JPH04300262A - 炭化珪素質治具 - Google Patents
炭化珪素質治具Info
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- JPH04300262A JPH04300262A JP3089673A JP8967391A JPH04300262A JP H04300262 A JPH04300262 A JP H04300262A JP 3089673 A JP3089673 A JP 3089673A JP 8967391 A JP8967391 A JP 8967391A JP H04300262 A JPH04300262 A JP H04300262A
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
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- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/673—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere using specially adapted carriers or holders; Fixing the workpieces on such carriers or holders
- H01L21/67303—Vertical boat type carrier whereby the substrates are horizontally supported, e.g. comprising rod-shaped elements
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B31/00—Diffusion or doping processes for single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure; Apparatus therefor
- C30B31/06—Diffusion or doping processes for single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure; Apparatus therefor by contacting with diffusion material in the gaseous state
- C30B31/14—Substrate holders or susceptors
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01L21/67303—Vertical boat type carrier whereby the substrates are horizontally supported, e.g. comprising rod-shaped elements
- H01L21/67306—Vertical boat type carrier whereby the substrates are horizontally supported, e.g. comprising rod-shaped elements characterized by a material, a roughness, a coating or the like
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、特に半導体に熱処理を
施す拡散炉(酸化炉)に用いられる治具に関し、更に詳
述すると高寸法精度に仕上げられ、かつ熱応力、熱衝撃
等により破損することが可及的に防止された高強度の炭
化珪素質治具に関する。
施す拡散炉(酸化炉)に用いられる治具に関し、更に詳
述すると高寸法精度に仕上げられ、かつ熱応力、熱衝撃
等により破損することが可及的に防止された高強度の炭
化珪素質治具に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、半導体拡散炉用の治具としては、
特に純度的に優れている点から、石英製の治具が多用さ
れているが、石英は高温で変形し易く、そのため寿命が
短いという問題点がある。また、最近の傾向として、拡
散炉はウエハー装填、炉内挿入・セットから取り出し工
程までの自動化が進み、そのため治具に対して高寸法精
度が要求されているが、上述したように石英治具は変形
し易く、3〜4バッチで使用不能となるケースもあり、
生産コストアップの原因となっている。
特に純度的に優れている点から、石英製の治具が多用さ
れているが、石英は高温で変形し易く、そのため寿命が
短いという問題点がある。また、最近の傾向として、拡
散炉はウエハー装填、炉内挿入・セットから取り出し工
程までの自動化が進み、そのため治具に対して高寸法精
度が要求されているが、上述したように石英治具は変形
し易く、3〜4バッチで使用不能となるケースもあり、
生産コストアップの原因となっている。
【0003】そこで、一部では炭化珪素質治具も使用さ
れている。従来、炭化珪素質治具は、一次焼成体を接合
により概形状とした後、焼結サンドブラスト加工処理を
施すか、表面のサンドブラスト加工処理を施した焼結体
部材を組立て、接合した後、再度、最終ブラスト加工処
理を行うという製造方法により製造されている。
れている。従来、炭化珪素質治具は、一次焼成体を接合
により概形状とした後、焼結サンドブラスト加工処理を
施すか、表面のサンドブラスト加工処理を施した焼結体
部材を組立て、接合した後、再度、最終ブラスト加工処
理を行うという製造方法により製造されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
炭化珪素質治具は、熱衝撃、熱応力において石英製の治
具に劣り、使用に際し、破損し易いという問題点を有し
ている。特に、半導体製造の最近の傾向として、ウエハ
ーの大口径化、大量熱処理化により、高温に加熱された
炉内に室温から挿入されるウエハー等の熱容量が大とな
り、従って、治具の装填、加熱の際に発生する熱応力も
大となる。また、生産性の向上を目的として熱処理時間
が短縮される傾向にあるため、急激な加熱及び冷却が行
われる傾向にあり、このため炭化珪素質治具が受ける熱
衝撃も大となる。このように炭化珪素質治具は従来にも
増して更に破損し易い状態に置かれており、このため高
強度の炭化珪素質治具の開発がユーザーから切望されて
いる。
炭化珪素質治具は、熱衝撃、熱応力において石英製の治
具に劣り、使用に際し、破損し易いという問題点を有し
ている。特に、半導体製造の最近の傾向として、ウエハ
ーの大口径化、大量熱処理化により、高温に加熱された
炉内に室温から挿入されるウエハー等の熱容量が大とな
り、従って、治具の装填、加熱の際に発生する熱応力も
大となる。また、生産性の向上を目的として熱処理時間
が短縮される傾向にあるため、急激な加熱及び冷却が行
われる傾向にあり、このため炭化珪素質治具が受ける熱
衝撃も大となる。このように炭化珪素質治具は従来にも
増して更に破損し易い状態に置かれており、このため高
強度の炭化珪素質治具の開発がユーザーから切望されて
いる。
【0005】その対策として、特開昭63−21762
2号公報等において、平板部にスリットを設けた治具等
が提案されているが、そのような構造でもまだ強度的に
十分とはいえない。
2号公報等において、平板部にスリットを設けた治具等
が提案されているが、そのような構造でもまだ強度的に
十分とはいえない。
【0006】また、半導体拡散炉用の治具は、特に上述
したような自動化工程で使用される場合、当然のことな
がらミクロンレベルの寸法精度が要求されるが、従来の
炭化珪素質治具の場合、その製造過程において、焼結工
程或いは焼結体の接合工程での変形が大きく、この変形
が歩留り低下の原因となるのみならず、高寸法精度に仕
上げるためには焼結体の仕上げ加工が必要となり、製造
コストを引上げる大きな要因となっている。
したような自動化工程で使用される場合、当然のことな
がらミクロンレベルの寸法精度が要求されるが、従来の
炭化珪素質治具の場合、その製造過程において、焼結工
程或いは焼結体の接合工程での変形が大きく、この変形
が歩留り低下の原因となるのみならず、高寸法精度に仕
上げるためには焼結体の仕上げ加工が必要となり、製造
コストを引上げる大きな要因となっている。
【0007】本発明は上記事情に鑑みなされたもので、
高寸法精度に仕上げられ、かつ熱応力、熱衝撃等により
破損することが可及的に防止された高強度の炭化珪素質
治具を提供することを目的とする。
高寸法精度に仕上げられ、かつ熱応力、熱衝撃等により
破損することが可及的に防止された高強度の炭化珪素質
治具を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段及び作用】本発明者は上記
目的を達成するため鋭意検討を行った結果、表面が機械
研削加工を施された炭化珪素焼結体からなる棒体や板体
を組立て、接合することにより、高寸法精度に仕上げら
れ、かつ熱応力、熱衝撃等により破損することが可及的
に防止された炭化珪素質治具が得られることを知見し、
本発明をなすに至った。
目的を達成するため鋭意検討を行った結果、表面が機械
研削加工を施された炭化珪素焼結体からなる棒体や板体
を組立て、接合することにより、高寸法精度に仕上げら
れ、かつ熱応力、熱衝撃等により破損することが可及的
に防止された炭化珪素質治具が得られることを知見し、
本発明をなすに至った。
【0009】以下、本発明につき更に詳しく説明すると
、本発明の炭化珪素質治具は、炭化珪素焼結体からなる
丸棒等の棒体及び/又は平板等の板体基材を機械研削加
工し、これらを所望の形状に組立て、接合してなるもの
である。
、本発明の炭化珪素質治具は、炭化珪素焼結体からなる
丸棒等の棒体及び/又は平板等の板体基材を機械研削加
工し、これらを所望の形状に組立て、接合してなるもの
である。
【0010】ここで、炭化硅素焼結体としては、反応焼
結炭化珪素、再結晶質炭化珪素、常圧焼結炭化珪素等の
いずれでもかまわないが、反応焼結炭化珪素、再結晶質
炭化珪素が半導体用部材として好適に用いられる。
結炭化珪素、再結晶質炭化珪素、常圧焼結炭化珪素等の
いずれでもかまわないが、反応焼結炭化珪素、再結晶質
炭化珪素が半導体用部材として好適に用いられる。
【0011】上記炭化珪素焼結体の機械研削加工は、平
面研削盤、円筒研削盤等の研削盤により行うことができ
るが、その際、砥石の粒度は#60又はこれより細かけ
ればよく、特に#120〜#240の粒度とすることが
好ましい。砥石の粒度が#60より粗いと製品の強度が
低下し、#240より細かくなると加工速度が著しく遅
くなるため、加工コストが高くなる場合がある。また、
炭化珪素質に対する研削加工度は、表面粗さの最大高さ
Rmaxが15μm以下、特に12μm以下であること
が好ましい。Rmaxが15μmを超えると製品強度の
低下を招く場合がある。なお、砥石はダイアモンド砥石
が好適に用いられるが、ボラゾン砥石、GC砥石など一
般的に使用される砥石であってもよい。
面研削盤、円筒研削盤等の研削盤により行うことができ
るが、その際、砥石の粒度は#60又はこれより細かけ
ればよく、特に#120〜#240の粒度とすることが
好ましい。砥石の粒度が#60より粗いと製品の強度が
低下し、#240より細かくなると加工速度が著しく遅
くなるため、加工コストが高くなる場合がある。また、
炭化珪素質に対する研削加工度は、表面粗さの最大高さ
Rmaxが15μm以下、特に12μm以下であること
が好ましい。Rmaxが15μmを超えると製品強度の
低下を招く場合がある。なお、砥石はダイアモンド砥石
が好適に用いられるが、ボラゾン砥石、GC砥石など一
般的に使用される砥石であってもよい。
【0012】また、棒体や板体同士を接合する際の接合
材は、炭化珪素粉末,黒鉛粉末,Si粉末に樹脂を混練
した材料を用いることができ、接合は温度1420〜1
500℃で行うことが好ましい。
材は、炭化珪素粉末,黒鉛粉末,Si粉末に樹脂を混練
した材料を用いることができ、接合は温度1420〜1
500℃で行うことが好ましい。
【0013】図1は本発明に係る炭化珪素質治具の一例
を示す。図1において、1,2,3はそれぞれリング状
の上部平板,リング状の下部平板,丸棒部材であり、こ
れらの表面は上述した機械的研削加工が施されている。 この場合、研削加工は治具表面全てに対して行うことが
強度上好ましいが、炭化珪素質は難削材であるためその
加工に高コストを要し、ひいては製造コストを引き上げ
る要因となるため、例えば図1に示す炭化珪素質治具に
おいて、上部平板1,下部平板2の上下面、丸棒部材3
の表面のように、熱応力が生じ易く破損し易い部位の加
工にとどめることが実用上好ましい。
を示す。図1において、1,2,3はそれぞれリング状
の上部平板,リング状の下部平板,丸棒部材であり、こ
れらの表面は上述した機械的研削加工が施されている。 この場合、研削加工は治具表面全てに対して行うことが
強度上好ましいが、炭化珪素質は難削材であるためその
加工に高コストを要し、ひいては製造コストを引き上げ
る要因となるため、例えば図1に示す炭化珪素質治具に
おいて、上部平板1,下部平板2の上下面、丸棒部材3
の表面のように、熱応力が生じ易く破損し易い部位の加
工にとどめることが実用上好ましい。
【0014】また、棒体と板体,棒体同士の嵌合部は、
治具を高寸法精度に仕上げるため、ミクロンレベルで仕
上げることが好ましい。なお、棒体と板体との嵌合は例
えば図2に示すように、平板1に取付孔4を穿設し、こ
の取付孔4に丸棒3の先端小形円柱部3aを嵌着する構
造とすることが好ましく、棒体同士の嵌合は、例えば図
3に示すように、丸棒3,3の突合わせ端部3b,3b
外周面をリング状に切欠き、両突合わせ端部3b,3b
を突合わせ、上記切欠部5,5にリング状接続部材を嵌
着した構造とすることが好ましいが、これに限定される
ものではない。
治具を高寸法精度に仕上げるため、ミクロンレベルで仕
上げることが好ましい。なお、棒体と板体との嵌合は例
えば図2に示すように、平板1に取付孔4を穿設し、こ
の取付孔4に丸棒3の先端小形円柱部3aを嵌着する構
造とすることが好ましく、棒体同士の嵌合は、例えば図
3に示すように、丸棒3,3の突合わせ端部3b,3b
外周面をリング状に切欠き、両突合わせ端部3b,3b
を突合わせ、上記切欠部5,5にリング状接続部材を嵌
着した構造とすることが好ましいが、これに限定される
ものではない。
【0015】なお、炭化珪素質治具の基本構造は棒体と
板体とを組み合わせた構造が一般的であり、実使用にお
いては固定部材、支持部材等が付加されるが、この場合
もこれら部材の表面を機械研削加工することにより、熱
応力発生部に強度を与えることが好ましい。また、図1
に示した形状の炭化珪素質治具だけではなく、円筒形状
又はそれを縦割りした形状の分割部材をそのまま基本構
造とした治具においても本発明の機械研削加工は有効で
ある。
板体とを組み合わせた構造が一般的であり、実使用にお
いては固定部材、支持部材等が付加されるが、この場合
もこれら部材の表面を機械研削加工することにより、熱
応力発生部に強度を与えることが好ましい。また、図1
に示した形状の炭化珪素質治具だけではなく、円筒形状
又はそれを縦割りした形状の分割部材をそのまま基本構
造とした治具においても本発明の機械研削加工は有効で
ある。
【0016】
【実施例】以下、実施例と比較例を示し、本発明を具体
的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるも
のではない。
的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるも
のではない。
【0017】[実施例1]高純度炭化珪素質からなる図
1に示す形状の上部平板1,下部平板2,丸棒3,接続
部材6を平面研削盤及び円筒研削盤により研削加工した
。砥石はダイアモンド砥石の#120を使用した。これ
ら各部材の表面粗さを測定したところ、いずれもRma
x=12μmであった。
1に示す形状の上部平板1,下部平板2,丸棒3,接続
部材6を平面研削盤及び円筒研削盤により研削加工した
。砥石はダイアモンド砥石の#120を使用した。これ
ら各部材の表面粗さを測定したところ、いずれもRma
x=12μmであった。
【0018】研削加工した各部材の嵌着部に接合材を塗
布した後、図1〜図3に示すように組立て、炉に挿入し
、1600℃まで昇温して接合を完了した。作製した治
具について、図4に示すA面とB面の平行度、A面とC
軸の直角度を測定した。この寸法精度測定結果を表1に
示す。
布した後、図1〜図3に示すように組立て、炉に挿入し
、1600℃まで昇温して接合を完了した。作製した治
具について、図4に示すA面とB面の平行度、A面とC
軸の直角度を測定した。この寸法精度測定結果を表1に
示す。
【0019】次に、この治具の熱衝撃試験を行った。試
験は、治具を炉に挿入して大気中で所定の温度まで加熱
昇温し、15分間保持した後水中に投下することを繰り
返すという方法で行った。加熱は100℃から開始し、
10℃ずつ上昇させながら水中(水温23℃)投下を繰
り返し、破損温度を調べた。その結果、ΔT=260℃
、即ち360℃に加熱し、水中投下したときに破損が生
じた。
験は、治具を炉に挿入して大気中で所定の温度まで加熱
昇温し、15分間保持した後水中に投下することを繰り
返すという方法で行った。加熱は100℃から開始し、
10℃ずつ上昇させながら水中(水温23℃)投下を繰
り返し、破損温度を調べた。その結果、ΔT=260℃
、即ち360℃に加熱し、水中投下したときに破損が生
じた。
【0020】[比較例1]比較のため、従来の製造法に
より治具を作製した。即ち、概形状に仮加工した一次焼
成体を図1のAに示すように組立て、接合した後、焼結
炉に挿入し1450℃で焼結を行った。次いで、得られ
た焼結体の表面をサンドブラスト砥粒として#60のも
のを使用してサンドブラスト加工により仕上げた。なお
、表面粗さを測定した結果はRmax=20μmであっ
た。作製した治具の寸法精度を実施例1と同様に測定し
た。その結果を表1に示す。また、実施例1と同様にし
て治具の熱衝撃試験を行ったところ、ΔT=140℃で
破損した。
より治具を作製した。即ち、概形状に仮加工した一次焼
成体を図1のAに示すように組立て、接合した後、焼結
炉に挿入し1450℃で焼結を行った。次いで、得られ
た焼結体の表面をサンドブラスト砥粒として#60のも
のを使用してサンドブラスト加工により仕上げた。なお
、表面粗さを測定した結果はRmax=20μmであっ
た。作製した治具の寸法精度を実施例1と同様に測定し
た。その結果を表1に示す。また、実施例1と同様にし
て治具の熱衝撃試験を行ったところ、ΔT=140℃で
破損した。
【0021】
【表1】
【0022】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の炭化珪素
質治具は高寸法精度に仕上げられ、かつ熱応力、熱衝撃
等により破損することがなく、半導体用拡散炉の治具と
して有用である。
質治具は高寸法精度に仕上げられ、かつ熱応力、熱衝撃
等により破損することがなく、半導体用拡散炉の治具と
して有用である。
【図1】本発明の一実施例を示す図である。
【図2】図1のX部分の拡大断面図である。
【図3】図1のY部分の拡大断面図である。
【図4】実施例、比較例の寸法精度の測定方法の説明図
である。
である。
1 上部平板
2 下部平板
3 丸棒部材
6 接続部材
Claims (1)
- 【請求項1】 表面が機械的研削加工を施された炭化
珪素焼結体からなる棒体及び/又は板体を組立て、接合
してなる炭化珪素質治具。
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JP3089673A JPH04300262A (ja) | 1991-03-28 | 1991-03-28 | 炭化珪素質治具 |
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- 1992-03-28 KR KR1019920005174A patent/KR920018834A/ko not_active Application Discontinuation
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