JPH0583513B2 - - Google Patents
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- JPH0583513B2 JPH0583513B2 JP60142496A JP14249685A JPH0583513B2 JP H0583513 B2 JPH0583513 B2 JP H0583513B2 JP 60142496 A JP60142496 A JP 60142496A JP 14249685 A JP14249685 A JP 14249685A JP H0583513 B2 JPH0583513 B2 JP H0583513B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- weight
- sic
- parts
- aln
- oxygen
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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- Ceramic Products (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
この発明は、半導体拡散炉の炉芯管、ボート、
フオークのごとき半導体製造用部材、とくに高強
度材料でつくられた半導体製造用部材に関するも
のである。
フオークのごとき半導体製造用部材、とくに高強
度材料でつくられた半導体製造用部材に関するも
のである。
従来の技術
従来のセラミツク焼結体でつくられた半導体製
造用部材たとえば半導体用炉芯管は、強度が
150MPa程度にすぎなかつた。
造用部材たとえば半導体用炉芯管は、強度が
150MPa程度にすぎなかつた。
ところが、最近、半導体ウエハは大型化する傾
向が強く、ウエハの寸法および重量が大きくなつ
ている。たとえば、５インチのウエハは15グラ
ム、６インチのウエハは20グラム、８インチのウ
エハは36グラムである。また、これらのウエハを
熱処理する炉芯管の直径は、６インチのウエハで
235mm、８インチのウエハで300mmである。また、
１つのボートには25〜50枚のウエハを載置するの
が一般的である。そのため、ウエハの大型化に伴
つて、ボートが支持すべき重量は著しく増加す
る。フオークは４つのボートを支持することもあ
り、より一段と大きな重量に耐えるようにしなけ
ればならない。
向が強く、ウエハの寸法および重量が大きくなつ
ている。たとえば、５インチのウエハは15グラ
ム、６インチのウエハは20グラム、８インチのウ
エハは36グラムである。また、これらのウエハを
熱処理する炉芯管の直径は、６インチのウエハで
235mm、８インチのウエハで300mmである。また、
１つのボートには25〜50枚のウエハを載置するの
が一般的である。そのため、ウエハの大型化に伴
つて、ボートが支持すべき重量は著しく増加す
る。フオークは４つのボートを支持することもあ
り、より一段と大きな重量に耐えるようにしなけ
ればならない。
発明が解決しようとする問題点
従来のセラミツク焼結体でつくられた半導体用
部材においては、ウエハの大型化に十分に対処で
きない。たとえば、炉芯管の場合、肉厚を大きく
しなければならず、耐スポーリングの問題が生じ
るばかりでなく、炉内の温度降下速度が低く、ラ
ンニングコストが高くなる。
部材においては、ウエハの大型化に十分に対処で
きない。たとえば、炉芯管の場合、肉厚を大きく
しなければならず、耐スポーリングの問題が生じ
るばかりでなく、炉内の温度降下速度が低く、ラ
ンニングコストが高くなる。
また、ボートやフオークの場合、割れや変形等
のトラブルが発生しやすくなる。
のトラブルが発生しやすくなる。
発明の目的
この発明は、前述のような従来技術の欠点を解
消して、高強度の半導体製造用部材を提供するこ
とを目的としている。
消して、高強度の半導体製造用部材を提供するこ
とを目的としている。
発明の要旨
したがつて、この目的を達成するために、第１
の発明は、SiC50〜97重量部と、AlN1〜10重量
部と、C1〜10重量部とを成形焼成してなる半導
体用製造部材を要旨としている。
の発明は、SiC50〜97重量部と、AlN1〜10重量
部と、C1〜10重量部とを成形焼成してなる半導
体用製造部材を要旨としている。
また、第２の発明は、SiC50〜97重量部と、
AlN1〜10重量部と、C1〜10重量部と、Al2O3１
〜30重量部を成形焼成してなる半導体用製造部材
を要旨としている。
AlN1〜10重量部と、C1〜10重量部と、Al2O3１
〜30重量部を成形焼成してなる半導体用製造部材
を要旨としている。
問題点を解決するための手段
本発明者等は炭化ケイ素質焼結体のひずみの発
生についてその原因を究明したところ、原料の
SiCにおける含有酸素量によつて焼結体の特性が
大きく影響されることを発見した。
生についてその原因を究明したところ、原料の
SiCにおける含有酸素量によつて焼結体の特性が
大きく影響されることを発見した。
炭化ケイ素はその粒子表面が常温であつても空
気によつて酸化され、特に1μm以下のような超微
粒子の場合は酸化の度合が著しい。一般的にいつ
て、SiC中の酸素量は表面積に比例して増大す
る。還元すれば、粒子径が小になれば、それだけ
SiC中の酸素量が大きくなるのである。
気によつて酸化され、特に1μm以下のような超微
粒子の場合は酸化の度合が著しい。一般的にいつ
て、SiC中の酸素量は表面積に比例して増大す
る。還元すれば、粒子径が小になれば、それだけ
SiC中の酸素量が大きくなるのである。
このような炭化ケイ素中の酸素による影響につ
いて説明すれば、AlNは、SiC−AlN−Ｃ系にお
いて液相で反応が進むため、均質性の点でほう素
よりも好ましい焼結助剤であるが、SiC中の酸素
による妨害を受けやすい。そのため、従来は含有
酸素量が比較的多いSiC（例えば約１重量％の酸
素を含むSiC）の場合は、SiC中の酸素による妨
害の度合が大きく、AlNを焼結助剤として用い
ても優れた効果が得られなかつた。
いて説明すれば、AlNは、SiC−AlN−Ｃ系にお
いて液相で反応が進むため、均質性の点でほう素
よりも好ましい焼結助剤であるが、SiC中の酸素
による妨害を受けやすい。そのため、従来は含有
酸素量が比較的多いSiC（例えば約１重量％の酸
素を含むSiC）の場合は、SiC中の酸素による妨
害の度合が大きく、AlNを焼結助剤として用い
ても優れた効果が得られなかつた。
このような観点から、従来、SiC中の含有酸素
量は、少なくともAlNを焼結助剤として使用す
る場合は、小さいほど好ましいとされてきたので
ある。AlNを添加する場合は、SiC中の酸素量を
小さく設定すること、つまりSiCの粒径を大きく
設定することが必要であつた。それゆえ、他の諸
点ではSiC粉末の粒径は小さいほど好ましいこと
がわかつていても、そのような超微粒子は実際に
は使用できなかつた。
量は、少なくともAlNを焼結助剤として使用す
る場合は、小さいほど好ましいとされてきたので
ある。AlNを添加する場合は、SiC中の酸素量を
小さく設定すること、つまりSiCの粒径を大きく
設定することが必要であつた。それゆえ、他の諸
点ではSiC粉末の粒径は小さいほど好ましいこと
がわかつていても、そのような超微粒子は実際に
は使用できなかつた。
しかしながら、本発明者等は反応系の中にＣを
含有せしめることによつて前述のごときSiC中の
含有酸素による妨害を制御できることを解明し
た。
含有せしめることによつて前述のごときSiC中の
含有酸素による妨害を制御できることを解明し
た。
そこで、この発明は、このような複数成分の相
互関係を巧みに生かし、まずＣの添加により炭化
けい素を無酸素状態にし、しかるのちAlNを焼
結助剤として焼結させるものである。それゆえ反
応が理想的な状態で行なわれる。
互関係を巧みに生かし、まずＣの添加により炭化
けい素を無酸素状態にし、しかるのちAlNを焼
結助剤として焼結させるものである。それゆえ反
応が理想的な状態で行なわれる。
SiC中の酸素の影響をうけずに、AlNは、例え
ば2000℃以上の焼結温度において液相となり、
AlがSiと均一に置換されやすい。したがつて焼
結体は均質となり、高強度となる。
ば2000℃以上の焼結温度において液相となり、
AlがSiと均一に置換されやすい。したがつて焼
結体は均質となり、高強度となる。
また、第２発明にあつては、炭化ケイ素をAl2
O3−AlN−Ｃ系の焼結助剤で焼結させ、高強度
の自焼結炭化けい素をつくる。その場合、SiC−
AlNは全律固溶する。したがつてSiC−Al2O3−
AlN−Ｃ系では炭化ケイ素は自焼結する。この
系にあつては液相焼結であり、そのため、固相焼
結のものに比べて均一な焼結組織を作り易い。
O3−AlN−Ｃ系の焼結助剤で焼結させ、高強度
の自焼結炭化けい素をつくる。その場合、SiC−
AlNは全律固溶する。したがつてSiC−Al2O3−
AlN−Ｃ系では炭化ケイ素は自焼結する。この
系にあつては液相焼結であり、そのため、固相焼
結のものに比べて均一な焼結組織を作り易い。
また、Al2O3を添加すると、Al2O3の一部がＣ
により還元され、活性なAlが生成し、他の酸化
物の不純物が焼結炭化ケイ素の粒界にα−Al2O3
として存在する。炭化ケイ素と、炭化ケイ素焼結
組織に存在するAl2O3との熱膨脹の差によつて焼
結体の歪みを除く作用をする。このため焼結体の
強度900MPaにも達する、また、ワイブル係数は
15となり、きわめて信頼性が高くなる。
により還元され、活性なAlが生成し、他の酸化
物の不純物が焼結炭化ケイ素の粒界にα−Al2O3
として存在する。炭化ケイ素と、炭化ケイ素焼結
組織に存在するAl2O3との熱膨脹の差によつて焼
結体の歪みを除く作用をする。このため焼結体の
強度900MPaにも達する、また、ワイブル係数は
15となり、きわめて信頼性が高くなる。
このようなことを勘案して、この発明にあつて
は、組成を次のとおり限定した。すなわち、第１
発明ではSiC50〜97重量部と、AlN1〜10重量部
と、C1〜10重量部にし、第２発明では、さらに、
Al2O3１〜30重量部を追加したのである。
は、組成を次のとおり限定した。すなわち、第１
発明ではSiC50〜97重量部と、AlN1〜10重量部
と、C1〜10重量部にし、第２発明では、さらに、
Al2O3１〜30重量部を追加したのである。
組成をそのように限定した理由を以下詳細に説
明する。
明する。
AlNは、１重量部より小だと焼結助剤として
の十分な効果が得られず、10重量部より大だと強
度が著しく低下する。
の十分な効果が得られず、10重量部より大だと強
度が著しく低下する。
Ｃは、１重量部より小だと焼結助剤として添加
した窒化物が焼結助剤として作用しなくなつて強
度の低下を招き、10重量部より大だと焼結体とし
ての耐酸化性が悪化し、強度も低下する。
した窒化物が焼結助剤として作用しなくなつて強
度の低下を招き、10重量部より大だと焼結体とし
ての耐酸化性が悪化し、強度も低下する。
Al2O3は１重量部より小だと強度の向上が認め
られず、30重量部より大だと強度の低下が著しく
なる。
られず、30重量部より大だと強度の低下が著しく
なる。
本発明においては、SiC中の酸素含有量を1.5重
量％以上にして、半導体製造用部材の曲げ強さを
増加させている。
量％以上にして、半導体製造用部材の曲げ強さを
増加させている。
本発明の好ましい実施態様では、炭化ケイ素の
比表面積を20m2／ｇ以上（好ましくは約45m2／
ｇ）にして、焼結体の特性を一段と優れたものに
する。
比表面積を20m2／ｇ以上（好ましくは約45m2／
ｇ）にして、焼結体の特性を一段と優れたものに
する。
実施例 １
平均粒径の1μmのSiC粉末79重量部と、Al2O3
15重量部と、C4重量部と、AlN2重量部を配合
し、フエノールレジンを粘結剤として添加して混
練成形し、アルゴン雰囲気下で1800℃の温度で常
圧縮焼結を行なつて、理論密度に対し98〜80％の
緻密体を得た。その20℃における曲げ強さは
900MPaであつた。
15重量部と、C4重量部と、AlN2重量部を配合
し、フエノールレジンを粘結剤として添加して混
練成形し、アルゴン雰囲気下で1800℃の温度で常
圧縮焼結を行なつて、理論密度に対し98〜80％の
緻密体を得た。その20℃における曲げ強さは
900MPaであつた。
実施例 ２
平均粒径10μmのSiC粉末に４重量部のＣと２
重量部のAlNを配合し、フエノールレジンを粘
結剤として使用して混練成形し、アルゴン雰囲気
下で2100℃の常圧焼結を行つて、理論密度に対し
98〜80重量％の緻密体を得た。その20℃における
曲げ強さは850MPaであつた。
重量部のAlNを配合し、フエノールレジンを粘
結剤として使用して混練成形し、アルゴン雰囲気
下で2100℃の常圧焼結を行つて、理論密度に対し
98〜80重量％の緻密体を得た。その20℃における
曲げ強さは850MPaであつた。
実施例 ３
平均粒径1μmのSiC粉末をポツトミルに入れ
て、水を含まないアセトンを使用して平均粒径
0.5μmになるまで粉砕した。
て、水を含まないアセトンを使用して平均粒径
0.5μmになるまで粉砕した。
このような超微粒のSiC粉末を常温で空気にさ
らし、SiCの粒子表面積を一部酸化させた。その
際、それらの酸化を管理して、SiC内の酸素含有
量を0.5重量％、１重量％、1.5重量％、２重量
％、４重量％にしたものを得た。
らし、SiCの粒子表面積を一部酸化させた。その
際、それらの酸化を管理して、SiC内の酸素含有
量を0.5重量％、１重量％、1.5重量％、２重量
％、４重量％にしたものを得た。
そのように一部酸化された各SiC粉末に３重量
部のＣと１重量部のAlNを配合し、フエノール
レジンを粘結剤として使用して混練成形し、アル
ゴン雰囲気下で2100℃の常圧焼結を行つて、理論
密度に対し98〜80重量％の緻密体を得た。これら
のものの20℃における曲げ強さは表１に示す通り
であつた。表１からも明らかなように、SiC中の
酸素量が1.5重量％を超えると、曲げ強さが増加
する。
部のＣと１重量部のAlNを配合し、フエノール
レジンを粘結剤として使用して混練成形し、アル
ゴン雰囲気下で2100℃の常圧焼結を行つて、理論
密度に対し98〜80重量％の緻密体を得た。これら
のものの20℃における曲げ強さは表１に示す通り
であつた。表１からも明らかなように、SiC中の
酸素量が1.5重量％を超えると、曲げ強さが増加
する。
実施例 ４
平均粒径1μmのSiC粉末にAl2O3，Ｃおよび
AlNを配合し、フエノールレジンを粘結剤とし
て添加して混練成形し、アルゴン雰囲気下で1800
℃の温度で常圧焼結を行なつて、理論密度に対し
98〜80重量％の緻密体を得た。これらのものの20
℃における曲げ強度は表２に示すとおりであつ
た。
AlNを配合し、フエノールレジンを粘結剤とし
て添加して混練成形し、アルゴン雰囲気下で1800
℃の温度で常圧焼結を行なつて、理論密度に対し
98〜80重量％の緻密体を得た。これらのものの20
℃における曲げ強度は表２に示すとおりであつ
た。
表２からも明らかなように、SiC粉末の比表面
積が20m2／ｇを超えると、曲げ強度が増加する。
積が20m2／ｇを超えると、曲げ強度が増加する。
発明の効果
以上の説明からも明らかなように、本発明によ
れば、従来のものに比較して高強度の半導体用部
材が得られる。とくに最適の条件にすれば、
900MPaの高強度のものが得られる。
れば、従来のものに比較して高強度の半導体用部
材が得られる。とくに最適の条件にすれば、
900MPaの高強度のものが得られる。
それゆえ、本発明によれば、半導体用製造部材
を２〜３mmの薄肉にしても十分に実用に供しえる
ことになり、耐スポーリング性が格段に向上し、
とくに大型の炉芯管に適用した場合、肉薄により
炉内の温度降下速度を大きくでき、ランニングコ
ストを大幅に低減できるという実務上きわめて顕
著な効果を奏する。
を２〜３mmの薄肉にしても十分に実用に供しえる
ことになり、耐スポーリング性が格段に向上し、
とくに大型の炉芯管に適用した場合、肉薄により
炉内の温度降下速度を大きくでき、ランニングコ
ストを大幅に低減できるという実務上きわめて顕
著な効果を奏する。
また、本発明によれば、従来のものに比較して
比較的低温で焼結できる。とくに従来は実際上全
く不可能とされていた1900℃以下の温度でも所望
の焼結が実施できる。したがつて製造コストの低
減がはかれる。
比較的低温で焼結できる。とくに従来は実際上全
く不可能とされていた1900℃以下の温度でも所望
の焼結が実施できる。したがつて製造コストの低
減がはかれる。
さらに、本発明にあつては、焼結体が気孔率１
％以下で緻密であるため、Siの含浸が不要であ
る。
％以下で緻密であるため、Siの含浸が不要であ
る。
表 １
酸素含有量（重量％） 曲げ強度
（MPa）
0.5 300
1.0 310
1.5 400
2.0 520
4.0 640
表 ２
SiCの比表面積 強 度
（m2／ｇ） （MPa）
10 500
15 550
20 680
25 750
40 830
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 酸素を1.5重量％以上含むSiCを使用し、かつ
SiC50〜97重量部と、AlN1〜10重量部と、C1〜
10重量部を成形焼成してなる半導体製造用部材。 ２ 酸素を1.5重量％以上含むSiCを使用し、かつ
SiC50〜97重量部と、AlN1〜10重量部と、C1〜
10重量部と、Al2O3１〜30重量部を成形焼成して
なる半導体製造用部材。 ３ 比表面積が20m2／ｇ以上であるSiCを使用し
た特許請求の範囲第１項または第２項に記載の半
導体製造用部材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60142496A JPS627669A (ja) | 1985-07-01 | 1985-07-01 | 半導体製造用部材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60142496A JPS627669A (ja) | 1985-07-01 | 1985-07-01 | 半導体製造用部材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS627669A JPS627669A (ja) | 1987-01-14 |
| JPH0583513B2 true JPH0583513B2 (ja) | 1993-11-26 |
Family
ID=15316680
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60142496A Granted JPS627669A (ja) | 1985-07-01 | 1985-07-01 | 半導体製造用部材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS627669A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4761134B1 (en) * | 1987-03-30 | 1993-11-16 | Silicon carbide diffusion furnace components with an impervious coating thereon | |
| JPH01119560A (ja) * | 1987-10-31 | 1989-05-11 | Toshiba Ceramics Co Ltd | 導電性炭化ケイ素焼結体 |
| JPH01131059A (ja) * | 1987-11-17 | 1989-05-23 | Toshiba Ceramics Co Ltd | 炭化珪素質炉芯管の製造方法 |
| JP5281666B2 (ja) * | 2011-02-28 | 2013-09-04 | 東京窯業株式会社 | 導電性セラミックス焼結体 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS553396A (en) * | 1978-06-15 | 1980-01-11 | Carborundum Co | Silicon carbideealuminum nitride sintered product and its manugacture |
| JPS57148344A (en) * | 1981-03-10 | 1982-09-13 | Nec Corp | Manufacturing equipment for semiconductor |
| JPS5950086A (ja) * | 1982-09-17 | 1984-03-22 | 南九州化学工業株式会社 | 被覆粒状カリ肥料 |
-
1985
- 1985-07-01 JP JP60142496A patent/JPS627669A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS627669A (ja) | 1987-01-14 |
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