JPH07147277A - 半導体用部材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は，機械的強度および熱衝撃に対する
強度が大きく，ひずみや反りがほとんどない半導体用部
材を提供することを目的とする。 【構成】 表面２ａ、２ｂがガス不透過性の緻密な炭化
珪素質４、６からなり、内部に層状に炭化珪素粒子５を
含有することを特徴とする半導体用部材２。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体熱処理作業で使
用される半導体用部材に関し、特に半導体ウエハを熱処
理する作業で使用される半導体用部材に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体用部材に対して、高温にお
けるガス不透過性が要求されている。

【０００３】特開昭６４−４２３６５号公報には、その
ような要求を満足するガス不透過性炭化珪素焼結体の製
造方法が示されている。すなわち、多孔質炭化珪素焼成
体をＣＶＤ法により気密化する方法において、多孔質体
が再結晶炭化珪素焼成体であり、かつ焼成体の気孔率が
２５％以下、最大気孔径が５０μｍ以下である事を特徴
とするガス不透過性炭化珪素焼結体の製造方法が記載さ
れている。

【０００４】さらに、再結晶炭化珪素焼成体の製造方法
について、炭化珪素（ＳｉＣ）粉、炭素（Ｃ）粉末およ
び炭素化された有機バインダーを原料として製造された
炭化珪素焼結体を、シリコンガスを含む雰囲気中で２０
００℃〜２３００℃の温度で焼成することにより、炭化
珪素焼結体に含まれる炭素粉末および有機バインダーを
炭化珪素結晶として析出し、結合させる方法が示されて
いる。このような焼結体の気孔部分に、ＣＶＤ法によっ
て炭化珪素を沈積させて、ガス不透過性炭化珪素焼結体
を得る。

【０００５】この他にも、半導体用部材の材質として、
種々のものが用いられている。次に、半導体用部材の具
体的な例をあげて、それらの材質について説明する。

【０００６】半導体用部材は、半導体熱処理作業に用い
られるものであり、例えば、縦型半導体熱処理用治具
（ボート）、半導体用プロセスチューブ、半導体気相成
長用サセプタおよび半導体熱処理用ダミーウエハなどで
ある。

【０００７】まず、縦型半導体熱処理用治具について説
明すると、複数の半導体ウエハを垂直方向に並置し、そ
れらの半導体ウエハを加熱しその表面に酸化シリコン被
膜を形成したり、その内部に不純物原子を拡散したりす
る半導体熱処理作業に使用される。

【０００８】このような縦型半導体熱処理用治具は、従
来より種々のものが提案されている。例えば実開昭６２
−１２８６３３号公報には、複数の略円弧状のウエハ保
持体を備えた治具が示されている。

【０００９】また、略円弧状のウエハ保持体を改良した
ものが、特願平４−３３７１６０号公報に示されてい
る。

【００１０】また、特願平４−５４６５３号公報には、
略円弧状のウエハ保持体の材質として、ガス不透過性の
炭化珪素質コーティング膜を採用することが示されてい
る。このような材質のウエハ保持体について、カーボン
基材の表面にガス不透過性の炭化珪素質コーティング膜
を形成後、基材を除去して得たガス不透過性の炭化珪素
質コーティング膜の単体からなるもの、あるいはコーテ
ィング膜の単体からなるウエハ保持体表面を、さらに炭
化珪素質コーティング膜で被覆したものが示されてい
る。

【００１１】次に、半導体用プロセスチューブについて
説明する。

【００１２】周知のように、半導体用プロセスチューブ
は、高純度、高耐熱性を有することが要求されている。
半導体用プロセスチューブの材質としては、例えば石英
ガラスやシリコン含浸炭化珪素（Ｓｉ含浸ＳｉＣ）など
が使用されている。これらのなかでも、特に石英ガラス
は、他の材質よりも安価で，かつ高純度であるので、一
般に広く使用されている。しかし、石英ガラスは耐熱性
が劣るので高温で軟化するという問題がある。そのた
め，特に高温で半導体ウエハを処理するウエハープロセ
スなどにおいては、シリコン含浸炭化珪素質プロセスチ
ューブが広く使用されている。

【００１３】しかし、シリコン含浸炭化珪素質プロセス
チューブにおいては、それに含有されている不純物の除
去が困難であるため、純度が劣るという欠点がある。

【００１４】この欠点を解消するために、プロセスチュ
ーブの表面にガス不透過性の炭化珪素質コーティング膜
を形成することが提案されている。

【００１５】また、カーボン基材の表面にガス不透過性
の炭化珪素質コーティング膜を形成した後、カーボン基
材を除去してガス不透過性の炭化珪素質プロセスチュー
ブを得ることも提案されている。

【００１６】前述のシリコン含浸炭化珪素質プロセスチ
ューブの表面にコーティング膜を形成したものと比較し
て，このガス不透過性の炭化珪素質プロセスチューブ
は、軽量で熱容量も小さく、しかも高純度であるので、
半導体用プロセスチューブとして好ましい。

【００１７】次に、半導体気相成長用サセプタについて
説明する。

【００１８】このサセプタは、エピタキシャル成長工程
で使用される。

【００１９】エピタキシャル成長工程は、半導体デバイ
スの種々の製造工程のうちの一つであり、シリコンウエ
ハをサセプタ上に載置してランプ加熱もしくは誘導加熱
によりシリコン単結晶の気相成長を行う工程である。

【００２０】従来、このような工程で使用されるサセプ
タとしては、等方性炭素質基材の表面にＣＶＤ（化学気
相）法等により炭化珪素膜を形成したものが用いられて
いる。この炭化珪素膜によって、炭素質基材の内部に含
まれる不純物の拡散によるウエハの汚染を防止するとと
もに、ウエハの耐摩耗性を向上させている。しかも、炭
素質基材の熱膨張係数と炭化珪素膜の熱膨張係数を互い
に一致させて、熱サイクルによる炭化珪素膜の剥離等を
防止している。

【００２１】しかし、このサセプタにおいては、熱容量
が大きいという欠点や、炭化珪素膜が浸食されてピンホ
ールが発生した場合に炭素質基材の内部に含まれる不純
物が被処理ウエハを汚染するという欠点がある。

【００２２】このような欠点を解消するために、特願昭
６１−３２２２３号公報には、５μｍ以上の粒子径を有
する結晶体が表面積の７０％以上を占め、且つカサ密度
が３．００ｇ／ｃｍ³ 以上の緻密質炭化珪素で構成され
た半導体気相成長用サセプタが示されている。

【００２３】このような半導体気相成長用サセプタの製
造方法について説明すると、カーボン基材に高純度のガ
ス不透過性の緻密な炭化珪素膜をコーティングした後、
カーボン基材を除去して、炭化珪素膜の裏面に再び緻密
な炭化珪素膜をコーティングしてつくられる。このよう
なサセプタは、高純度である。

【００２４】次に、半導体熱処理用ダミーウエハについ
て説明すると、複数の半導体ウエハをウエハ支持ボート
に並置し、それらの半導体ウエハを加熱してその表面に
酸化シリコン被膜を形成したり、その内部に不純物原子
を拡散したりする半導体熱処理作業に用いられる。

【００２５】このような半導体熱処理作業について詳し
く説明すると、１００〜２００枚の半導体ウエハを、石
英ガラスまたはシリコン含浸炭化珪素のウエハ支持ボー
トに積載して、炉芯管内の均熱部に搬入して熱処理す
る。半導体ウエハの処理枚数が少ない場合に、炉芯管内
の温度分布を変化させないで、しかも均熱を保つため
に、適当な枚数のダミーウエハをウエハ支持ボートのス
ペースに積載する。

【００２６】ダミーウエハの材質としては、ウエハの洗
浄時に使用される塩酸（ＨＣｌ）ガスにエッチングされ
にくい炭化珪素質が、一般に用いられている。

【００２７】炭化珪素質のダミーウエハは、高純度であ
ることが要求される。そのため、カーボン基材に高純度
のガス不透過性の緻密な炭化珪素膜をコーティングした
後、カーボン基材を除去してダミーウエハを得る。

【００２８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
特開昭６４−４２３６５号公報に記載の製造方法によっ
て製造されるガス不透過性炭化珪素焼結体は、耐熱衝撃
性が不充分であるため、半導体ウエハの熱処理において
半導体用部材として用いる場合に、熱衝撃によって破損
し易いという問題がある。

【００２９】さらに、たわみ強度も不充分であるため、
半導体ウエハを支持する治具などとして用いる場合に、
半導体ウエハの重量などによって破損し易いという問題
がある。また、半導体ウエハの大口径化に伴って大型化
されたプロセスチューブの材質として用いる場合に、プ
ロセスチューブがその自重によって破損し易いという問
題がある。

【００３０】しかも、再結晶炭化珪素焼成体を極薄の厚
さに製造することは容易ではないので、ダミーウエハな
どの極薄の部材に適用することが実用上困難である。

【００３１】また、前述の治具、プロセスチューブ、サ
セプタおよびダミーウエハなどにおいては、それらを製
造するために、カーボン基材の表面にガス不透過性の緻
密なコーティング膜を形成するので、次のような問題が
ある。

【００３２】焼抜きや酸処理によって基材を除去する場
合に、その除去作業に長時間を要するので製造コストが
高くなり易いという問題がある。焼抜きや酸処理を行わ
ずに、サンドブラストによって基材を除去する場合は、
その除去作業によるショックが大きいので、ガス不透過
性の炭化珪素質コーティング膜が破損し易いという問題
がある。

【００３３】また、基材がカーボンからなるので、基材
の熱膨張係数とガス不透過性の炭化珪素質コーティング
膜の熱膨張係数とを一致させることが困難である。その
ため、コーティング膜をある程度の厚さ以上に形成する
場合に，基材を除去した後で，コ−ティング膜が変形し
たり、破損したりし易いという問題がある。

【００３４】また、プロセスチューブが全体的にガス不
透過性の炭化珪素質からなるので、熱衝撃に対する強度
などが充分とはいえない。

【００３５】本発明は，機械的強度および熱衝撃に対す
る強度が大きく，ひずみや反りがほとんどない半導体用
部材を提供することを目的とする。

【００３６】

【課題を解決するための手段】本発明は、前述の課題を
解決するために、表面がガス不透過性の緻密な炭化珪素
質からなり、内部に炭化珪素粒子を含有することを特徴
とする半導体用部材を要旨とする。

【００３７】

【作用】本発明によれば、ガス不透過性の緻密な表面を
有する半導体用部材の内部（芯部）に、骨材として炭化
珪素粒子が含まれるので、若干の気孔が存在し得る。ま
た、この炭化珪素粒子の存在により、例え、気孔が０．
１％以下であったとしても、炭化珪素粒子がミクロ的に
振動し得る。したがって、半導体用部材の機械的強度が
大きく、かつ熱衝撃に対する強度も大きい。

【００３８】また、本発明による半導体用部材は，石英
ガラスやシリコン含浸炭化珪素質の半導体部材と同じ強
度である場合に、それらと比較して、軽量かつ肉薄であ
り、しかも熱容量が小さいので、ヒ−タ−による昇温あ
るいは降温時に，ヒ−タ−温度とのタイムラグ（時間的
なズレ）が小さい。

【００３９】

【実施例】第１実施例 本発明の第１実施例による半導体用部材としての評価用
板材について説明する。

【００４０】この評価用板材は、長方形の板状であり、
その幅は１０ｍｍであり、その長さは３００ｍｍであ
り、その厚さは１ｍｍである。

【００４１】評価用板材は、第１コーティング膜、芯部
および第２コーティング膜から構成されている。第１コ
ーティング膜および第２コーティング膜は、それぞれガ
ス不透過性の緻密な炭化珪素質で構成されている。

【００４２】第１コーティング膜は、評価用板材の一方
の面を構成し、第２コーティング膜は、評価用板材の他
方の面を構成している。

【００４３】芯部は、第１コーティング膜と第２コーテ
ィング膜の間に層状に形成されている。芯部は、炭化珪
素粒子を骨材として含み、若干の気孔を有している。

【００４４】また、炭化珪素粒子は、サブミクロンから
２００μｍ程度の直径を有するものが使用される。

【００４５】次に、このような評価用板材の製造方法に
ついて説明する。

【００４６】粒径が０．１〜１００μｍの炭化珪素粉の
圧粉体を、図１１のカーボン容器３０に詰める。圧粉体
３１は、カ―ボン容器３０の開口部において露出してお
り、その露出している部分の表面３１ａの形状は、幅１
０ｍｍ、長さ３００ｍｍの長方形の平面状である。この
炭化珪素粉の圧粉体３１の表面３１ａに、ＣＶＤ法によ
って第１コーティング膜を形成する。このＣＶＤ法につ
いて説明すると、炭化珪素粉の圧粉体３１の表面３１ａ
を加熱し、その状態で炭化珪素粉の圧粉体３１の表面３
１ａに、水素ガスをキャリアガスとしたトリクロルメチ
ルシランを毎分２ｇ〜２０ｇ供給して、ガス不透過性の
緻密な炭化珪素質の第１コーティング膜を形成する方法
である。

【００４７】この方法における炭化珪素粉の粒径は、サ
ブミクロンから１００μｍ程度までが好ましい。粒径が
大きすぎると粉体の離脱に伴い圧粉体表面の平坦性が得
られず、その結果コーティング膜を形成した成形体の表
面の平面性が得られないからである。

【００４８】第１コーティング膜は、圧粉体３１の表面
上に１０〜１０００μｍの厚さで形成されるとともに、
圧粉体３１の表面３１ａからその内部にある程度の深さ
で染み込むように形成されている。

【００４９】第１コーティング膜を、炭化珪素粉の圧粉
体３１及びカーボン容器３０から取り外す。炭化珪素粉
の圧粉体３１は、脆いので、第１コーティング膜の取り
外しは容易である。

【００５０】第１コーティング膜には、少なくとも圧粉
体３１の内部に染み込んだ分だけ炭化珪素粒子が層状に
付着している。この炭化珪素粒子層の厚さは、片側コー
ティング膜の厚さに対し、１〜５００％であることが好
ましい。

【００５１】この理由は炭化珪素粒子層の厚さが薄いと
耐熱衝撃の効果が充分に得られず、また厚すぎると半導
体用部材としての充分な機械的強度が得られない。

【００５２】第１コーティング膜および炭化珪素粒子層
を１２００℃、ＨＣｌ雰囲気で純化処理し、その後、炭
化珪素粒子層の表面（基材除去面）に、第１コーティン
グ膜と同様にして、ガス不透過性の緻密な炭化珪素質の
第２コーティング膜を形成する。このようにして、厚さ
１ｍｍの板状の評価用板材を得る。炭化珪素粒子層は、
第１コーティング膜および第２コーティング膜によって
被覆されている。

【００５３】この際、板状部材のたわみをより少なくす
るためには、第１及び第２コーティング膜の厚さは、同
等にすることが好ましい。

【００５４】また、この実施例での気孔率は炭化珪素の
真比重から計算すると約０．１％であった。

【００５５】この評価用板材に対して、室温から１００
０℃の温度まで約１０分で加熱し、その後で室温まで放
冷するという熱サイクルを繰り返し行った。熱サイクル
を５０回繰り返したが、評価用板材の強度には、著しい
低下が認められなかった。

【００５６】また、評価用板材の表面における長手方向
に関する中心線に対して、評価用板材の厚さ方向に荷重
をかけた。この荷重によって、評価用板材にたわみが生
じ、そのたわみ量（前述の中心線において荷重方向に変
形した長さ）が８ｍｍになった時点で、評価用板材が折
れた。

【００５７】第１比較例 前述の特開昭６４−４２３６５号公報に記載された製造
方法によって、ガス不透過性炭化珪素焼結体を製造し
た。この焼結体の形状および寸法は、前述の第１実施例
の評価用板材と同じであった。

【００５８】この焼結体に対して、前述の第１実施例と
同様の熱サイクルを繰り返し行った。熱サイクルを１０
回繰り返して行った時点で、焼結体の強度に著しい低下
が認められた。

【００５９】また、前述の第１実施例と同様にして、焼
結体に厚さ方向の荷重をかけた。焼結体は、そのたわみ
量が５ｍｍになった時点で折れた。

【００６０】第１実施例との差がどのような理由で生じ
たかは、明確でないが、炭化珪素粒子の存在により、例
え、気孔が０．１％以下であったとしても、炭化珪素粒
子がミクロ的に振動し得ることが予測される。

【００６１】第２実施例 本発明の第２実施例による半導体用部材について説明す
る。この半導体用部材は、縦型半導体熱処理用治具のウ
エハ支持体である。

【００６２】治具の構成は、ウエハ支持体の材質および
その製造方法を除いて、前述の実開昭６２−１２８６３
３号公報に記載されたものと同様である。図１および図
２を参照すると、この治具１は、４枚の略円弧形の板状
のウエハ支持体２を備えている。それらのウエハ支持体
２は、上下方向に互いに所定の間隔で配置され、それぞ
れ半導体ウエハ３を１枚ずつ支持できるようになってい
る。なお、図２は、ウエハ支持体２の半径方向について
の断面を部分的に示すものである。

【００６３】ウエハ支持体２は、第１コーティング膜，
芯部および第２コーティング膜から構成されている。芯
部は、炭化珪素粒子を骨材として含み、ウエハ支持体２
の内部に層状に形成されている。第１コーティング膜お
よび第２コーティング膜は、ガス不透過性の緻密な炭化
珪素質から構成されている。第１コーティング膜は、ウ
エハ支持体２の一方の面を構成している。第２コーティ
ング膜は、ウエハ支持体２の他方の面を構成している。
芯部は、第１コーティング膜および第２コーティング膜
によって被覆されている。芯部は、若干の気孔を含んで
いる。

【００６４】次に、図５および図６を参照して、このウ
エハ支持体２の製造方法について詳しく説明する。

【００６５】まず、カ―ボンの基材を作製する。この基
材の表面の形状は、ウエハ支持体２の形状に対応してい
る。

【００６６】次に，粒径が５０〜２００μｍの炭化珪素
粉にバインダーとしてフェノールレジンを加え、それら
を混練し、焼成して、焼成体とした。そして、反応炉内
で基材を加熱し、表面に水素ガスをキャリアガスとした
トリクロルメチルシランを毎分２ｇ〜２０ｇ供給して、
ガス不透過性の緻密な炭化珪素の第１コーティング膜を
形成する。その後、酸化雰囲気中で加熱し、上記フェノ
ールレジンを炭化して成る炭素分を除去し、炭化珪素粉
および第１コ−ティング膜を略円弧形の板状の単体とし
て得る。そして，これをフッ酸で洗浄する。

【００６７】図５に、第１コーティング膜４の厚さ方向
の断面を、部分的に示す。なお図５には、炭化珪素粒子
５を誇張して示してある。第１コーティング膜４の内表
面に炭化珪素粒子５が層状に残存している。第１コーテ
ィング膜４に変形や破損はない。

【００６８】次に，第１コ−ティング膜４および炭化珪
素粒子５の層を１２００℃、ＨＣｌガス雰囲気中で純化
処理した後、炭化珪素粒子５の層の表面（基材除去面）
に、前述と同様にしてガス不透過性の緻密な炭化珪素の
第２コーティング膜６を形成して、肉厚１ｍｍの略円弧
形状のウエハ支持体２を得る。

【００６９】このウエハ支持体２の厚さ方向の断面を、
図６に部分的に示す。図６には、図５と同様に炭化珪素
粒子５を誇張して示している。ウエハ支持体２の一方の
面２ａは、第１コーティング膜４で構成され、他方の面
２ｂは、第２コーティング膜６で構成されている。炭化
珪素粒子５の層は、第１コーティング膜４および第２コ
ーティング膜６によって、被覆されており、芯部を構成
している。炭化珪素粒子５の層は、約０．５％の気孔を
有している。

【００７０】炭化珪素とフェノ−ルレジンから成る焼成
体は、フェノールレジンが比較的少量であり、これを容
易に除去できる。したがって、従来のカーボン基材の焼
き抜きと比較して、ウエハ支持体を高能率で、しかも安
価に製造できる。

【００７１】本発明は、このようなウエハ支持体に限定
されるものではない。例えば、ウエハ支持体の形状は、
特願平４−３３７１６０号公報に記載されたものと同じ
形状でもよい。すなわち、図３および図４を参照する
と、ウエハ支持体２´は、略円弧形状であり、その半径
方向の断面は、折れ曲がった形になっていて、その厚さ
は、ほぼ均一である。このウエハ支持体２´は、前述と
同様にして製造される。この場合も、カーボンの基材の
形状を、ウエハ支持体２´の形状に対応させるとよい。

【００７２】第２比較例 前述の第２実施例で用いた焼成体と同一形状のカーボン
基材を加熱し，その表面に、水素ガスをキャリアガスと
したトリクロルメチルシランを毎分２ｇ〜２０ｇ供給し
て、厚さ１ｍｍのガス不透過性の緻密な炭化珪素のコー
ティング膜を形成した。その後、カーボン基材を焼き抜
きして、略円弧状のウエハ支持体を得た。このウエハ支
持体には、歪が残っており、反りがあった。

【００７３】５００℃の温度に加熱し、その後で水中に
入れて急冷するという操作を、前述の第２実施例と第２
比較例のそれぞれのウエハ支持体に対して、繰り返し行
った。その結果、第２比較例のウエハ支持体は、３回繰
り返した時点でクラックが発生し破損したが、第２実施
例のウエハ支持体は、５回繰り返した時点でも破損せ
ず、変化がなかった。

【００７４】第３実施例 本発明の第３実施例による半導体用部材について説明す
る。この半導体用部材は、半導体用炭化珪素質プロセス
チューブである。

【００７５】このプロセスチューブは、円筒形状であ
り、第１コーティング膜，芯部および第２コーティング
膜から構成されている。芯部は、炭化珪素粒子を骨材と
して含み、プロセスチューブの内部に層状に形成されて
いる。第１コーティング膜および第２コーティング膜
は、ガス不透過性の緻密な炭化珪素質から構成されてい
る。第１コーティング膜は、プロセスチューブの外周面
を構成している。第２コーティング膜は、プロセスチュ
ーブの内周面を構成している。芯部は、第１コーティン
グ膜および第２コーティング膜によって被覆され、若干
の気孔を含んでいる。

【００７６】次に、図５ないし図７を参照して、このプ
ロセスチューブの製造方法について詳しく説明する。な
お、図５および図６については、前述の第２実施例の説
明で使用したものを、プロセスチューブの説明に転用す
る。

【００７７】まず，図７に示すように、組立式の基材１
０を作製する。この基材１０は，パイプ形状のガス不透
過性の緻密な炭化珪素のコ−ティング膜を形成するため
に用いられる。

【００７８】基材１０は、２個のカーボンの支持リング
１１，１８枚のカーボンの板１２および２本のカーボン
の固定用ヒモ１３から構成されている。２個の支持リン
グ１１は、それぞれ円形のリング形状であり、所定の間
隔で、かつ互いに同心になるように配置されている。１
８枚のカーボンの板１２は、細長い形状であり、２個の
支持リング１１の外周に沿って並べて配置され、２本の
固定用ヒモ１３によって２個の支持リング１１に対して
固定されている。基材１０の外表面は、カーボンの板１
２および固定用ヒモ１３から構成されていて、円柱の表
面とほぼ同じ形状である。

【００７９】次に，粒径が０．１〜１５０μｍの炭化珪
素粉にバインダーとしてフェノールレジンを加え、それ
らを混練したものを基材１０の外表面に塗布して、塗布
膜を形成し、さらに塗布膜の表面に前述のＣＶＤ法によ
ってガス不透過性の緻密な炭化珪素の第１コーティング
膜を形成する。その後、カーボンの基材１０を取り外し
て、塗布膜および第１コ−ティング膜をパイプ形状の単
体として得る。そして，塗布膜を酸化雰囲気中で加熱し
た後、フッ酸で洗浄する。

【００８０】図５に、その軸線方向の断面を、部分的に
示す。第１コーティング膜４の内表面に炭化珪素粒子５
が層状に残存している第１コーティング膜４に変形や破
損はない。次に，第１コ−ティング膜４および炭化珪素
粒子５の層を純化処理した後、炭化珪素粒子５の層の表
面（基材除去面）に、前述と同様にしてガス不透過性の
緻密な炭化珪素の第２コーティング膜６を形成して、外
径２００ｍｍ，軸線方向の長さ２０００ｍｍ，肉厚１．
２ｍｍの円筒形状の半導体用炭化珪素質プロセスチュー
ブ２を得る。

【００８１】このプロセスチューブ２の軸線方向の断面
を、図６に部分的に示す。プロセスチューブ２の外表面
２ａは、第１コーティング膜４で構成され、内表面７ｂ
は、第２コーティング膜６で構成されている。炭化珪素
粒子５の層は、第１コーティング膜４と第２コーティン
グ膜６によって、被覆されており、芯部を構成してい
る。炭化珪素粒子５の層は、約０．２％の気孔を有して
いる。

【００８２】第３比較例 外径１９８．８ｍｍ，軸線方向の長さ２０００ｍｍのカ
ーボン基材を加熱し，その外表面に、水素ガスをキャリ
アガスとしたトリクロルメチルシランを毎分２ｇ〜２０
ｇ供給して、厚さ１．２ｍｍのガス不透過性の緻密な炭
化珪素のコーティング膜を形成した。その後、カーボン
基材を焼き抜きして、半導体用炭化珪素質プロセスチュ
ーブを得た。この半導体用炭化珪素質プロセスチューブ
には、歪が残っており、反りがあった。

【００８３】前述の第３実施例と第３比較例のそれぞれ
の半導体用炭化珪素質プロセスチューブを、１２００℃
の温度の炉内に２０ｍｍ／分の速度で室温の炉外から出
し入れし、その出し入れを繰り返した。その結果、第３
比較例のプロセスチューブは、１回の出し入れによって
クラックが発生し破損したが、第３実施例のプロセスチ
ューブは、１０回の出し入れの繰り返しによっても破損
せず、変化がなかった。

【００８４】第４実施例 本発明の第４実施例による半導体用部材について説明す
る。この半導体用部材はプロセスチューブであり、その
構成は、寸法を除いて、前述の第３実施例のプロセスチ
ューブと同様の構成である。

【００８５】図８および図９を参照して、このプロセス
チューブの製造方法について、次に説明する。

【００８６】まず、円筒形状のカーボン基材２０を作製
する。このカーボン基材２０の軸線の方向の長さは、２
０００ｍｍであり、外周の直径は２８０ｍｍである。カ
ーボン基材２０は、３つのカーボン筒２０ａ、２０ｂお
よび２０ｃから構成されている。これらのカーボン筒
は、それらの軸線方向に互いに接続されている。

【００８７】次に、カーボン基材２０の外表面に、前述
の第３実施例と同様にして、１ｍｍの厚さの塗布膜を形
成し、さらにその塗布膜の表面に前述のＣＶＤ法によっ
て２ｍｍの厚さのガス不透過性の第１コーティング膜を
形成する。

【００８８】次に、図９に示すように、カーボン基材２
０の両端部２１ａおよび２１ｂを切断して除去し、その
後で、カーボン筒２０ａ、２０ｂおよび２０ｃを、それ
らの軸線方向に抜き出して、塗布膜および第１コーティ
ング膜をパイプ形状の単体として得る。

【００８９】次に、前述の第３実施例と同様にして、フ
ッ酸で洗浄し、その後、前述のＣＶＤ法によって２ｍｍ
の厚さの第２コーティング膜を形成して、プロセスチュ
ーブを得る。

【００９０】このプロセスチューブを、ヒータによって
加熱した。図１０のグラフに、加熱時間とプロセスチュ
ーブの温度の関係を実線Ａで示す。

【００９１】第１コーティング膜および第２コーティン
グ膜の厚さは、それぞれ０．５ｍｍ〜５ｍｍの範囲内で
あることが好ましい。０．５ｍｍ未満の場合は、プロセ
スチューブの強度が不足し易く、５ｍｍ以上の場合は、
製造コストが高くなり易い。

【００９２】第４比較例 第３比較例と同様にして、プロセスチューブを製造し
た。ただし、その形状および寸法については、前述の第
４実施例のプロセスチューブと同じにした。

【００９３】このプロセスチューブを、前述の第４実施
例と同様にして、ヒータによって加熱した。

【００９４】この加熱時間とプロセスチューブの温度の
関係を、図１０に破線Ｂで示す。

【００９５】図１０を参照すると明らかなように、前述
の本発明の第４実施例によるプロセスチューブは、この
第４比較例のプロセスチューブと比較して、熱容量が小
さく、加熱による昇温時に、ヒータ温度の設定値（点線
Ｃ）に対するタイムラグ（時間的ずれ）が小さい。加熱
後の降温時についても同様である。

【００９６】また、この第４比較例のプロセスチューブ
の重さが、７５ｋｇであったのに対して、前述の第４実
施例によるプロセスチューブの重さは、１１ｋｇであ
り、軽量であった。

【００９７】第５実施例 本発明の第５実施例による半導体用部材について説明す
る。この半導体用部材は、半導体気相成長用サセプタで
ある。

【００９８】このサセプタは、円板形状であり、その直
径は、２００ｍｍであり、その肉厚は、１ｍｍである。

【００９９】このサセプタの構成は、その形状を除い
て、前述の第２実施例の半導体用部材と同様の構成であ
る。

【０１００】そして、その製造方法も、前述の第２実施
例の半導体用部材の製造方法と同様である。

【０１０１】サセプタの反り量（サセプタの厚さ方向に
ついて変形した長さ）は、０．１ｍｍ以下である。

【０１０２】第５比較例 カーボン基材の表面に、前述のＣＶＤ法によって、ガス
不透過性の緻密な炭化珪素のコーティング膜を形成し
た。カーボン基材の表面の形状は、前述の第５実施例の
サセプタの形状に対応しており、直径２００ｍｍの円形
であった。その後、カーボン基材を焼き抜きして、厚さ
１ｍｍの円板形状のサセプタを得た。

【０１０３】このサセプタには、歪みが残っており、そ
の反り量は、約１ｍｍであった。

【０１０４】第６実施例 本発明の第６実施例による半導体用部材について説明す
る。この半導体用部材は、ダミーウエハである。

【０１０５】このダミーウエハの構成は、その寸法を除
いて、前述の第５実施例のサセプタと同様の構成であ
る。ダミーウエハの外径は２００ｍｍであり、その厚さ
は０．７ｍｍである。

【０１０６】このダミーウエハの製造方法は、炭化珪素
粒の粒径が０．１〜５０μｍであることを除いて、前述
の第５実施例の製造方法と同様である。カーボン容器
は、カーボンルツボであり、その内径は、ダミーウエハ
の外径と同寸法である。

【０１０７】尚、得られた炭化珪素粒子５の層は、０．
１％の気孔率も確認されなかった。

【０１０８】このダミーウエハには、反りがない。

【０１０９】第６比較例 カーボン基材の表面の形状を除いて、前述の第５比較例
と同様にして、ダミーウエハを得た。このダミーウエハ
の形状は、前述の第６実施例のダミーウエハの形状と同
一であり、カーボン基材の表面の形状は、直径２００ｍ
ｍの円形であった。

【０１１０】このダミーウエハには、歪みが残ってお
り、反りがあった。

【０１１１】５００℃の温度に加熱して、その後で水中
に入れて急冷するという操作を、前述の第６実施例と第
６比較例のそれぞれのダミーウエハに対して、繰り返し
行った。

【０１１２】その結果、第６比較例のダミーウエハは、
３回の繰り返しによってクラックが発生して破損した
が、第６実施例のダミーウエハは、５回以上の繰り返し
によっても破損せず、変化がなかった。

【０１１３】本発明は、前述の第１ないし第６実施例に
限定されるものではない。例えば、半導体用部材の寸法
は，前述のものに限定されない。

【０１１４】また、半導体用部材の形状は、前述のもの
に限らない。例えば、多角形の板状にしてもよい。この
場合、半導体用部材の形状に応じて、基材の表面の形状
を設定するとよい。

【０１１５】また、基材は、前述のものに限らず、従来
の基材を採用できる。

【０１１６】また、バインダーは、フェノールレジンに
限らず、その他の従来のバインダーを採用できる。

【０１１７】また、炭化珪素粉にバインダーを加えなく
てもよい。

【０１１８】また、ガス不透過性の緻密な炭化珪素の膜
（第１コーティング膜や第２コーティング膜）を形成す
る方法は、前述の方法に限らず，その他の従来の方法を
採用できる。

【０１１９】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
ガス不透過性の緻密な炭化珪素質からなる表面を有する
半導体用部材の内部（芯部）に骨材として炭化珪素粒子
が含まれるので、そこに若干の気孔が存在し得る。ま
た、炭化珪素粒子の存在により、例え、気孔が０．１％
以下であったとしても、炭化珪素粒子がミクロ的に振動
し得る。そのため，半導体用部材の機械的強度や、熱衝
撃に対する強度を大きくすることができる。

【０１２０】また、ガス不透過性の緻密な炭化珪素質と
炭化珪素粒子のそれぞれの熱膨張係数は、互いにほぼ一
致している。したがって、加熱処理を行う場合に、半導
体用部材にひずみや反りがほとんど生じないようにでき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】縦型半導体熱処理用治具を示す斜視図。

【図２】図１に示した治具の部分的な断面図。

【図３】ウエハ支持体を示す平面図。

【図４】図３に示したウエハ支持体の断面図。

【図５】第１コーティング膜の部分的な断面図。

【図６】本発明の好適な実施例による半導体用部材の部
分的な断面図。

【図７】第３実施例のカーボンの基材を示す斜視図。

【図８】第４実施例のカーボン基材を示す斜視図。

【図９】図８に示したカーボン基材の両端部の切断部分
を示す斜視図。

【図１０】ヒータによる加熱時間とプロセスチューブの
温度との関係を示すグラフ。

【図１１】第５実施例のカーボン容器を示す断面図。

【符号の説明】

２ 半導体用部材 ４ 第１コーティング膜 ５ 炭化珪素粒子 ６ 第２コーティング膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/02 Ｂ 21/205 21/68 Ｖ Ｃ０４Ｂ 35/56 １０１ Ｘ (72)発明者 佐々 一治 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 (72)発明者 加藤 茂男 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 (72)発明者 佐々木 泰実 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

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表面がガス不透過性の緻密な炭化珪素質
   からなり、内部に炭化珪素粒子を含有することを特徴と
   する半導体用部材。