KR20150123075A - SiC-formed material and method of manufacturing the SiC-formed material - Google Patents

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Abstract

A silicon carbide molded body formed by chemical vapor deposition has the electric resistivity of 0.01 to 10 Ωm, and the optical transmittance of 2.3 to 2.5%. Accordingly, the silicon carbide molded body formed by chemical vapor deposition has the low electric resistivity and optical transmittance, and can be appropriately used as a base material for a semiconductor manufacturing apparatus.

Description

실리콘 카바이드 성형체 및 그 제조 방법{SiC-formed material and method of manufacturing the SiC-formed material}[0001] The present invention relates to a silicon carbide formed body and a method of manufacturing the same,

본 발명은 실리콘 카바이드 성형체 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반도체 제조 장치용 히터, 더미(dummy) 웨이퍼, 서셉터 등으로 사용할 수 있는 실리콘 카바이드 성형체 및 그 제조 방법에 관한 것이다. More particularly, the present invention relates to a silicon carbide formed body that can be used as a heater for a semiconductor manufacturing apparatus, a dummy wafer, a susceptor, and the like, and a method of manufacturing the same.

실리콘 카바이드(SiC)는 내열성, 내식성, 강도 특성 등의 재질 특성이 우수하고, 각종 공업용 부재로서 유용하게 사용되고 있다. 특히, 화학적 기상 증착(CVD)법을 이용하여 제작한 SiC 성형체(CVD-SiC 성형체)는 재질이 치밀하고, 고순도이며, 조직의 균질성이 높기 때문에 반도체 제조용의 각종 부재를 비롯하여 고순도가 요구되는 용도 분야에서 적합하게 이용되고 있다. 예를 들면, 상기 CVD-SiC 성형체는 반도체 제조용의 히터, 더미 웨이퍼, 서셉터, 노심관 등으로 사용될 수 있다. Silicon carbide (SiC) has excellent material properties such as heat resistance, corrosion resistance, and strength characteristics, and is usefully used as various industrial members. Particularly, since the SiC compact (CVD-SiC compact) produced by the chemical vapor deposition (CVD) method is dense, high-purity and high in homogeneity of the structure, Are suitably used. For example, the CVD-SiC formed body can be used as a heater for semiconductor production, a dummy wafer, a susceptor, a core tube, or the like.

상기 CVD-SiC 성형체는 원료 가스를 기상 반응시켜 기판 표면상에 SiC의 결정 입자를 증착시키고, 결정 입자의 성장에 의해 코팅을 형성한 후 기판을 제거함으로써 얻어질 수 있다. The CVD-SiC formed body may be obtained by vapor phase reaction of a source gas to deposit crystal grains of SiC on the surface of the substrate, forming a coating by growing crystal grains, and then removing the substrate.

예컨대, 반도체 제조용 히터로서 사용하는 경우에는 전술한 특성 이외에 소결법에 의해 제조되는 SiC와 같은 낮은 저항율이 요구되고, 또한 더미 웨이퍼로서 사용하는 경우에는 광 투과율이 낮을 필요가 있다. 하지만, 종래의 CVD-SiC 성형체 제조 방법으로는 반도체 제조용 기재로서 범용할 수 있는 충분한 특성을 갖춘 SiC 성형체를 얻지 못하고 있다.For example, when used as a heater for semiconductor production, in addition to the above-described characteristics, a low resistivity such as SiC produced by a sintering method is required, and a low light transmittance is required when used as a dummy wafer. However, conventional CVD-SiC molded body manufacturing methods have failed to obtain SiC molded bodies having sufficient characteristics that can be generally used as base materials for semiconductor production.

본 발명은 낮은 저항률을 갖는 실리콘 카바이드 성형체를 제공한다. The present invention provides a silicon carbide formed body having a low resistivity.

본 발명은 낮은 저항률을 갖는 실리콘 카바이드 성형체 제조 방법을 제공한다. The present invention provides a method of manufacturing a silicon carbide formed body having a low resistivity.

본 발명에 따른 실리콘 카바이드 성형체는 화학 기상 증착에 의해 형성되며, 0.01 내지 10 Ωm의 전기 저항율을 가질 수 있다. The silicon carbide shaped body according to the present invention is formed by chemical vapor deposition and can have an electric resistivity of 0.01 to 10? M.

본 발명의 일 실시예들에 따르면, 상기 실리콘 카바이드 성형체는 2.3 내지 2.5 %의 광투과율을 더 가질 수 있다. According to one embodiment of the present invention, the silicon carbide molded body may further have a light transmittance of 2.3 to 2.5%.

본 발명에 따른 실리콘 카바이드 성형체 제조 방법은 반응실 내에 원료 가스, 캐리어 가스와 함께 질소 가스를 도입하여 화학 기상 증착에 의해 기재의 표면에 실리콘 카바이드 막을 형성한 후, 기재를 제거하여 실리콘 카바이드 성형체를 제조하는 방법에 있어서, 상기 기재를 설치한 화학 기상 증착 공정이 이루어지는 반응실 내에 도입하는 원료 가스의 농도(원료 가스 유량(l/분)/캐리어 가스 유량(l/분))를 7.5 부피%, 질소 가스의 농도(질소 가스 유량(l/분)/원료 가스 유량(l/분))를 0.5∼5 부피%로 할 수 있다. The method for manufacturing a silicon carbide formed body according to the present invention is a method for manufacturing a silicon carbide formed body by introducing a nitrogen gas together with a raw material gas and a carrier gas into a reaction chamber to form a silicon carbide film on the surface of the substrate by chemical vapor deposition, (1 / min) / carrier gas flow rate (l / min)) of the source gas introduced into the reaction chamber in which the chemical vapor deposition process in which the substrate is provided is 7.5% by volume, nitrogen The concentration of the gas (nitrogen gas flow rate (l / min) / source gas flow rate (l / min)) may be 0.5 to 5% by volume.

본 발명의 실리콘 카바이드 성형체 및 그 제조 방법에 따르면, 상기 실리콘 카바이드 성형체가 화학 기상 증착에 의해 형성되므로 우수한 치밀성, 고순도 및 기타 특성을 가질 뿐만 아니라 낮은 저항율 및 광 투과율을 갖는다. 따라서, 상기 실리콘 카바이드 성형체를 다양한 반도체 제조 장치용 기재로서 적합하게 사용할 수 있다. According to the silicon carbide formed article and the method of manufacturing the same of the present invention, since the silicon carbide formed article is formed by chemical vapor deposition, it has not only high denseness, high purity and other characteristics but also low resistivity and light transmittance. Therefore, the above-mentioned silicon carbide formed body can be suitably used as a substrate for various semiconductor manufacturing apparatuses.

도 1은 본 발명에 따른 SiC 성형체를 제조하기 위한 화학 기상 증착 장치를 설명하기 위한 구성도이다. FIG. 1 is a schematic view for explaining a chemical vapor deposition apparatus for manufacturing an SiC compact according to the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 실리콘 카바이드 성형체에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. Hereinafter, a silicon carbide formed body according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The present invention is capable of various modifications and various forms, and specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the text. It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular forms disclosed, but on the contrary, is intended to cover all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. Like reference numerals are used for like elements in describing each drawing. In the accompanying drawings, the dimensions of the structures are enlarged to illustrate the present invention in order to clarify the present invention.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. The terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used in this application is used only to describe a specific embodiment and is not intended to limit the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this application, the terms "comprises", "having", and the like are used to specify that a feature, a number, a step, an operation, an element, a part or a combination thereof is described in the specification, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the contextual meaning of the related art and are to be interpreted as either ideal or overly formal in the sense of the present application Do not.

본 발명에 따른 SiC 성형체는 반응실 내에 원료 가스, 캐리어 가스와 함께 질소 가스를 도입하여 CVD 공정에 의해 기재의 표면에 SiC를 형성한 후, 상기 기재를 제거하여 이루어진다. The SiC compact according to the present invention is formed by introducing nitrogen gas together with a raw material gas and a carrier gas into a reaction chamber, forming SiC on the surface of the substrate by a CVD process, and then removing the substrate.

도 1은 본 발명에 따른 SiC 성형체를 제조하기 위한 화학 기상 증착 장치를 설명하기 위한 구성도이다. FIG. 1 is a schematic view for explaining a chemical vapor deposition apparatus for manufacturing an SiC compact according to the present invention.

도 1을 참조하면, 상기 화학 기상 증착 장치(100)는 반응실(110), 원료 가스 저장부(120), 캐리어 가스 저장부(130), 도핑 가스 저장부(140)를 포함한다. Referring to FIG. 1, the chemical vapor deposition apparatus 100 includes a reaction chamber 110, a source gas storage unit 120, a carrier gas storage unit 130, and a doping gas storage unit 140.

반응실(110)은 내부에 기재(10)를 수용한다. 또한, 반응실(110)은 내부 또는 외부에 히터(미도시)를 구비하며, 내부를 배기하기 위한 배기구(112)를 구비할 수 있다. The reaction chamber 110 accommodates the substrate 10 therein. In addition, the reaction chamber 110 may have a heater (not shown) inside or outside thereof, and may have an exhaust port 112 for exhausting the inside thereof.

기재(10)로는 흑연재가 사용될 수 있다. 기재(10)는 편평한 성형체의 제조를 위해 기판 형태를 가질 수 있다. 또한, 기재(10)는 원통형 또는 관형 성형체의 제조를 위해 원통 형상을 가질 수도 있다. As the substrate 10, a graphite material can be used. The substrate 10 may have a substrate form for the production of a flat molded body. Further, the base material 10 may have a cylindrical shape for the production of a cylindrical or tubular shaped body.

원료 가스 저장부(120)는 원료 가스를 저장한다. 상기 원료 가스로서는 메틸트리클로로실란(MTS)(SiCH3Cl3), SiHCl3, SiH4 등의 실란계 가스, 탄화수소 가스가 사용될 수 있다. 이들은 상온에서 액체 상태일 수 있다. The raw material gas storage part 120 stores the raw material gas. As the source gas, a silane-based gas such as methyltrichlorosilane (MTS) (SiCH 3 Cl 3), SiHCl 3 or SiH 4, or a hydrocarbon gas may be used. They may be in a liquid state at room temperature.

상기 원료 가스로는 실란 또는 클로로실란과 같은 실리콘을 함유하는 성분과 탄화수소와 같은 탄소를 함유하는 성분을 포함할 수 있다. 상기 실리콘을 함유하는 성분과 상기 탄소를 함유하는 성분은 다를 수도 있지만 동일할 수도 있다. 실란 가스들은 단일 화합물 내에 실리콘 및 탄소를 함유하고 있기 때문에 상기 실란 가스들은 탄화수소를 대치할 수 있는 바람직한 원료 가스이다.The raw material gas may include a component containing silicon such as silane or chlorosilane and a component containing carbon such as hydrocarbon. The silicon-containing component and the carbon-containing component may be the same or different. Since silane gases contain silicon and carbon in a single compound, the silane gases are the preferred source gases that can displace hydrocarbons.

캐리어 가스 저장부(130)는 캐리어 가스를 저장하며, 상기 캐리어 가스로는 비활성의 수소 가스 또는 아르곤 가스가 사용될 수 있다. 또한, 상기 캐리어 가스로 수소 가스와 아르곤 가스가 같이 사용될 수도 있다. The carrier gas storage part 130 stores a carrier gas, and inert gas or argon gas may be used as the carrier gas. Also, hydrogen gas and argon gas may be used as the carrier gas.

도핑 가스 저장부(140)는 도핑 가스를 저장하며, 상기 도핑 가스로는 질소 가스와 암모니아 가스가 혼합되어 사용될 수 있다. 상기 질소 가스는 순도 99.99% 이상이고, 산소 함유량이 5 ppm 이하일 수 있다. 이때, 상기 질소 가스와 암모니아 가스의 부피비는 1:0.01 내지 1일 수 있다. The doping gas storage part 140 stores the doping gas, and the doping gas may be a mixture of nitrogen gas and ammonia gas. The nitrogen gas may have a purity of 99.99% or more and an oxygen content of 5 ppm or less. At this time, the volume ratio of the nitrogen gas to the ammonia gas may be 1: 0.01 to 1.

상기 캐리어 가스를 원료 저장부(120)로 공급하여 액체 상태인 상기 원료를 버블링하고, 상기 버블링으로 인해 생성된 원료 가스와 캐리어 가스의 혼합 가스는 질소 가스와 암모니아 가스가 혼합된 도핑 가스와 같이 반응실(110)로 공급된다. The carrier gas is supplied to the raw material storage part 120 to bubble the raw material in a liquid state, and a mixed gas of the raw material gas and the carrier gas generated by the bubbling is supplied to the raw material storage part 120 through a dope gas mixed with a nitrogen gas and an ammonia gas And supplied to the reaction chamber 110 together.

반응실(110)에서 일정한 온도로 가열된 기재(10)의 표면에 화학 기상 증착(CVD)에 의해 실리콘 카바이드 막이 형성된다.
A silicon carbide film is formed on the surface of the substrate 10 heated to a constant temperature in the reaction chamber 110 by chemical vapor deposition (CVD).

본 발명에 따르면, 반응실에 도입하는 원료 가스의 농도(원료 가스 유량(l/분)/캐리어 가스 유량(l/분))를 5∼15 부피%, 질소 가스의 농도(질소 가스 유량(l/분)/원료 가스 유량(l/분))를 10∼120 부피%로 하고, 원료 가스의 체류 시간을 7∼110 초로 제어하는 것을 특징으로 한다. 단, 원료 가스의 체류 시간(초) = {(반응실의 반응 유효 용적(l))/(원료 가스 유량(l/분))}×{(273+20)/(273+반응 온도(℃))}×60이다.According to the present invention, the concentration of the source gas introduced into the reaction chamber (the flow rate of the source gas (l / min) / the flow rate of the carrier gas (l / min)) is 5 to 15% by volume and the concentration of the nitrogen gas / Minute) / raw material gas flow rate (l / min)) is set to 10 to 120% by volume and the retention time of the raw material gas is controlled to 7 to 110 seconds. However, the retention time (sec) of the source gas = {(effective reaction volume (l) of reaction chamber / (flow rate of raw material gas (l / min))} {(273 + 20) / (273 + ))} X 60.

기재로서는 불순물이 20 ppm 이하, 열팽창 계수가 3.0∼4.5×10-6/℃, 부피 비중이 1.75∼1.85인 흑연재를 사용하는 것이 바람직하고, 기재의 온도는 1300∼1500℃로 조정한다.As the substrate, it is preferable to use a graphite having impurities of 20 ppm or less, a coefficient of thermal expansion of 3.0 to 4.5 x 10 -6 / 캜, and a specific volume of 1.75 to 1.85, and the temperature of the substrate is adjusted to 1300 to 1500 캜.

상기 반응 조건의 조합에 의해서, 성막 속도를 20∼100 ㎛/시간으로 할 수 있고, 비중이 3.10 이상, 광 투과율이 2.3∼3.0%, 저항율이 0.01∼10 Ωm이면서, 질소, 탄소, 규소(Si) 이외의 불순물 농도가 150 ppb 이하인 n형 반도체의 성질을 갖는 치밀하고 고순도인 질소 도핑 CVD-SiC막이 기재의 표면에 성막된다.The film forming rate can be set to 20 to 100 占 퐉 / hour by the combination of the above-described reaction conditions, and the film can be formed by a combination of nitrogen, carbon, silicon (Si (Si ) Is formed on the surface of the base material by a dense and high-purity nitrogen-doped CVD-SiC film having an n-type semiconductor property with an impurity concentration of 150 ppb or less.

상기 반응 조건을 벗어난 경우에는 본 발명의 제반 특성을 갖는 SiC막을 얻을 수 없지만, 특히 원료 가스의 체류 시간이 7 초 미만이면, SiC의 비중이 저하되어 치밀성을 잃고, 불순물 가스를 흡수하기 쉽게 되어 내산화성, 내식성이 저하된다. 체류 시간이 110 초를 넘으면 성막 속도가 늦어진다.If the residence time of the raw material gas is less than 7 seconds, the specific gravity of SiC is lowered to lose the compactness, and it becomes easy to absorb the impurity gas, and the SiC film having the above- Oxidizing property and corrosion resistance are deteriorated. If the retention time exceeds 110 seconds, the film forming speed is slowed.

또한, 질소 가스와 암모니아 가스가 혼합된 도핑 가스의 농도가 0 부피% 이면 저항율이 높아지고, 광 투과율도 높아져 광 투과성의 것이 된다. 상기 도핑 가스의 농도가 10 부피%를 초과하면, 저항율이 과도하게 낮아질 수 있다.  When the concentration of the doping gas in which the nitrogen gas and the ammonia gas are mixed is 0 vol.%, The resistivity is increased and the light transmittance is also increased, resulting in a light transmitting property. If the concentration of the doping gas exceeds 10% by volume, the resistivity may be excessively lowered.

성막 후, 기재 흑연의 외주부의 SiC막을 기계 가공이나 연삭에 의해서 제거하고, 또한 공기 산화, 기계 가공,연삭 등의 방법으로 기재 흑연을 제거하여 SiC 성형체를 얻는다. 얻어진 SiC 성형체는 필요에 따라서 가공을 실시하여, 각종 용도에 알맞은 형상이나 표면 형태로 마무리한다. After the film formation, the SiC film on the outer peripheral portion of the substrate graphite is removed by machining or grinding, and the base graphite is removed by air oxidation, machining, grinding or the like to obtain an SiC compact. The obtained SiC compact is subjected to processing as required and finished in a shape and surface suitable for various applications.

화학 기상 증착에 의하여 생산된 실리콘 카바이드(CVD-SiC) 성형체의 전기 저항율은 상기 성형체 내에 포함된 미량의 불순물 농도에 크게 영향을 받는다. 순수한 CVD-SiC 성형체는 약 50 Ωm을 초과하는 저항율을 갖는다. 상기 순수한 CVD-SiC 성형체에서 불순물들의 농도가 증가하면 상기 순수한 CVD-SiC 성형체의 저항율이 급격하게 감소한다. The electric resistivity of a silicon carbide (CVD-SiC) shaped body produced by chemical vapor deposition is greatly influenced by a trace amount of impurity concentration contained in the shaped body. Pure CVD-SiC compacts have resistivities in excess of about 50 [Omega] m. When the concentration of impurities increases in the pure CVD-SiC compact, the resistivity of the pure CVD-SiC compact decreases sharply.

상기 CVD-SiC 성형체가 낮은 저항율을 갖도록 붕소, 인과 같은 원소들을 추가할 수 있다. 하지만, 상기 붕소, 인과 같은 원소들의 추가 공급에 따라 다른 반응들이 영향을 받기 쉬우며, 이에 따라 CVD 공정시 증착물 내에서의 원소들의 혼합을 복잡하게 하며 열 전도성 및 고온 안정성과 같은 CVD-SiC 성형체의 다른 특성들이 열화되는 원인이 된다. Elements such as boron and phosphorus may be added so that the CVD-SiC compact has low resistivity. However, other reactions such as boron and phosphorus are more likely to be affected by the addition of elements such as boron and phosphorus, which complicates the mixing of the elements in the CVD process during the CVD process and causes the formation of CVD-SiC moldings such as thermal conductivity and high temperature stability Causing other characteristics to deteriorate.

상기 CVD 공정에서 질소를 일정한 농도로 혼합하는 경우, 상기 CVD-SiC 성형체의 다른 특성들의 저하를 최소화하고 전기 저항율을 약 0.01 내지 10 Ωm 사이로 유지할 수 있다.
When nitrogen is mixed at a constant concentration in the CVD process, deterioration of other characteristics of the CVD-SiC compact can be minimized and the electrical resistivity can be maintained between about 0.01 and 10 Ωm.

실시예Example

이하, 본 발명의 실시예에 대해 설명한다. Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described.

도 1에 도시하는 CVD 반응 장치를 사용하여 CVD-SiC 성형체를 제조하였다. 반응실 내에, 직경 8 인치, 두께 6 mm의 흑연 기재를 6장 설치하였다. 가스 노즐의 방향은 원료 가스가 직접 기재에 닿지 않도록 하고, 가스가 반응실의 측면 및 상면에 닿고, 간접적으로 기재에 닿도록 조정하였다.A CVD-SiC compact was produced using the CVD reaction apparatus shown in Fig. In the reaction chamber, six graphite substrates having a diameter of 8 inches and a thickness of 6 mm were provided. The direction of the gas nozzle was adjusted such that the raw material gas did not directly contact the substrate, and the gas contacted the side surface and the upper surface of the reaction chamber and indirectly contacted with the substrate.

원료 가스로서는 메틸트리클로로실란(MTS), 캐리어 가스로서는 수소 가스를 사용하고, 원료 가스의 유량은 200l/분, 원료 가스의 농도는 7.5 부피%로 하였다. 또한, 도핑 가스로는 질소 가스와 암모니아 가스를 혼합하여 사용하고, 이때, 상기 질소 가스와 암모니아 가스의 부피비는 1: 0.5 이다. 상기 도핑 가스의 유량은 0 내지 20 l/분(도핑 가스의 농도 : 0 내지 10 부피%)으로 변화시켰으며, 원료 가스의 체류 시간은 36.8 초로 하고, 반응 온도 1400℃에서 75 시간 성막하였다. 성막 속도는 56 ㎛/시간이었다.Methyltrichlorosilane (MTS) was used as the raw material gas, hydrogen gas was used as the carrier gas, the flow rate of the raw material gas was 200 l / min, and the concentration of the raw material gas was 7.5% by volume. As the doping gas, a mixture of nitrogen gas and ammonia gas is used. At this time, the volume ratio of the nitrogen gas to the ammonia gas is 1: 0.5. The flow rate of the doping gas was varied from 0 to 20 l / min (concentration of doping gas: 0 to 10% by volume), the retention time of the source gas was 36.8 seconds, and the reaction temperature was 1400 캜 for 75 hours. The deposition rate was 56 탆 / hour.

반응 후, 흑연 기재를 제거하고, 두께 3.5 mm의 CVD-SiC 성형체(시험재)를 얻었다. 얻어진 SiC 성형체에 대해서, 외관으로 성막의 균일성을 관찰하고, 순도 분석을 행하여 총 불순물 농도를 검출하고, 이하의 방법에 따라 저항율, 광 투과율을 측정하여, 내열 충격 시험, 내식 시험, 비중 측정을 수행하였다. After the reaction, the graphite substrate was removed to obtain a CVD-SiC molded body (test material) having a thickness of 3.5 mm. The obtained SiC formed body was subjected to a purity analysis to observe the uniformity of the film formation on the appearance, to detect the total impurity concentration, to measure the resistivity and the light transmittance according to the following method, and to carry out the heat resistance impact test, the corrosion resistance test and the specific gravity measurement Respectively.

저항율 측정 : SiC 성형체를 3 mm 두께로 평면 가공한 후, 4 mm×40 mm의 사이즈로 가공하여, 이 SiC 성형체에 대해서 고유 저항을 측정한다.Resistivity Measurement: The SiC compact is planarized to a thickness of 3 mm and then processed to a size of 4 mm x 40 mm, and the intrinsic resistance of the SiC compact is measured.

광 투과율 측정: SiC 성형체를 0.5 mm 두께로 평면 가공하고, 이 SiC 성형체에 대해서 시마즈세이사쿠쇼 제조의 자기 분광 광도계(UV-3100PC)를 이용하여, 근적외(近赤外) 영역 500∼3000 nm에서 광 투과율을 측정한다.Measurement of Light Transmittance: The SiC molded body was subjected to planar processing to a thickness of 0.5 mm, and the SiC molded body was subjected to planarization using a magnetic spectrophotometer (UV-3100PC) manufactured by Shimadzu Seisakusho Co., The light transmittance is measured.

내열 충격 시험 : SiC 성형체를 3 mm 두께로 평면 가공한 후, 직경 250 mm로 가공하고, 이 SiC 성형체를, 대기중에서 500℃←→1200℃ 사이클 시험(1200℃의 노(爐) 내에 10 분간 유지하고, 단숨에 노 밖으로 꺼내어 500℃까지 냉각하고, 재차 1200℃의 노 내에 투입함)을 20회(20 사이클) 행하여, 성형체에 크랙이 발생한 회수를 조사한다.Heat shock test: The SiC compact was planarized to a thickness of 3 mm and then processed to a diameter of 250 mm. The SiC compact was maintained in a furnace at 1200 ° C for 500 minutes, , Cooled to 500 deg. C, and re-introduced into the furnace at 1200 deg. C) for 20 times (20 cycles) to examine the number of times that the molded body was cracked.

내식 시험 : SiC 성형체를 3 mm 두께로 평면 가공한 후, 4 mm×40 mm의 사이즈로 가공하고, 이 SiC 성형체를, 농도 100%의 염화수소류(유량 : 5 l/분) 중에 1200℃로 15 시간 유지시켜, 시험 전후의 중량 변화를 산출한다.
Corrosion resistance test: The SiC compact was planarized to a thickness of 3 mm and then processed into a size of 4 mm x 40 mm. The SiC compact was dipped in a hydrogen chloride stream (flow rate: 5 l / min) Keeping the time, and calculating the weight change before and after the test.

실시예Example 반응
온도
(℃)
reaction
Temperature
(° C)
반응
시간
(h)
reaction
time
(h)
원료가스Raw gas 도핑가스Doping gas SiC성형체SiC compact
유량
(l/분)
flux
(l / min)
농도
(부피%)
density
(volume%)
체류시간
(초)
Residence time
(second)
유량
(l/분)
flux
(l / min)
농도
(부피%)
density
(volume%)
막두께
(mm)
Film thickness
(mm)
성막속도
(㎛/h)
Deposition rate
(탆 / h)
1One 14001400 7575 200200 7.57.5 36.836.8 00 00 4.24.2 5656 22 14001400 7575 200200 7.57.5 36.836.8 1One 0.50.5 4.24.2 5656 33 14001400 7575 200200 7.57.5 36.836.8 1010 55 4.24.2 5656 44 14001400 7575 200200 7.57.5 36.836.8 2020 1010 4.24.2 5656

실시예Example 외관관찰Appearance observation 총불순물
농도(ppb)
Total impurities
Concentration (ppb)
저항율
(Ωm)
Resistivity
(Ωm)
광투과율
(%)
Light transmittance
(%)
내열
충격시험
Heat resistance
Impact test
내식 시험
(중량감소량)
(중량%)
Corrosion test
(Small amount of weight)
(weight%)
비중importance
1One 양호Good 143143 5050 3.53.5 크랙없음No crack 1.941.94 3.103.10 22 양호Good 114114 0.50.5 2.52.5 크랙없음No crack 1.861.86 3.153.15 33 양호Good 103103 0.010.01 2.32.3 크랙없음No crack 1.751.75 3.203.20 44 양호Good 9292 0.0030.003 1.051.05 크랙없음No crack 1.671.67 3.203.20

실시예 1 내지 4의 시험 결과, 표 1 및 표 2에서와 같이 외관 상 성막은 균일하며, 요철은 보이지 않았다. 비중은 약 3.10 내지 3.20으로 높은 값을 보였다. 순도 분석 결과 총 불순물 농도가 약 143 ppb 이하로 고순도였다. 내열 충격 시험에서도 크랙의 발생은 없었고, 양호하였다. 내식 시험에서도 중량 감소량은 1.94 중량% 미만으로 나타났다. As a result of the tests of Examples 1 to 4, as shown in Tables 1 and 2, the film was uniform in appearance, and unevenness was not observed. The specific gravity was about 3.10 to 3.20. Purity analysis showed that the total impurity concentration was about 143 ppb or less and was high purity. No cracks were found in the heat shock test, which was good. In the corrosion resistance test, weight loss was less than 1.94 wt%.

다만, 실시예 1 내지 4에서 저항율과 광투과율에서 차이가 나타났다. However, the resistivity and the light transmittance were different in Examples 1 to 4.

구체적으로, 질소 가스와 암모니아 가스가 혼합된 도핑 가스의 유량이 0(l/분)인 실시예 1은 저항율이 50 Ωm이고, 광투과율이 0.05 %로 나타났다. 도핑 가스의 유량이 1(l/분)인 실시예 2는 저항율이 0.5 Ωm이고, 광투과율이 2.5 %로 나타났다. 도핑 가스의 유량이 10(l/분)인 실시예 3은 저항율이 0.01 Ωm이고, 광투과율이 2.3 %로 나타났다. 도핑 가스의 유량이 20(l/분)인 실시예 4는 저항율이 0.003 Ωm이고, 광투과율이 1.05 %로 나타났다. Specifically, in Example 1 in which the flow rate of the doping gas in which the nitrogen gas and the ammonia gas were mixed was 0 (l / min), the resistivity was 50 Ωm and the light transmittance was 0.05%. In Example 2 in which the flow rate of the doping gas was 1 (l / min), the resistivity was 0.5 Ω m and the light transmittance was 2.5%. In Example 3 in which the flow rate of the doping gas was 10 (l / min), the resistivity was 0.01 Ωm and the light transmittance was 2.3%. In Example 4 in which the flow rate of the doping gas was 20 (l / min), the resistivity was 0.003? M and the light transmittance was 1.05%.

상술한 바와 같이, 본 발명의 실리콘 카바이드 성형체 및 그 제조 방법에 따르면, 상기 실리콘 카바이드 성형체가 우수한 치밀성, 고순도 및 기타 특성을 가질 뿐만 아니라 낮은 저항율 및 광 투과율을 갖는다. 그러므로, 상기 실리콘 카바이드 성형체를 다양한 반도체 제조 장치용 기재로서 사용하여 상기 실리콘 카바이드 성형체의 활용도를 높일 수 있다. As described above, according to the silicon carbide molded body of the present invention and the manufacturing method thereof, the silicon carbide molded body has not only excellent denseness, high purity and other characteristics, but also low resistivity and light transmittance. Therefore, the utilization of the silicon carbide formed body can be enhanced by using the silicon carbide formed body as a substrate for various semiconductor manufacturing apparatuses.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the present invention as defined by the following claims. It can be understood that it is possible.

100 : 화학 기상 증착 장치 110 : 반응 챔버
120 : 원료 가스 저장부 130 : 캐리어 가스 저장부
140 : 도핑 가스 저장부 10 : 기재
100: chemical vapor deposition apparatus 110: reaction chamber
120: source gas storage part 130: carrier gas storage part
140: doping gas storage part 10: substrate

Claims (3)

화학 기상 증착에 의해 형성되며, 0.01 내지 10 Ωm의 전기 저항율을 갖는 것을 특징으로 하는 실리콘 카바이드 성형체.Wherein the silicon carbide formed body is formed by chemical vapor deposition and has an electrical resistivity of 0.01 to 10 m m. 제1항에 있어서, 2.3 내지 2.5 %의 광투과율을 더 갖는 것을 특징으로 하는 실리콘 카바이드 성형체The silicon carbide molded body according to claim 1, further comprising a light transmittance of 2.3 to 2.5% 반응실 내에 원료 가스, 캐리어 가스와 함께 질소 가스를 도입하여 화학 기상 증착에 의해 기재의 표면에 실리콘 카바이드 막을 형성한 후, 기재를 제거하여 실리콘 카바이드 성형체를 제조하는 방법에 있어서,
상기 기재를 설치한 화학 기상 증착 공정이 이루어지는 반응실 내에 도입하는 원료 가스의 농도(원료 가스 유량(l/분)/캐리어 가스 유량(l/분))를 7.5 부피%, 질소 가스와 암모니아 가스가 혼합된 도핑 가스의 농도(질소 가스 유량(l/분)/원료 가스 유량(l/분))를 0.5∼5 부피%로 하는 것을 특징으로 하는 실리콘 카바이드 성형체의 제조 방법.
A method for producing a silicon carbide molded body by introducing a nitrogen gas together with a raw material gas and a carrier gas into a reaction chamber to form a silicon carbide film on the surface of the substrate by chemical vapor deposition and then removing the substrate,
(1 / min) / carrier gas flow rate (l / min)) introduced into the reaction chamber in which the chemical vapor deposition process in which the substrate is provided is 7.5% by volume, the nitrogen gas and the ammonia gas Wherein the concentration of the mixed doping gas (nitrogen gas flow rate (l / min) / raw material gas flow rate (l / min)) is 0.5 to 5 vol%.
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