KR102124737B1 - SiC막 구조체 및 SiC막 구조체의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

봉지 구조로 할 수 있는 SiC막 구조체를 제공한다. 기상 성장형 성막법에 의해서 기재(50)의 외주에 SiC막을 형성하고, 기재(50)를 제거함으로써 SiC막에 의한 입체 형상을 얻는 SiC막 구조체(10)로, SiC막으로 구성된 입체 형상을 가짐과 동시에, 기재(50)를 제거하기 위한 개구부(12a)를 구비한 본체(12)와, 개구부(12a)를 덮는 덮개체(14)를 구비한 것을 특징으로 한다.

Description

SiC막 구조체 및 SiC막 구조체의 제조 방법{SiC FILM STRUCTURE AND MENUFACTURING METHOD OF THE SAME}
본 발명은 SiC 성막 기술과 관련되며, 특히 SiC막으로 구성된 입체적 구조체 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
내환경성이 우수하고 화학적 안정성이 높기 때문에, 특히 반도체 소자 제조 분야에서, 반도체 제조 시에 웨이퍼 보트나 튜브 및 더미 웨이퍼와 같은 초고온 하에서 이용되는 치구나 제품으로서, SiC로 구성되어 있는 막 단체로 구성된 구조체가 수요를 늘리고 있다.
이러한 SiC막으로 구성되는 구조체(이하, SiC막 구조체라 칭함)는 평면 형상 뿐만 아니라, 입체적 형상인 것도 제조할 수 있다. 그 구체적인 제조 방법으로서는, 예를 들면 특허문헌 1에 개시되어 있는 바와 같은 것이 알려져 있다. 특허문헌 1에 개시되어 있는 SiC막 구조체의 제조 방법은 우선, 카본(그라파이트) 등으로 구성된 기재를 제작한다. 다음으로, 기재의 표면에 CVD(chemical vapor deposition: 화학기상성장)법을 통해 SiC막을 형성한다.
다음으로, 성막된 소재를 고온 산화 분위기 중에서 가열함으로써, 기재를 산화에 의해 소실시킨다. 이러한 처리에 의해서 기재 제거를 실시함으로써, 기계 가공에서는 기재 제거가 곤란한 복잡한 입체 형상을 갖는 구조체이더라도 기재 제거를 실시할 수 있어, SiC막 구조체를 얻을 수 있다.
일본 공개특허공보 특개 2001-158666호
상기와 같이 하여 형성되는 SiC막 구조체 중, 입체적 형상을 갖는 것은 기재 표면에 부분적으로, 혹은 전체면에 SiC막을 형성하여 기재 제거를 실시할 필요가 있다. 그러나, 기재를 제거하기 위해서는, 기재의 일부를 노출시키는 산화 구멍을 마련할 필요가 있어, SiC막 구조체는 완전한 봉지 구조로 할 수가 없다.
제품으로서 구성되는 SiC막 구조체에 이러한 산화 구멍이 잔존하고 있으면, 세정시 등에 약액 등의 수분이 내부로 들어가, 건조가 곤란해지는 개소를 발생시키는 경우가 있다.
따라서, 본 발명에서는, 상기 문제를 해결하여, 봉지 구조로 할 수 있는 SiC막 구조체 및 이러한 효과를 나타내는 SiC막 구조체의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명과 관련되는 SiC막 구조체는 기상 성장형 성막법에 의해서 기재의 외주에 SiC막을 형성하고, 상기 기재를 제거함으로써 SiC막에 의한 입체 형상을 얻는 SiC막 구조체로, SiC막으로 구성된 입체 형상을 가짐과 동시에, 상기 기재를 제거하기 위해서 기재의 일부를 노출시키는 개구부를 구비한 본체와, 상기 개구부를 덮어, 상기 SiC막 구조체를 밀폐된 봉지 구조로 하기 위한 덮개체를 구비한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기와 같은 특징을 갖는 SiC막 구조체에서는, 상기 덮개체를 SiC막으로 구성하는 것이 바람직하다. 이러한 특징을 갖는 것에 따르면, SiC막 구조체를 SiC 단체(單體)에 의해서 구성할 수 있다. 또한, 본체와 덮개체와의 열 팽창율을 일치시킬 수 있기 때문에, 온도 변화에 따른 왜곡을 일으킬 우려가 없다.
더욱이, 상기와 같은 특징을 갖는 SiC막 구조체에서 상기 덮개체는 상기 개구부에 감합되는 보스부와, 상기 보스부의 외주에 돌출되어 상기 개구부를 덮는 플랜지부를 갖도록 하면 좋다. 이러한 특징을 갖는 것에 따르면, 구조체가 미소한 것이었다 하더라도, 덮개체의 위치 결정과 개구부의 봉지를 용이하게 실시하는 것이 가능해진다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명과 관련되는 SiC막 구조체의 제조 방법은 기상 성장형 성막법에 의해서 기재의 외주에 SiC막을 형성하고, 상기 기재를 제거함으로써 SiC막에 의한 입체 형상을 얻는 SiC막 구조체의 제조 방법으로, 상기 기재의 일부를 노출시킨 상태에서, 해당 기재의 외주에 SiC막을 형성하는 막 형성 공정과, 상기 막 형성 공정 후, 상기 기재를 제거하는 기재 제거 공정과, 기재를 제거한 상기 SiC막의 개구부를 덮개체로 막아, 상기 SiC막 구조체를 밀폐된 봉지 구조로 하는 봉지 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기와 같은 특징을 갖는 SiC막 구조체의 제조 방법에서 상기 봉지 공정에는, 상기 덮개체와 상기 SiC막과의 접촉 개소를 새로운 SiC막으로 덮는 공정을 포함하도록 할 수 있다. 이러한 특징을 갖는 것에 따르면, SiC막 구조체를 SiC 단체에 의해서 구성할 수 있다. 또한, 기재를 제거한 후의 SiC막으로 구성되는 본체와 덮개체와의 열 팽창율을 일치시킬 수 있기 때문에, 온도 변화에 따른 왜곡을 일으킬 우려가 없다.
더욱이, 상기와 같은 특징을 갖는 SiC막 구조체의 제조 방법에서는, 상기 SiC막과 상기 덮개체 사이에 가열에 의해 소실되는 스페이서를 개재시킨 상태에서 상기 봉지 공정을 실시하도록 하면 좋다. 이러한 특징을 갖는 것에 따르면, SiC막으로 구성되는 본체와 덮개체 사이에 간극이 구성되기 때문에, 내부 기체를 탈기하거나 불활성 가스 등으로 치환하는 것이 가능해진다. 또한, 로 내에서 봉지 공정을 실시하는 경우라도, 봉지 공정을 실시할 때의 가열에 의해 스페이서가 소실되어 개구부가 밀폐되게 된다.
상기와 같은 특징을 갖는 SiC막 구조체에 의하면, 입체 형상을 갖는 본체에 개구부를 남기는 일이 없는 봉지 구조로 할 수 있다. 또한, 상기와 같은 특징을 갖는 SiC막 구조체의 제조 방법에 의하면, 제조된 SiC막 구조체를 봉지 구조로 할 수 있다.
도 1은 실시형태와 관련되는 SiC막 구조체의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 실시형태와 관련되는 SiC막 구조체의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 SiC막 구조체를 구성함에 있어서의 제1 변형예를 나타내는 도면이다.
도 4는 SiC막 구조체를 구성함에 있어서의 제2 변형예를 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 SiC막 구조체 및 SiC 구조체의 제조 방법과 관련되는 실시형태에 대해서, 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 또한, 이하에 나타내는 실시형태는 본 발명을 실시함에 있어서의 적합한 형태의 일부이며, 발명 특정 사항을 구비하는 범위에서, 구성의 일부를 변경했다 하더라도 본 발명의 일부로 간주할 수 있다.
[구성]
본 실시형태와 관련되는 SiC막 구조체(10)는 도 1에 나타내는 바와 같이, 본체(12)와 덮개체(14) 및 SiC 코팅층(16)을 기본으로 하여 구성되어 있다. 본체(12)는 입체 형상을 구성하는 중공 부재로, 적어도 일부에 개구부(12a)를 구비하고 있다. 개구부(12a)는 중공부(12b)에 연통하도록 마련되어 있다. 또한, 본체(12)는 SiC(탄화규소)막으로 구성되어 있다.
덮개체(14)는 본체(12)에 형성된 개구부(12a)를 봉지하기 위한 요소이다. 도 1에 나타내는 예에서는, 보스부(14a)와 플랜지부(14b)로 구성되어 있다. 보스부(14a)는 본체(12)에 형성되어 있는 개구부(12a)에 감합되어 위치 결정을 구성하는 요소이고, 플랜지부(14b)는 보스부(14a)의 한쪽 단부 측에서 보스부(14a)의 외주에 돌출되어 개구부(12a)를 덮는 역할을 담당하는 요소이다. 플랜지부(14b)를 마련함으로써, 보스부(14a)가 본체(12)의 내부로 탈락할 우려가 없다. 이 때문에, 보스부(14a)와 개구부(12a)와의 클리어런스가 다소 커진 경우라도 지장은 없으며, 정밀도를 높이기 위한 가공 등도 필요로 하지 않는다.
덮개체(14)의 구성 부재에 대해서는, 특별히 한정하는 것은 아니지만, 온도, 약품 등에 대한 내성, 즉 내환경 특성이 높은 부재를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 본 실시형태에서는, SiC로 덮개체(14)를 구성하는 것으로 한다. 그러한 구성으로 함으로써, SiC막 구조체(10)를 SiC막 단체 구조로 할 수 있기 때문이다. 덮개체(14)를 본체(12)와 동일한 부재로 구성함으로써, 고온 혹은 저온 환경하에서도, 열 팽창율 차이에 의한 왜곡 등을 발생시킬 우려가 없다.
SiC 코팅층(16)은 본체(12)와 덮개체(14)를 접합하는 역할을 담당하는 요소이다. 이 때문에, SiC 코팅층(16)은 적어도 본체(12)와 덮개체(14)의 외연부와의 접촉 개소를 덮도록 형성되어 있다. 도 1에 나타내는 형태에서는, SiC 코팅층(16)은 덮개체(14)에서 플랜지부(14b)의 형성면을 덮음과 동시에, 플랜지부(14b)의 외주에 위치하는 본체(12)를 덮도록 형성되어 있다.
상기와 같은 구성의 SiC막 구조체(10)에 의하면, SiC막으로 구성된 입체 형상을 갖는 구조체이면서, 완전히 밀폐된 봉지 구조로 할 수 있다. 이에 따라, SiC막 구조체(10)를 세정하는 경우 등에도, 내부에 약액 등이 들어가 세정이나 건조가 곤란해지는 사태가 발생되지 않는다.
[제조 방법]
다음으로, 도 2를 참조하여, 본 실시형태와 관련되는 SiC막 구조체(10)의 제조 방법에 대해서 설명한다. 우선, 도 2의 (A)에 나타내는 바와 같이, 입체 형상을 갖는 기재(50)를 형성한다. 기재(50)의 형상에 대해서는 특별히 한정하는 것은 아니다. 또한, 도 2의 (A)에 나타내는 예에서는, 설명을 용이하게 하기 위해서 직육면체형으로 하여 나타내고 있다. 기재(50)의 구성 부재로서는, 그라파이트나 실리콘 등, 가열이나 약품으로 비교적 용이하게 제거할 수 있는 재질로 하는 것이 바람직하다. 본 실시형태에서는, 기재(50)의 구성 부재로서 그라파이트를 채택하는 것으로 하고 있다. 고온 산화 분위기 중에서 가열에 의해 소실시키는 것이 가능하기 때문이다. 또한, 기재(50)에는 적어도 일부에, 개구부(12a)를 구성하기 위한 마스킹(52)을 실시하도록 한다.
다음으로, 도 2의 (B)에 나타내는 바와 같이, 기상 성장형 성막법에 의해서, 기재(50)의 표면에 본체(12)를 구성하는 SiC막을 성막한다. 또한, 기상 성장형 성막법이란, 예를 들면 CVD법에 의한 것으로 하면 좋지만, 이것에 한정하는 것이 아니라, 진공 증착형 PVD(Physical Vapor Deposition: 물리기상성장)법이나, MBE(Molecular Beam Epitaxy: 분자선 에피택시)법 등이어도 된다. SiC막의 막 두께는 특별히 한정하는 것은 아니지만, 기재(50)를 제거했을 때, 입체 구조물로서 자립 가능한 강도를 가질 정도의 막 두께를 구비할 필요는 있다.
기재(50)의 외주에 SiC막을 형성한 후, 도 2의 (C)에 나타내는 바와 같이, 마스킹(52)을 제거하여 기재(50)의 일부를 노출시킨다. 그 후, 성막된 기재(50)를 고온 산화 분위기에서 가열함으로써, 기재(50)를 제거한다. 본 실시형태와 같이, 기재(50)를 그라파이트로 구성하고 있는 경우, 기재(50)는 이산화탄소로서 소실되게 된다.
기재(50)를 제거한 후, 도 2의 (D)에 나타내는 바와 같이, 본체(12)에 형성된 개구부(12a)에 덮개체(14)를 배치한다. 또한, 덮개체(14)는 본체(12)를 형성하는 공정과 다른 공정에서, 전후 혹은 평행하게 작성하면 좋다.
덮개체(14)를 개구부(12a)에 배치한 후, 도 2의 (E)에 나타내는 바와 같이, 덮개체(14)의 플랜지부(14b) 외주에 약간 본체(12)를 노출시키도록 하여, 본체(12)의 외주에 마스킹(54)을 실시한다. 마스킹(54)을 실시한 후, 마스킹의 개구부에 위치하는 덮개체와 본체의 노출부를 덮도록 하여, SiC를 성막하고 SiC 코팅층을 형성한다. SiC 코팅층의 형성 공정에 대해서는, 도 2의 (B)에서의 성막 공정과 동일하게 하면 좋다. 또한, 도 2의 (D)부터 도 2의 (E)의 공정에 대해서는, 대기 중에서 실시할 수도 있지만, 진공 분위기 중에서 실시하여도 된다. 그 밖에, 로(爐) 내에서, 내부 기체를 불활성 가스 등으로 치환한 뒤에 덮개체(14) 봉지를 실시하도록 해도 된다. 또한, 무인 환경에서 본체(12)에서의 내부 기체의 탈기나 치환을 실시할 경우에는, 개구부(12a)와 덮개체(14) 사이에 스페이서(미도시) 등을 개재시켜 작업을 실시하도록 하면 좋다. 스페이서의 구성 재료를 실리콘 등, 가열에 의해 소실되는 소재로 함으로써, 탈기, 치환 후, 성막 공정에서 스페이서가 소실되게 된다. 이 때문에, 탈기 또는 치환을 위해서 형성된 간극이 소실되어, 개구부(12a)가 밀폐되게 된다.
SiC 코팅층에 의한 본체(12)와 덮개체(14)의 접합 봉지가 완료된 후, 도 2의 (F)에 나타내는 바와 같이, 마스킹(54)을 제거함으로써, SiC막 구조체(10)가 완성된다.
[변형예]
상기 실시형태에서는, 본체(12)의 개구부(12a)를 덮개체(14)로 봉지할 때, SiC 코팅층(16)은 덮개체(14) 전체를 덮도록 형성하였었다. 그렇지만, SiC 코팅층(16)은 본체(12)와 덮개체(14)의 외연부와의 접촉 개소를 덮는 구성으로 하면 좋다. 즉, 도 3에 나타내는 바와 같이, 덮개체(14)의 중심 부근에는 SiC 코팅층(16)을 마련하지 않고, 외주 상에 SiC 코팅층(16)을 배치하도록 해도 좋다. 이러한 구성으로 한 경우라도, 본체(12)의 개구부(12a)를 봉지하는 구성에 변함이 없기 때문이다.
또한, 상기 실시형태에서는, 덮개체(14)는 보스부(14a)와 플랜지부(14b)에 의해서 구성하고, 보스부(14a)를 개구부(12a)에 감합함으로써, 덮개체(14)의 위치 결정을 도모하는 취지로 설명하였다. 그렇지만, 덮개체(14)는 본체(12)의 개구부(12a)를 봉지할 수 있으면 된다. 이 때문에, 도 4에 나타내는 바와 같이, 덮개체(14)를 평판으로 구성해도 된다. 개구부(12a)를 덮을 수 있으면, 덮개체(14)로서의 기능을 나타낼 수 있기 때문이다.
10 SiC막 구조체 12 본체
12a 개구부 12b 중공부
14 덮개체 14a 보스부
14b 플랜지부 16 SiC 코팅층
50 기재 52 마스킹
54 마스킹

Claims (6)

  1. 기상 성장형 성막법에 의해 기재의 외주에 SiC막을 형성하고, 상기 기재를 제거함으로써, SiC막에 의한 입체 형상을 얻는 SiC막 구조체로,
    SiC막으로 구성된 입체 형상을 가짐과 동시에, 상기 기재를 제거하기 위해서 기재의 일부를 노출시키는 개구부를 구비한 본체와,
    상기 개구부를 덮어, 상기 SiC막 구조체를 밀폐된 봉지 구조로 하기 위한 덮개체를 구비한 것을 특징으로 하는 SiC막 구조체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 덮개체를 SiC막으로 구성한 것을 특징으로 하는 SiC막 구조체.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 덮개체는 상기 개구부에 감합되는 보스부와, 상기 보스부의 외주에 돌출되어 상기 개구부를 덮는 플랜지부를 갖는 것을 특징으로 하는 SiC막 구조체.
  4. 기상 성장형 성막법에 의해서 기재의 외주에 SiC막을 형성하고, 상기 기재를 제거함으로써 SiC막에 의한 입체 형상을 얻는 SiC막 구조체의 제조 방법으로,
    상기 기재의 일부를 노출시킨 상태에서, 해당 기재의 외주에 SiC막을 형성하는 막 형성 공정과,
    상기 막 형성 공정 후, 상기 기재를 제거하는 기재 제거 공정과,
    기재를 제거한 상기 SiC막의 개구부를 덮개체로 막아, 상기 SiC막 구조체를 밀폐된 봉지 구조로 하는 봉지 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 SiC막 구조체의 제조 방법.　
  5. 제4항에 있어서,
    상기 봉지 공정에는, 상기 덮개체와 상기 SiC막과의 접촉 개소를 새로운 SiC막으로 덮는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 SiC막 구조체의 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 SiC막과 상기 덮개체 사이에 가열에 의해 소실되는 스페이서를 개재시킨 상태에서 상기 봉지 공정을 실시하는 것을 특징으로 하는 SiC막 구조체의 제조 방법.
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