JPS5910954B2 - 半導体製造用炭化珪素体の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は半導体製造用炭化珪素体の製造方法に関し、詳
しくは半導体材料載置治具、均熱管等に使用される表面
に緻密質炭化珪素膜を有する炭化珪素体の製造方法に係
るものである。

従来、この種の部材は熱伝導率が大きく、かつ５ 耐ス
ポーリング性の優れた再結晶炭化珪素材（炭化珪素素材
）から形成されているが、反面この炭化珪素素材は２０
％前後の見掛気孔率を有する。

このため、該炭化珪素素材から均熱管を形成した場合、
操業時、高温になつた炉壁から蒸発したア１０ルカリ物
質がこの均熱管の気孔を容易に通過し、その内側の石英
管を失透させるばかりか、一部石英管をも通過して半導
体材料を汚染する虞れがあつた。また、該炭化珪素素材
から半導体材料載置治具を形成した場合、ＨＦ−ＨＮＯ
３混酸による洗１５浄時、その治具の気孔に水分や不純
物が混入して以後使用できない虞れがあつた。これに対
し、かかる欠点を改善するために炭化珪素素材の表面に
真空下で炭化珪素を気相蒸着せしめて緻密質炭化珪素膜
を有する半導体製造用炭２０化珪素体の製造方法が提案
されている。

しかし、この方法により得た炭化珪素体はその表面の炭
化珪素膜にピンホールが発生したり、その膜の密着性が
低く機械的衝撃により容易に亀裂を起こし、とくに凹部
や屈曲部を有する複雑形状の炭化珪素２５素材を使用し
た場合顕著にピンホールの発生、密着性の低下が起こる
ため上述したと同様蒸気化したアルカリ物質が通過した
り、水分や不純物が混入する虞れがあつた。このような
ことから、本発明者は炭化珪素素材３０表面に形成され
た炭化珪素膜におけるピンホールの発生および密着性の
低下原因を種々研究した結果、炭化珪素素材中の不純物
が多いために、その炭化珪素素材表面に真空下で炭化珪
素を気相蒸着せしめる際、多量の低沸点物質がガス化し
、該素３５材に対する炭化珪素の乗りが阻害されて、上
述したピンホールの発生、密着性の低下が起こることを
究明した。

しかして、この究明結果から、さらに鋭意研究したとこ
ろ、不純物中とくに、鉄、銅、ナトリウム、カリウムお
よびリチウムの含有量を規制した高純度の炭化珪素素材
を使用し、これに真空下で炭化珪素を気相蒸着すること
により、炭化珪素素材からのガスの発生を抑制して該炭
化珪素素材の凹部、屈曲部の表面をもガス不透過性の均
一な緻密質炭化珪素膜を形成でき、操業時の蒸気化した
アルカリ物質の透過、洗浄時の水分や不純物の混入を防
止できる半導体製造用炭化珪素体が得られることを見い
出した。この場合、炭化珪素素材の最適な純度は不純物
含有量を鉄５００嘔以下、銅１０購以下、ナトリウム、
カリウムおよびリチウムが夫々５鬼以下にすることであ
る。以下、本発明を詳細に説明する。まず、不純物含有
量が鉄５００ｐ１ｍ以下、銅１０酵以下、ナトリウム、
カリウムおよびリチウム、それぞれ５ＰＦ以下の炭化珪
素素材に真空中好ましくは１０トール以下の真空下でハ
ロゲン化珪素、二酸化珪素ガス、水素化珪素等の珪素系
ガス化物と炭化水素、二酸化炭素等の炭素系ガス化物と
を所定割合で混合した混合ガスを供給して、１３００〜
１９００℃の温度に加熱し、珪素系ガス化物と炭素系ガ
ス化物を反応させて該炭化珪素素材表面に炭化珪素を気
相蒸着せしめ半導体製造用炭化珪素体を造る。

本発明における炭化珪素素材としては炭化珪素粉末に有
機バインダーを混合し、成形した後、旦仮焼して該有機
バインダーを炭化し、ひきつづき珪石粉等の詰粉中にて
焼成して造られる気孔率が２０％前後の再結晶炭化珪素
体を使用できるが、Ｊとくに、この再結晶炭化珪素体に
一旦常圧で炭化珪素を沈積せしめ気孔率５％前後のもの
として用いることが更に望ましい。

また、この炭化珪素素材の形状は管状、板状、或いはス
リツトを有する管状、板状等任意である。さらに、この
炭化珪素 ５素材の不純物含有量を上述した範囲に限定
した理由は、各不純物の含有量が上述した上限を越える
と、その素材に炭化珪素を気相蒸着せしめる際、該素材
からガスが発生し易くなり、ピンホールを生じたり、密
着性の低下が起こりガス不透過性の ４緻密質炭化珪素
膜を有する半導体製造用炭化珪素体が得られないからで
ある。なお、炭化珪素素材に対する炭化珪素膜の密着性
を高める目的から、該炭化珪素素材の表面を研摩加工を
施して平滑化してもよい。

また必要に応じて、炭化珪素素材の表面に真空下で炭化
珪素を気相蒸着せしめ炭化珪素膜を形成した後、さらに
その炭化珪素膜に常圧下で炭化珪素を沈積せしめてもよ
い。次に、本発明の実施例を説明する。

実施例 １ 鉄４００Ｐ慝銅５Ｐ邑ナトリウム３Ｐ慝カリウム２ＰＰ
１．リチウム２Ｐ傳の不純物含有量の高純度炭化珪素素
材（気孔率５％、寸法３０Ｗ×４００ＬＸ５ｔ７ｎ）に
ダイヤモンドカツタを用いて巾０．８龍、深さ５ｍ１１
の溝を３ｍ７１Ｌおきに８０か所設けた後、この炭化珪
素素材をＨＦ−ＨＮＯ３混酸で加工時の汚れを洗い、イ
オン交換水で十分洗浄して乾燥した。

次いで、炭化珪素素材に真空下でシリカを直接蒸発揮散
させた亜酸化珪素ガスと炭化水素とをモル比で１：１の
割合で混合したガスを供給し、１８００℃の温度下で３
０時間加熱せしめ表面に炭化珪素膜を有する半導体製造
用治具を得た。得られた半導体製造用治具は溝部の表面
まで均一に０．１ｍｍの緻密質炭化珪素膜が形成されて
いた。比較例鉄３０００Ｐ臥銅３０ＰＦＬ．ナトリウム
１０ＰＦＬ．カリウム８ＰＦＬ．リチウム８匹の多量の
不純物を含有する炭化珪素素材を使用した以外、前記実
施例と同様な方法により半導体製造用治具を得た。

得られた半導体製造用治具は溝部の表面に炭化珪素膜が
形成されないばかりか、他の平滑な面に形成された炭化
珪素膜にピンホールが認められた。しかして、上記実施
例１および比較例の半導体製造用治具の溝部にシリコン
ウエハ一を載置し、シリコン半導体を製造した後、各治
具の表面の汚れをＨＦ−ＨＮＯ３混酸で洗浄、乾燥し、
再びシリコン半導体を製造した。その結果本発明の治具
を用いて得られた半導体は汚染されず、エツチピツトの
発生が皆無で極めてライフタイムの長いものであつた。
これに対し、従来の治具を用いて得られた半導体は、該
治具の洗浄時に混入した不純物によつて汚染され、エツ
チピツトが多数発生してライフタイムの短いものであつ
た。実施例 ２ 不純物含有量が鉄５０ＰＦＬ．銅２ｐｙｎ．ナトリウム
１Ｐへカリウム１ＰＦＬ．リチウム１ＰＦ１の高純度の
管状炭化珪素素材（気孔率５％、寸法９０φ×５００Ｍ
ｌＬ）を使用した以外前記実施例と同様な方法にて内面
、外面に炭化珪素膜を有する半導体製造用均熱管を得た
。

得られた均熱管は０．１ｍｍの均一な緻密質炭化珪素膜
が形成されており、ガス不透過性を有するものであつた
。

以上詳述した如く、本発明によれば所望形状とくに凹部
、屈曲部を有する複雑形状の炭化珪素素材表面にガス不
透過性の均一な緻密質炭化珪素膜を形成して、操業時の
蒸気化したアルカリ物質の透過、洗浄時の水分や不純物
の混入を防止でき、かつ耐用寿命の長い半導体製造用炭
化珪素体を得ることができるものである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 不純物含有率が鉄５００ｐｐｍ以下、銅１０ｐｐｍ
   以下、ナトリウム５ｐｐｍ以下、カリウム５ｐｐｍ以下
   、リチウム５ｐｐｍ以下の炭化珪素素材の表面に真空下
   でより高純の炭化珪素を気相蒸着せしめることを特徴と
   する半導体製造用炭化珪素体の製造方法。