JPH0761849B2 - 構造体 - Google Patents
構造体Info
- Publication number
- JPH0761849B2 JPH0761849B2 JP62309422A JP30942287A JPH0761849B2 JP H0761849 B2 JPH0761849 B2 JP H0761849B2 JP 62309422 A JP62309422 A JP 62309422A JP 30942287 A JP30942287 A JP 30942287A JP H0761849 B2 JPH0761849 B2 JP H0761849B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- polycrystalline silicon
- present
- heat treatment
- jig
- less
- 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.)
- Expired - Lifetime
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- Silicon Compounds (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、多結晶シリコンよりなる構造体に関し、特に
半導体を熱処理する際に用いる治具として必要な高純度
および機械的強度を有する構造体に関する。
半導体を熱処理する際に用いる治具として必要な高純度
および機械的強度を有する構造体に関する。
従来、かかる半導体熱処理用治具としては耐熱性，強度
及び純度的な観点から、一般に石英およびシリコンカー
バイトなどが使用されていた。
及び純度的な観点から、一般に石英およびシリコンカー
バイトなどが使用されていた。
しかし、石英ガラス製の熱処理用治具および搬送用治具
などの構造体は、高温において塑性変形を起こしたり、
長時間の使用において結晶化が起ったりするため、耐久
性が短いなど満足すべきものでなかった。そのため、構
造体自身を大きくしたり、十分な補強を取ったりして使
用されてきたが、自重が重くなり取扱いに不便があった
り、複雑な構造体となるため製作し難いなどの欠点があ
った。
などの構造体は、高温において塑性変形を起こしたり、
長時間の使用において結晶化が起ったりするため、耐久
性が短いなど満足すべきものでなかった。そのため、構
造体自身を大きくしたり、十分な補強を取ったりして使
用されてきたが、自重が重くなり取扱いに不便があった
り、複雑な構造体となるため製作し難いなどの欠点があ
った。
また、機械的強度を有するシリコンカーバイトも用いら
れているが、これは高価であり、またそれ自身が焼結体
であるために多孔質で、その孔の中に不純物あるいは薄
膜形成物の一部が入ったりするため、高純度を要求され
る半導体熱処理用治具および搬送用熱処理用治具として
の利用には難点があった。さらに、シリコンカーバイト
の場合は、この欠点を補うためにシリコンを含浸し空隙
を埋める方法等の改良もなされているが、これは室温→
高温→室温と熱履歴を繰り返して使用されていくうちに
両者の熱膨張率の差が大きいことにより、ヒビ割れが生
じたりするため耐久性の点で十分ではなかった。
れているが、これは高価であり、またそれ自身が焼結体
であるために多孔質で、その孔の中に不純物あるいは薄
膜形成物の一部が入ったりするため、高純度を要求され
る半導体熱処理用治具および搬送用熱処理用治具として
の利用には難点があった。さらに、シリコンカーバイト
の場合は、この欠点を補うためにシリコンを含浸し空隙
を埋める方法等の改良もなされているが、これは室温→
高温→室温と熱履歴を繰り返して使用されていくうちに
両者の熱膨張率の差が大きいことにより、ヒビ割れが生
じたりするため耐久性の点で十分ではなかった。
本発明は、上記した問題点に鑑み開発されたものであ
り、高純度を維持しながら機械的強度も十分な構造体、
特に半導体熱処理用治具を提供することを目的としたも
のである。
り、高純度を維持しながら機械的強度も十分な構造体、
特に半導体熱処理用治具を提供することを目的としたも
のである。
本発明者らは、結晶粒子の特定された径を有する多結晶
シリコンが極めて機械的強度に優れ、特に上記したよう
な構造体の材料として極めて有用であるとの知見に基づ
くもので、最大径が一般に50μ以下である結晶粒子を有
する多結晶シリコンよりなる構造体を提供するものであ
る。なお、本発明における結晶粒子の径は、金属顕微鏡
を使用して決定した。
シリコンが極めて機械的強度に優れ、特に上記したよう
な構造体の材料として極めて有用であるとの知見に基づ
くもので、最大径が一般に50μ以下である結晶粒子を有
する多結晶シリコンよりなる構造体を提供するものであ
る。なお、本発明における結晶粒子の径は、金属顕微鏡
を使用して決定した。
本発明にいう多結晶シリコンとは、多くの結晶粒子が集
合してできた通称の多結晶シリコンであり、各々の粒子
が結晶粒界を介して連なっているものをいい、シリコン
原子が規則正しく一方向に並んだ単結晶シリコンあるい
は無定形のアモルフアスシリコンは含まない。しかし
て、本発明の構造体に用いる多結晶シリコンは、結晶粒
子の最大径が50μ以下、好ましくは35μ以下、さらに好
ましくは20μ以下であることが、特に機械的強度に優れ
た構造体を得るために極めて重要である。なお、本発明
のかかる特定される多結晶シリコンは、結晶粒子が長く
直線的に連続した双晶境界を多数に含む様な結晶粒界を
もったものではなく、高転位密度の結晶粒界を持つ様な
結晶粒子により構成されるものである。したがって、本
発明に用いる多結晶シリコンは、結晶粒子の最大径が50
μ以下であるとともに、上記の最大長が該径の一般に10
倍以下であることが好ましい。
合してできた通称の多結晶シリコンであり、各々の粒子
が結晶粒界を介して連なっているものをいい、シリコン
原子が規則正しく一方向に並んだ単結晶シリコンあるい
は無定形のアモルフアスシリコンは含まない。しかし
て、本発明の構造体に用いる多結晶シリコンは、結晶粒
子の最大径が50μ以下、好ましくは35μ以下、さらに好
ましくは20μ以下であることが、特に機械的強度に優れ
た構造体を得るために極めて重要である。なお、本発明
のかかる特定される多結晶シリコンは、結晶粒子が長く
直線的に連続した双晶境界を多数に含む様な結晶粒界を
もったものではなく、高転位密度の結晶粒界を持つ様な
結晶粒子により構成されるものである。したがって、本
発明に用いる多結晶シリコンは、結晶粒子の最大径が50
μ以下であるとともに、上記の最大長が該径の一般に10
倍以下であることが好ましい。
詳細には、本発明の多結晶シリコンは、結晶粒子の最大
径が50μ以下で小さくなるにつれて、例えば900〜1200
℃のような高温度下において曲げ強度が双曲線関数的に
著しく上昇するため、半導体熱処理用治具などの構造体
に好適である。これに対して、結晶粒子の最大径が50μ
より大きい多結晶シリコン、あるいは最大径が50μ以下
でも最大長が該径の10倍より大きい多結晶シリコンは、
曲げ強度が高温下において石英ガラスのそれよりも小さ
いために、本発明の構造体として不適である。即ち、結
晶粒子の最大径が50μ以下であっても、該結晶粒子が長
く多数の双晶境界を有する多結晶シリコンは、その高温
度下における曲げ強度が小さい。
径が50μ以下で小さくなるにつれて、例えば900〜1200
℃のような高温度下において曲げ強度が双曲線関数的に
著しく上昇するため、半導体熱処理用治具などの構造体
に好適である。これに対して、結晶粒子の最大径が50μ
より大きい多結晶シリコン、あるいは最大径が50μ以下
でも最大長が該径の10倍より大きい多結晶シリコンは、
曲げ強度が高温下において石英ガラスのそれよりも小さ
いために、本発明の構造体として不適である。即ち、結
晶粒子の最大径が50μ以下であっても、該結晶粒子が長
く多数の双晶境界を有する多結晶シリコンは、その高温
度下における曲げ強度が小さい。
本発明に用いられる結晶粒子の最大径および最大長が特
定される多結晶シリコンは、従来公知の製法において製
造条件を適宜選定することにより得ることが出来る。例
えば、所謂シーメンス法では、ベルジヤ内に芯線をセッ
トし、一般に900〜1200℃に加熱しておき、所定のガス
濃度、ガス流速で供給されたトリクロルシランと水素と
の気相反応により、該芯線上に極く僅かづつ多結晶シリ
コンが析出、成長させる。かかる製法においては、ガス
濃度、流速、反応温度などの反応条件を変化させること
によって、析出する多結晶シリコンの結晶粒子を大きく
したり小さくしたりすることが出来るが、本発明の最大
径と最大長を特定した結晶粒子の多結晶粒子は、一般に
上記した反応条件のうち例えば反応温度を変化させるこ
とによって簡便に得ることが出来る。
定される多結晶シリコンは、従来公知の製法において製
造条件を適宜選定することにより得ることが出来る。例
えば、所謂シーメンス法では、ベルジヤ内に芯線をセッ
トし、一般に900〜1200℃に加熱しておき、所定のガス
濃度、ガス流速で供給されたトリクロルシランと水素と
の気相反応により、該芯線上に極く僅かづつ多結晶シリ
コンが析出、成長させる。かかる製法においては、ガス
濃度、流速、反応温度などの反応条件を変化させること
によって、析出する多結晶シリコンの結晶粒子を大きく
したり小さくしたりすることが出来るが、本発明の最大
径と最大長を特定した結晶粒子の多結晶粒子は、一般に
上記した反応条件のうち例えば反応温度を変化させるこ
とによって簡便に得ることが出来る。
本発明の特定した多結晶シリコンよりなる構造体として
は、該多結晶シリコンが石英ガラスなどよりも著しく高
純度であるとともに、上記したように一般に800〜1100
℃のような高温下において高い曲げ強度を発揮するため
に、特特に半導体熱処理用治具に最適である。
は、該多結晶シリコンが石英ガラスなどよりも著しく高
純度であるとともに、上記したように一般に800〜1100
℃のような高温下において高い曲げ強度を発揮するため
に、特特に半導体熱処理用治具に最適である。
因みに、石英は不純物としてAlが15〜20ppm、K,Na,Ca,M
gなどのアルカリ金属，土類金属が１〜5ppm、Fe等の重
金属が0.1〜1ppm含まれており、また、半導体用として
最も嫌われる電気的活性物質であるP,Bが0.1〜1ppm程度
含まれている。これに対して、本発明に用いる多結晶シ
リコンでは重金属，アルカリ金属などは0.01ppm以下、
B,Pについては0.0001ppm以下である。このような半導体
熱処理用治具としては、例えば半導体ウエーハを載置し
て、不純物の拡散処理や酸化処理などを行う炉心管ある
いは拡散炉内において熱処理に供する場合に用いるウエ
ーハボート（又はマザーボート）、また該ウエーハボー
トをプロセスチユーブに出し入れするためのウエーハボ
ート搬送用治具である。なお、ウエーハボードによる熱
処理は、一般に900〜1200℃の高温下に実施されるが、
石英の場合には1200℃のような高温においては変形が著
るしく、長時間の使用に耐えられない。
gなどのアルカリ金属，土類金属が１〜5ppm、Fe等の重
金属が0.1〜1ppm含まれており、また、半導体用として
最も嫌われる電気的活性物質であるP,Bが0.1〜1ppm程度
含まれている。これに対して、本発明に用いる多結晶シ
リコンでは重金属，アルカリ金属などは0.01ppm以下、
B,Pについては0.0001ppm以下である。このような半導体
熱処理用治具としては、例えば半導体ウエーハを載置し
て、不純物の拡散処理や酸化処理などを行う炉心管ある
いは拡散炉内において熱処理に供する場合に用いるウエ
ーハボート（又はマザーボート）、また該ウエーハボー
トをプロセスチユーブに出し入れするためのウエーハボ
ート搬送用治具である。なお、ウエーハボードによる熱
処理は、一般に900〜1200℃の高温下に実施されるが、
石英の場合には1200℃のような高温においては変形が著
るしく、長時間の使用に耐えられない。
以上、詳述した如く本発明によれば、高純度で且つ、従
来公知のものにおける強度の問題点を解消し、生産性の
向上など種々の効果を有する高信頼性の構造体、特に熱
処理用治具を提供できるものである。
来公知のものにおける強度の問題点を解消し、生産性の
向上など種々の効果を有する高信頼性の構造体、特に熱
処理用治具を提供できるものである。
以下、本発明を具体的に説明するために実施例を記載す
るが、本発明はこれらによって制限されるものではな
い。
るが、本発明はこれらによって制限されるものではな
い。
実施例 １ シーメンス法において、反応温度を変化させることによ
り、第１表に示す結晶粒子の最大径をそれぞれ異にする
多結晶シリコン（以下、多結晶Siとも記す）を得た後、
それらの温度900℃における３点曲げ強度を測定した。
なお、結晶粒子の最大長さは、いずれも最大径の10倍以
下であった。また、曲げ強度試験は、いずれも巾4.0±
0.1mm,長さ40mmおよび厚さ3.0±0.1mmの試料を作成し、
JIS R1601−1981に準じて行った。
り、第１表に示す結晶粒子の最大径をそれぞれ異にする
多結晶シリコン（以下、多結晶Siとも記す）を得た後、
それらの温度900℃における３点曲げ強度を測定した。
なお、結晶粒子の最大長さは、いずれも最大径の10倍以
下であった。また、曲げ強度試験は、いずれも巾4.0±
0.1mm,長さ40mmおよび厚さ3.0±0.1mmの試料を作成し、
JIS R1601−1981に準じて行った。
また、上記した結晶粒子の最大径が10μと50μの多結晶
シリコンについて、第２表に示す各温度における３点曲
げ強度（Kg/mm2）を同様に測定した。その結果を第２表
に示す。
シリコンについて、第２表に示す各温度における３点曲
げ強度（Kg/mm2）を同様に測定した。その結果を第２表
に示す。
さらに、上記した多結晶シリコンについて、第３表にす
高温度における剛性等（単位:Kg/mm2）を測定した。測
定方法は、曲げ強度の測定に準じて行った。それらの結
果を第３表に示す。
高温度における剛性等（単位:Kg/mm2）を測定した。測
定方法は、曲げ強度の測定に準じて行った。それらの結
果を第３表に示す。
上記の結果から、本発明により特定される多結晶シリコ
ンと石英とにより同一の構造体を製作して高温度の熱処
理炉に供した場合、多結晶シリコンの構造体は石英のそ
れに比べて、機械的強度に優れ、変形量も因みに従来の
石英製ウエーハボートと同一形状で上記した本発明の特
定した多結晶シリコンにより製作したウエーハボートを
用いて、ウエーハを載置して900〜950℃の熱処理に供し
た場合、石英製ウエーハボートに比べて、長期間の繰返
し使用において隣接するウエーハとの接触あるいはウエ
ーハボートよりの脱落などが殆んど認められない。さら
に、1200℃の温度において繰返し使用に供した結果、石
英製ウエーハボートの表面は結晶化による剥離を生じた
が、本発明の多結晶シリコン製ウエーハボートでは殆ん
ど異状が認められなかった。
ンと石英とにより同一の構造体を製作して高温度の熱処
理炉に供した場合、多結晶シリコンの構造体は石英のそ
れに比べて、機械的強度に優れ、変形量も因みに従来の
石英製ウエーハボートと同一形状で上記した本発明の特
定した多結晶シリコンにより製作したウエーハボートを
用いて、ウエーハを載置して900〜950℃の熱処理に供し
た場合、石英製ウエーハボートに比べて、長期間の繰返
し使用において隣接するウエーハとの接触あるいはウエ
ーハボートよりの脱落などが殆んど認められない。さら
に、1200℃の温度において繰返し使用に供した結果、石
英製ウエーハボートの表面は結晶化による剥離を生じた
が、本発明の多結晶シリコン製ウエーハボートでは殆ん
ど異状が認められなかった。
───────────────────────────────────────────────────── 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 21/31
Claims (3)
- 【請求項１】結晶粒子の最大径が50μ以下である多結晶
シリコンを材料とする構造体 - 【請求項２】半導体の熱処理用治具または搬送用治具で
ある特許請求の範囲第１項記載の構造体 - 【請求項３】半導体の熱処理用治具体がウエーハボート
である特許請求の範囲第２項記載の構造体
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62309422A JPH0761849B2 (ja) | 1987-12-09 | 1987-12-09 | 構造体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62309422A JPH0761849B2 (ja) | 1987-12-09 | 1987-12-09 | 構造体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01153513A JPH01153513A (ja) | 1989-06-15 |
| JPH0761849B2 true JPH0761849B2 (ja) | 1995-07-05 |
Family
ID=17992814
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62309422A Expired - Lifetime JPH0761849B2 (ja) | 1987-12-09 | 1987-12-09 | 構造体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0761849B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4328468B2 (ja) * | 1999-04-15 | 2009-09-09 | インテグレイティッド マテリアルズ インク | ウェーハ処理用シリコン固定具の製造方法 |
| EP2299474B1 (en) | 2008-07-10 | 2013-01-23 | JX Nippon Mining & Metals Corporation | Hybrid silicon wafer and method for manufacturing same |
-
1987
- 1987-12-09 JP JP62309422A patent/JPH0761849B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01153513A (ja) | 1989-06-15 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term | ||
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
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