態におけるガス回り込み防止空隙は、略々Ｌ字形状で、その他端が接合部まで達していないものである。
【００２４】
例えば、図４に示すように、カーボンからなるＣＶＤ炉用部材１Ａには、下主体部１Ａｂと、上主体部１Ａｃ間に設けられるガス回り込み防止空隙４Ａｂｃは、下主体部１Ａｂの上端部１Ａｂ_１から立ち上がり、上主体部１Ａｃの下端部１Ａｃ_１に先端が気密的に当接して接合部Ａ３を形成する立ち上部１Ａｂ_２と、上主体部１Ａｃの下端部１Ａｃ_１から下方に突出する立ち上部１Ａｃ_２との間に形成され、断面が略々Ｌ字形状をなし、接合部Ａ３に沿ってリング状に形成され、略々¬状の接合部Ａ３が形成されるように他端が接合部Ａ３の水平部分Ａ３_ａまでは、達していない。
【００２５】
従って、ガス回り込み防止空隙４Ａｂｃにより、原料ガスの回り込みが防止され、また、接合面積が増加するので、ガスシール性が向上する。
【００２６】
また、本発明に係わるＣＶＤ炉用部材の第３実施形態を説明する。
【００２７】
上記第１実施形態におけるガス回り込み防止空隙は、略々Ｌ字形状の空隙部を形成するのに対して、本第３実施形態におけるガス回り込み防止空隙は、略々Ｌ字形状の空隙部に突部を形成したものである。
【００２８】
例えば、図５に示すように、カーボンからなるＣＶＤ炉用部材１Ｂには、下主体部１Ｂｂと上主体部１Ｂｃ間に設けられるガス回り込み防止空隙４Ｂｂｃは、下主体部１Ｂｂの上端部１Ｂｂ_１から立ち上がり、上主体部１Ｂｃの下端部１Ｂｃ_１に先端が気密的に当接して接合分Ｂ３を形成する立ち上部１Ｂｂ_２と、上主体部１Ｂｃの下端部１Ｂｃ_１から下方に突出する立ち上部１Ｂｃ_２との間に形成され、さらに、突出部１Ｂｂ_３が設けられた略々ト字形状の立ち上部１Ｂｂ_２と、上主体部１Ｂｃの下端部１Ｂｃ_１から下方に突出する立ち上部１Ｂｃ_２との間に形成され、断面が変形Ｌ字形状であり、接合部Ｂ３に沿ってリング状に形成されている。
【００２９】
従って、突出部１Ｂｂ_３の作用によりガス回り込み防止空隙３Ｂｂｃの効果が向上し、より効果的に原料ガスの回り込みが防止される。
【００３０】
また、本発明に係わるＣＶＤ炉用部材の第４実施形態を説明する。
【００３１】
上記第１実施形態におけるガス回り込み防止空隙は、略々Ｌ字形状の空隙部を形成するのに対して、本第４実施形態におけるガス回り込み防止空隙は、略々ト字形状の空隙部がパーツの内外両面に形成されるものである。
【００３２】
例えば、図６及び図７に示すように、無蓋体容器形状のカーボンからなるＣＶＤ炉用部材１Ｃには、下主体部１Ｃｂと上主体部１Ｃｃ間に設けられるガス回り込み防止空隙４Ｃｂｃは、下主体部１Ｃｂの上端部１Ｃｂ_１から立ち上がり、上主体部１Ｃｃの下端部１Ｃｃ_１に先端が気密的に当接して接合部Ｃ３を形成する立ち上部１Ｃｂ_２と、下主体部１Ｃｂの上端部１Ｃｂ_１及び上主体部１Ｃｃの下端部１Ｃｃ_１から各々立ち上がり空隙が形成されるように立ち上がった内外面２個の小立ち上１Ｃｂ_２、１Ｃｃ_１の間に形成され、断面が略々ト字形状で、接合部Ｃ３に沿ってリング状に形成されている。他の構成は図１に示すＣＶＤ炉用部材と異ならないので、同一符号を付して説明は省略する。
【００３３】
従って、無蓋体容器形状であり、原料ガスが、外面に回っても、外面にもガス回り込み防止空隙が設けられているので、原料ガスの回込りみが防止され、各パーツがＳｉＣ膜によって接合されることがない。
【００３４】
なお、上述した本発明に係わるＣＶＤ炉用部材の材質は、カーボンに限らず、黒鉛、ガラス状カーボン、炭化珪素であってもよい。
【００３５】
【発明の効果】
本発明に係わるＣＶＤ炉用部材及びこれを用いたＣＶＤ法によれば、ＣＶＤ工程での使用後であっても、パーツ同士の接着がなく、部分的にパーツの交換が可能で経済的なＣＶＤ炉用部材及びこれを用いたＣＶＤ法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わるＣＶＤ炉用部材の第１実施形態の概念図。
【図２】図２のＣＶＤ炉用部材の接合部の概念図。
【図３】本発明に係わるＣＶＤ炉用部材の使用状態を示す概念図。
【図４】本発明に係わるＣＶＤ炉用部材の第２実施形態の接合部の概念図。
【図５】本発明に係わるＣＶＤ炉用部材の第３実施形態の接合部の概念図。
【図６】本発明に係わるＣＶＤ炉用部材の第４実施形態の概念図。
【図７】図６のＣＶＤ炉用部材の接合部の概念図。
【図８】従来のＣＶＤ炉用部材の概念図。
【図９】図８のＣＶＤ炉用部材の接合部の概念図。
【符号の説明】
１カーボンケース
１ａ底体
１ａ_３貫通孔
１ｂ下主体部
１ｂ_１上端部
１ｂ_２立ち上部
１ｃ上主体部
１ｃ_１下端部
１ｃ_１下端部
１ｃ_２立ち上部
１ｄ蓋体
２ワーク収納部
３接合部
４（４ｂｃ）ガス回り込み防止空隙

Claims

中空状をなす複数個のパーツを互いに接合するように積み重ねて、内部にワークが収納される収納部が形成されたＣＶＤ炉用部材において、前記各パーツの接合部に沿って、一端は上記収納部側に開口し、他端は両パーツの接合部に達し、かつ、前記両端間に屈折部を有するガス回り込み防止空隙が設けられたことを特徴とするＣＶＤ炉用部材。
請求項１に記載のＣＶＤ炉用部材において、上記ガス回り込み防止空隙は、断面が略Ｌ字状であることを特徴とするＣＶＤ炉用部材。
請求項２に記載のＣＶＤ炉用部材において、上記ガス回り込み防止空隙は、断面が略¬状の接合部が形成されるように、他端が接合部の水平部分まで達していない断面が略Ｌ字状であることを特徴とするＣＶＤ炉用部材。
請求項２に記載のＣＶＤ炉用部材において、上記ガス回り込み防止空隙は、他端と屈折部間で、立ち上がりにガス回り込み防止空隙に突出する突出部が形成されることを特徴とするＣＶＤ炉用部材。
請求項１に記載のＣＶＤ炉用部材において、上記ガス回り込み防止空隙は、接合部を挟んでその両側に設けられ、断面が略ト字状をなし、その水平部分が各々外部に開口していることを特徴とするＣＶＤ炉用部材。
請求項１乃至５のいずれかに記載のＣＶＤ炉用部材内にワークを収納し、当該ＣＶＤ炉用部材をＣＶＤ炉内に配置し、加熱し、原料ガスを炉内に流すことで、ワーク表面にＣＶＤ膜を形成することを特徴とするＣＶＤ炉用部材を用いたＣＶＤ法。