JPH0594957A - 半導体用拡散炉部材 - Google Patents

半導体用拡散炉部材

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JPH0594957A
JPH0594957A JP3253501A JP25350191A JPH0594957A JP H0594957 A JPH0594957 A JP H0594957A JP 3253501 A JP3253501 A JP 3253501A JP 25350191 A JP25350191 A JP 25350191A JP H0594957 A JPH0594957 A JP H0594957A
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美治 茅根
Fusao Fujita
房雄 藤田
Kazuaki Miyazaki
和明 宮崎
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 耐熱衝撃性、耐汚染性に優れ、軽量で熱容量
の小さい高特性半導体用拡散炉部材を提供する。 【構成】 平均気孔径が250μm以下、気孔率12〜
70%の多孔質SiC基体2の表面層に、厚さ10〜2
00μmの化学蒸着法によるSiC浸透層3が形成さ
れ、該浸透層3上に厚さ10μm以上の化学蒸着法によ
る緻密SiC被覆層4が形成されている。 【効果】 内部多孔質、表面緻密質のSiCよりなり、
しかも、表面の緻密SiC被覆層と内部の多孔質SiC
基体とは、SiC含浸層を介して強固に一体化されるた
め、 昇降温に耐え得る熱衝撃に対する耐久性に著しく優
れる。 高温における使用に際して、不純物を外部に放出す
ることがなく(拡散障壁)、耐汚染性に優れる。 軽量でハンドリング性に優れる。 熱容量が小さく、加熱し易い。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体用拡散炉部材に係
り、特に、耐熱衝撃性、耐汚染性に優れ、軽量で低熱容
量の炭化珪素(SiC)製半導体用拡散炉部材に関す
る。
【0002】
【従来の技術】拡散炉は、Si単結晶ウェハを高温に加
熱して不純物をドーピングしたり、酸化膜を形成する工
程で用いられるものであり、半導体デバイスの製造工程
のなかでも最も基本的な設備である。
【0003】近年、半導体についても高集積度化が進
み、拡散炉に用いられる部材、例えば、プロセスチュー
ブ、ライナーチューブ、ウェハボート、マザーボート、
パドル等の半導体用拡散炉部材についても高純度化が必
要とされると共に、Siウェハの大口径化に伴う拡散炉
部材の大型化、高強度化が必要とされるようになり、S
iC製高特性半導体用拡散炉部材の出現が望まれてい
る。
【0004】従来、SiC系拡散炉部材としては、次の
ようなものが提案されている。
【0005】 再結晶SiCからなる基材の内外面に
SiC被膜を形成するもの(特開昭59−18962
2)。この構成により、再結晶SiC単独のものに比べ
て、内部酸化を防止することができる。また、Siを含
有しないことから、Si−SiC質のものに比べて、S
iによる不純物の拡散を抑制することができる。 再結晶SiCにSiを含浸したSi−SiC質基材
に、10〜500μm厚さの緻密なSiC被膜を形成し
たもの(特公昭61−20128)。この構成により、
SiC被膜がないSi−SiC質のものと比べてHCl
ガスやHF−HNO3 溶液による洗浄に対して耐洗浄性
が向上する。
【0006】 チューブ、パドル等の拡散炉部材をS
i−SiC質で構成したもの(特公昭54−1082
5)。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、チュー
ブ、ボート等の拡散炉部材として本質的に求められるべ
き特性について検討を重ねた結果、特に、高純度、高強
度、大型拡散炉部材として、次のような特性が必要とさ
れることを知見した。
【0008】(1) 昇降温に耐え得る熱衝撃に対する耐久
性に優れること。 (2) 高温における使用に際して、不純物を外部に放出す
ることがなく(拡散障壁)、耐汚染性に優れること。 (3) 軽量でハンドリング性に優れること。 (4) 熱容量が小さく、加熱し易いこと。
【0009】しかしながら、従来において、上記特性を
すべて満足する拡散炉部材は提供されていない。例え
ば、前記の拡散炉部材では、上記(1) 〜(4) の特性の
改善について全く触れられておらず、わずかに不純物の
拡散の面で、Siの悪作用を述べているが、他の特性を
満足し得ない。また、,の拡散炉部材でも上記特性
を満たすことはできない。
【0010】本発明は上記従来の問題点を解決し、耐熱
衝撃性、耐汚染性に優れ、軽量で熱容量の小さい高特性
半導体用拡散炉部材を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体用拡散炉
部材は、平均気孔径が250μm以下、気孔率12〜7
0%の多孔質SiC基体の表面層に、厚さ10〜200
μmの化学蒸着法によるSiC浸透層が形成され、か
つ、該浸透層上に厚さ10μm以上の化学蒸着法による
緻密SiC被覆層が形成されてなることを特徴とする。
【0012】以下に本発明を図面を参照して詳細に説明
する。第1図は本発明の半導体用拡散炉部材の一実施例
を示す拡大断面図である。
【0013】図示の如く、本発明の半導体用拡散炉部材
1は、多孔質SiC基体2の表面層に、SiC浸透層3
が形成され、更に、このSiC浸透層3の上に緻密Si
C被覆層4が形成されているものである。
【0014】本発明において、多孔質SiC基体は、平
均気孔径が250μm以下、気孔率12〜70%のもの
である。平均気孔径が250μmを超えると静的強度が
低下する。得られる部材の強度、耐熱衝撃性等の面か
ら、平均気孔径は20〜200μmであることが好まし
い。また、気孔率が70%を超えると静的強度が低下
し、12%未満であると耐熱衝撃性が不足する上に、軽
量性が損なわれ、また、熱容量が大きくなる。従って、
気孔率は12〜70%とする。
【0015】また、SiC浸透層はその厚さが10〜2
00μmとなるように形成する。SiC浸透層の厚さが
200μmを超えると、基体を多孔質とする効果が低下
し、10μm未満であると基体とSiC浸透層の密着性
が低下する。従って、SiC浸透層の厚さは10〜20
0μmとする。
【0016】更に、緻密SiC被覆膜の厚さが10μm
未満であると基体からの不純物の拡散防止効果が不足す
る。不純物拡散防止効果、コスト等の面から、この緻密
SiC被覆膜の厚さは50〜100μmとするのが好ま
しい。
【0017】このような本発明の半導体用拡散炉部材
は、例えば、次のようにして製造される。即ち、まず、
多孔質SiC基体を製造する。この多孔質SiC基体の
製造には、Siの無いSiC単相からなる多孔質SiC
を作製する技術であれば良く、再結晶法、発泡剤を使用
する方法等、いずれの方法を採用しても良い。いずれの
場合も、SiC原料粉末の大きさ、発泡剤の種類、量、
その他各種条件を、前記平均気孔径及び気孔率となるよ
うに適宜調整する。
【0018】次いで、得られた多孔質SiC基体の表層
部分の所定厚さ部分に、化学蒸着法によりSiCを浸透
させてSiC浸透層を形成する。この場合、化学蒸着条
件を適宜調整することにより、所望の深さ方向にSiC
を浸透させることができる。
【0019】更に、上記SiC浸透層の形成に引き続い
て、化学蒸着の条件を適宜調整することにより、表面に
所定厚さの緻密質SiC被覆層を形成する。
【0020】
【作用】本発明の半導体用拡散炉部材の基体は、多孔質
SiC基体であるため、熱歪に対する吸収効果が良好
で、耐熱衝撃性に優れる。しかも、軽量で熱容量も小さ
い。
【0021】また、その表層部には化学蒸着法によるS
iC浸透層が形成され、更に緻密SiC被覆層が形成さ
れ、表面は緻密質とされているため、 静的強度が著しく高い。 熱衝撃時における蒸着膜の耐剥離性に優れる。 基体からの不純物の拡散が確実に防止される。 といった効果が奏される。
【0022】因みに、従来のSi−SiC質拡散炉部材
では、後掲の実施例1で測定した耐熱衝撃の限度がΔT
=350℃であるのに対し、本発明の拡散炉部材はΔT
=850℃に向上する。また、嵩密度も従来のSi−S
iC質拡散炉部材はρ=2.8程度であるのに対し、本
発明の拡散炉部材はρ=1.8程度と、約36%の重量
減となる。
【0023】
【実施例】以下に実施例を挙げて、本発明をより具体的
に説明する。
【0024】実施例1 嵩密度1.8、気孔率45%、平均気孔径50μmの多
孔質SiC基体に、SiCl4 /C38 /H2 の混合
ガスを用い、ガス条件、温度を調整することにより、2
0μm厚さのSiC浸透層及び10μm厚さの緻密Si
C被覆層を形成してサンプルを作製した。
【0025】得られたサンプルを用い、常温において4
点曲げ試験を行なった。また、熱衝撃(各温度に保持し
た後に水中急冷した時の温度差ΔTによる熱衝撃。従っ
て、常温における測定はΔT=0である。)を与えた後
に4点曲げ試験を行ない、結果を第2図に示した(No.
1)。なお、4点曲げ試験は、JIS R1601に基
き、3×4×40mmの曲げ試験片について行なった。
【0026】同様に、SiC浸透層及びSiC被覆層を
全く形成していない多孔質SiC基体(No. 2)、Si
C浸透層(厚さ20μm)及びSiC被覆層(厚さ10
0μm)を形成したもの(No. 3)及び従来のSi−S
iC質基材(No. 4)について4点曲げ試験を行ない、
結果を第2図に示した。
【0027】第2図より、本発明の拡散炉部材により、
静的強度が大幅に向上されると共に、耐熱衝撃性も著し
く改善されたことが明らかである。
【0028】実施例2 外径280mm、肉厚6mm、長さ1200mmの縦型
プロセスチューブを、従来のSi−SiC質基材、本発
明に係る部材(平均気孔径50μm、気孔率40%の多
孔質SiC基体に、厚さ20μmのSiC浸透層及び厚
さ50μmのSiC被覆層を形成したもの)を用いてそ
れぞれ作製した。
【0029】次に、予め900℃に設定された加熱炉の
中に、各チューブを入れ、300mm/分の速度で加熱
した。
【0030】その結果、従来のものは天井エッジ部にク
ラックが発生したが、本発明によるものはクラックは全
く発生しなかった。
【0031】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の半導体用拡
散炉部材は、内部多孔質、表面緻密質のSiCよりな
り、しかも、表面の緻密SiC被覆層と内部の多孔質S
iC基体とは、SiC含浸層を介して強固に一体化され
るため、 (1) 昇降温に耐え得る熱衝撃に対する耐久性に著しく優
れる。 (2) 高温における使用に際して、不純物を外部に放出す
ることがなく(拡散障壁)、耐汚染性に優れる。 (3) 軽量でハンドリング性に優れる。 (4) 熱容量が小さく、加熱し易い。 という要求特性をすべて満足する高特性拡散炉部材であ
る。
【0032】本発明の半導体用拡散炉部材は、耐熱衝撃
性、耐汚染性に優れ、軽量で低熱容量であることから、
プロセスチューブ、ライナーチューブ、ウェハボート、
マザーボート、パドル、その他の各種半導体用拡散炉部
材として、特に、高純度、大型、高強度拡散炉部材とし
て工業的に極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1図は本発明の半導体用拡散炉部材の一実施
例を示す拡大断面図である。
【図2】第2図は実施例1の結果を示すグラフである。
【符号の説明】
1 半導体用拡散炉部材 2 多孔質SiC基体 3 SiC浸透層 4 緻密SiC被覆層

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 平均気孔径が250μm以下、気孔率1
    2〜70%の多孔質炭化珪素基体の表面層に、厚さ10
    〜200μmの化学蒸着法による炭化珪素浸透層が形成
    され、かつ、該浸透層上に厚さ10μm以上の化学蒸着
    法による緻密炭化珪素被覆層が形成されてなることを特
    徴とする半導体用拡散炉部材。
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