(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
断熱材、加熱ヒータを配した真空容器からなるＣＶＤ炉と、このＣＶＤ炉の底壁を貫通して気密的に挿入された複数の支軸と、これらの支軸の前記ＣＶＤ炉内に配置された部分にそれぞれ取付けられた支持具とを備え、
前記複数の支軸は、軸方向に相対移動可能で、回転時には一体に回転する構造をなして同心状に配置された多重軸からなり、
前記複数の支軸を一体に回転させる回転機構が設けられており、
前記回転機構により前記複数の支軸を一体に回転させながら、前記特定の支軸に取付けられた前記支持具にワークを支持させた状態から、前記他の支軸を介して該支軸に取付けられた支持具を上昇させることによりワークの支持を交代させるようにしたことを特徴とするＣＶＤ装置。
【請求項２】
前記多重軸は、第１支軸と、該第１支軸の内側に配置された第２支軸とからなり、前記第２支軸には、第２支軸を多重軸の軸方向に昇降動作させると共に、第１支軸と第２支軸とを一体にして回転させる回転昇降機構が設けられている、請求項１に記載のＣＶＤ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はカーボン、ＳｉＣ等からなる半導体装置用部材にＳｉＣ等を表面コートするＣＶＤ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、カーボン（黒鉛）やＳｉＣ質焼結体からなる半導体装置用部材は、近年高純度化を図ったり、耐薬品性、耐食性、耐酸化性を改善するため、全面にＣＶＤ−ＳｉＣコーティングすることが求められる傾向にある。従来、こうしたＳｉＣ等の部材（ワーク）にＣＶＤコーティングする際に、かかるワークを炉内に配したピン状のワーク支持具等で保持することが多かった。この場合、かかる支持具に接触した部材表面には、反応ガスが接触せず、ＣＶＤ膜がほとんど形成されないか、コートされてもその部分の膜厚が薄くなる傾向がみられた。
【０００３】
そこで、ワークと支持具との接触部の面積を小さくするため、支持具の先端部を小さくしたり、更には、支持具の先端部を針状に尖らせたりして、ＣＶＤコートしていた。しかしながら、いくら接触部面積を減らしても、どうしてもＣＶＤ膜が形成されない箇所が存在していた。
【０００４】
そのため、ワーク全面にＣＶＤコーティングする必要がある場合は、一旦、ＣＶＤ炉を室温に戻し、炉内を開けて、その保持位置をずらしてセットし直し、再度ＣＶＤコーティングする必要があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記方法では、保持位置を変えるため、一旦、ＣＶＤコーティングを中断して、ＣＶＤ炉を冷却して、それから再度、炉を運転する必要があり、コスト的に割高になったり、生産性が低下するという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記従来技術の問題点を解消するためになされたもので、その目的は、途中でＣＶＤ炉を開けることなく、ワーク全面にＣＶＤコーティングすることができるＣＶＤ装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明によるＣＶＤ装置は、断熱材、加熱ヒータを配した真空容器からなるＣＶＤ炉と、このＣＶＤ炉の底壁を貫通して気密的に挿入された複数の支軸と、これらの支軸の前記ＣＶＤ炉内に配置された部分にそれぞれ取付けられた支持具とを備え、
前記複数の支軸は、軸方向に相対移動可能で、回転時には一体に回転する構造をなして同心状に配置された多重軸からなり、
前記複数の支軸を一体に回転させる回転機構が設けられており、
前記回転機構により前記複数の支軸を一体に回転させながら、前記特定の支軸に取付けられた前記支持具にワークを支持させた状態から、前記他の支軸を介して該支軸に取付けられた支持具を上昇させることによりワークの支持を交代させるようにしたことを特徴とする。
【００１２】
このＣＶＤ装置によれば、ＣＶＤコーティングの途中で、前記特定の支軸に取付けられた前記支持具にワークを支持させた状態から、前記他の支軸を上昇させると、その支軸に取付けられた支持具が上昇して、ワークが上昇した支持具で支持される。このため、最初の支持具で支持したときに支持具が当接してコーティングされなかった部分が、次の支持具で支持したときに最初の支持具から離れ、次の支持具で支持している間にコーティングされるので、ＣＶＤ炉を開いて作業を中断させなくてもワークの全面をＣＶＤコーティングすることができる。
【００１３】
また、前記複数の支軸が同心状に配置された多重軸からなるので、それによってワークの重心近くに全ての支軸を配置して、ワークの支持を安定させて行うことができると共に、支持具がＣＶＤの底壁を貫通する部分を一つにしてシーリングしやすくすることができる。
【００１４】
また、前記複数の支軸を一体に回転させる回転機構を備えているので、それによってＣＶＤコーティング中に支軸を回転させてワークを回転させることができ、ＣＶＤコーティングを均一に行わせることができる。
【００１５】
本発明のＣＶＤ装置の前記多重軸は、第１支軸と、該第１支軸の内側に配置された第２支軸とからなり、前記第２支軸には、第２支軸を多重軸の軸方向に昇降動作させると共に、第１支軸と第２支軸とを一体にして回転させる回転昇降機構が設けられていることが好ましい。
なお、特定の支持具によってワークを支持した状態から、他の支持具を上昇させてワークを移し変え、再び他の支持具を下降させて最初の支持具にワークを戻し、このような操作をコーティング中に適時繰り返してもよい。
【００１６】
また、特定のワークに対して支持を交代させながら行う複数の支軸及び支持具が、一つのＣＶＤ炉に対して複数組設けられていてもよい。それによって、一つのＣＶＤ炉内で複数個のワークにＣＶＤコーティングを施すことができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１には、本発明の参考例となるＣＶＤ装置の一実施形態が示されている。このＣＶＤ装置は、周壁１２、底壁１３、及び蓋体１４からなる開閉可能な真空容器１１を有している。底壁１３と周壁１２の接合面、及び周壁１２と蓋体１４との接合面には、シールリング１５が介装されて気密性を保持されている。なお、シールリング１５は、一般に耐熱性が低いため、真空容器１１全体を水冷ジャケット等で冷却するのが好ましい。
【００１８】
真空容器１１内には、内部を囲む断熱材１６と、その内側に配置された筒状の加熱ヒータ１７と、加熱ヒータ１７の更に内側に配置されたワークＷを囲む容器１８とが設置されている。これらの真空容器１１、断熱材１６、加熱ヒータ１７、容器１８等が本発明におけるＣＶＤ炉を構成している。
【００１９】
真空容器１１の底壁１３を貫通して、第１支軸２０、第２支軸２１が気密的に挿入されている。すなわち、底壁１３と、これらの支軸２０、２１との接触面には、オイルシールや磁気シール等のシール部材２２が介在されて、気密性が保持されている。第１支軸２０の上端には、連結軸２３が連接され、連結軸２３は、断熱材１６及び容器１８の底壁を貫通して、容器１８内に挿入され、その上端に第１支持具２４が取付けられている。同様に、第２支軸２１の上端には、連結軸２５が連接され、連結軸２５は、断熱材１６及び容器１８の底壁を貫通して、容器１８内に挿入され、その上端に第２支持具２６が取付けられている。なお、第２支軸２１の連結軸２５は、第１支持具２４の板状部を貫通して上方に伸び、第２支持具２６は、第１支持具２４の上方に配置されている。
【００２０】
第１支持具２４上には、少なくとも３本の支持ピン２７が突設され、第２支持具２６上にも、少なくとも３本の支持ピン２８が突設されている。なお、支持ピン２７は、第２支持具２６の板状部を貫通して上方に伸びており、第２支持具２６が下降位置にあるときは、支持ピン２７の上端が支持ピン２８の上方に位置する。また、第２支持具２６が上昇したときには、支持ピン２８の上端が支持ピン２７の上端よりも高くなるように設定されている。ワークＷは、その底壁をこれらの支持ピン２７又は２８上に当接されて支持されるようになっている。
【００２１】
第２支軸２１の基端には、昇降装置２９が取付けられている。この昇降装置２９としては、例えばボールネジや、エアーシリンダを利用したものなど、公知の各種駆動手段が採用できる。昇降装置２９は、第２支軸２１を軸方向（矢印Ａ方向）に移動させて第２支持具２６を昇降動作させる。
【００２２】
なお、断熱材１６、加熱ヒータ１７としては、カーボンからなるものが好ましく採用され、連結軸２３、２５及び支持具２４、２６としては、カーボン、炭化珪素、又は窒化珪素からなるものが好ましい。また、ＣＶＤコーティングを施すワークＷとしては、サセプタ、ウエハーボート、チューブ等の半導体装置用部材が好ましく適用される。
【００２３】
次に、このＣＶＤ装置を用いたＣＶＤコーティング方法の一実施形態を説明する。
【００２４】
図１に示すように、第１支持具２４の支持ピン２７が第２支持具２６の支持ピン２８よりも上方に突出した状態にセットし、少なくとも３本ある支持ピン２７上に前記のようなワークＷを設置し、蓋体１４を閉めて密封する。この状態で、最初、真空容器１１内を真空ポンプで減圧し、０．１Ｔｏｒｒ以下に達してから加熱ヒータ１７の加熱を開始する。昇温途中の所定温度に達したところでＨ2 ガスを導入し、更に昇温して所定温度に達したところで、ＳｉＣｌ4 ／ＣＨ4 ／Ｈ2 系やＣＨ3 ＳｉＣｌ3 ／Ｈ2 系のガスを炉内に流し、所定の膜厚だけＣＶＤ−ＳｉＣコーティングを行う。
【００２５】
こうして所定の膜厚だけＣＶＤ−ＳｉＣコーティングした後、昇降装置２９により第２支軸２１及び連結軸２５を介して第２支持具２６を上昇させる。その結果、第２支持具２６の支持ピン２８が、第１支持具２４の支持ピン２７よりも上方に突出するため、ワークＷの底面が今度は第２支持具２６の支持ピン２８に支持されて、第１支持具２４の支持ピン２７はワークＷの底面から離れる。この状態で、更にＣＶＤ−ＳｉＣコーティングを実施する。
【００２６】
これにより、最初に第１支持具２４の支持ピン２７が当接してコーティングされていない部分にもコーティングされ、ワーク全面にＣＶＤ−ＳｉＣコーティングすることができる。しかも、コーティング中にワークＷの支持部を変えることができるので、一旦ＣＶＤ炉を冷却し、炉内を室温にもどして、ワークの支持位置をずらすなどの必要がない。
【００２７】
図２には、本発明の参考例となるＣＶＤ装置の他の実施形態が示されている。なお、図１の実施形態と実質的に同一部分には同符合を付してその説明を省略することにする。また、図２では、図１における真空容器１１、断熱材１６、加熱ヒータ１７、容器１８等は省略して示している。
【００２８】
このＣＶＤ装置では、第１支軸２０が、第２支軸２１の外周を囲む筒状をなしており、支軸２０、２１が多重軸（この実施形態の場合２重軸）となっている。第１支軸２０には同じく筒状をなす連結軸２３が連接され、この連結軸２３の上端に第１支持具２４が取付けられている。また、第２支軸２１には連結軸２５が連接され、連結軸２５の上端に第２支持具２６が取付けられている。前記実施形態と同様に、第１支持具２４には支持ピン２７が突設され、第２支持具２６には支持ピン２８が突設されている。
【００２９】
第１支軸２０は、真空容器１１の底壁を貫通し、その接触部分に前述したようなシール材が介装されている。第２支軸２１は第１支軸２０の内部に入っているので、真空容器１１の底壁を貫通する孔は一つですみ、真空容器１１の底壁との間で気密性を保持するためのシール材は上記の１箇所だけですむ。ただし、第１支軸２０の内周と第２支軸２１の外周との間には、図示しないシール材が介装されている。
【００３０】
更に、第２支軸２１の基端には、昇降装置３０が取付けられている。この昇降装置３０としては、前述したような公知の各種駆動手段が採用できる。昇降装置３０は、第２支軸２１を軸方向（矢印Ａ方向）に移動させて第２支持具２６を昇降動作させる。
【００３１】
この実施形態では、第１支軸２０と同軸に配置された第２支軸２１を、昇降装置３０によって上方に移動させることにより、第２支軸２１に連結軸２５を介して取付けられた第２支持具２６が上昇する。その結果、第１支軸２０に連結軸２３を介して取付けられた第１支持具２４の支持ピン２７よりも、第２支持具２６の支持ピン２８の方が上方に突出し、ワークＷは、支持ピン２７に支持された状態から支持ピン２８に移し変えられて上昇し、支持ピン２７がワークＷの底面から離れるようになっている。
【００３２】
図３には、本発明によるＣＶＤ装置の一実施形態が示されている。なお、図１の実施形態と実質的に同一部分には同符合を付してその説明を省略することにする。また、図３では、図２と同様に、図１における真空容器１１、断熱材１６、加熱ヒータ１７、容器１８等は省略して示している。
【００３３】
この実施形態は、基本的には、図２の実施形態と同じ構造をなしている。すなわち、第１支軸２０が筒状をなし、この第１支軸２０の内側に第２支軸２１が同軸的に配置されている。ただし、この実施形態の場合、第２支軸２１の外周２１ａにはスプラインが形成され、第１支軸２０の内周２０ａには同スプラインが嵌合するスプライン溝が形成されている。
【００３４】
そして、第２支軸２１の下端には、第２支軸２１を図３中の矢印Ａ方向に昇降動作させると共に、第２支軸２１を図３中の矢印Ｂで示すように回転させる昇降回転装置３１が取付けられている。
【００３５】
その結果、第２支軸２１は、昇降回転装置３１により、図３中の矢印Ａで示すように、第１支軸２０に対して軸方向に移動可能とされると共に、図３中の矢印Ｂで示すように回転する。そして、第２支軸２１が回転すると、第２支軸２１に対してスプライン嵌合している第１支軸２０も回転し、第１支軸２０、第２支軸２１に連結軸２３、２５を介して取付けられた第１支持具２４、第２支持具２６も回転する。
【００３６】
したがって、ＣＶＤコーティング中に第１支持具２４及び第２支持具２６を回転させて、ワークＷを回転させることができ、それによってＣＶＤ膜厚の均一化を図ることができる。なお、第１支軸２０と第２支軸２１とは、軸方向に相対移動可能で、回転時には一体に回転する構造とされればよく、上記のようなスプライン嵌合の他、キーとキー溝からなる嵌合等であってもよい。
【００３７】
また、１つのＣＶＤ炉内に配置する各支軸及び支持具のセットは、必ずしも１組である必要はなく、ＣＶＤ炉の大きさや、ワークＷの大きさによっては、複数組のセットを配置して、複数個のワークを同時に処理することもできる。
【００３８】
【実施例】
参考例１
図１のＣＶＤ装置を用いて、Ｓｉを含浸したＳｉＣ質焼結体からなるワークＷのＣＶＤコーティングを行った。すなわち、第２支軸２１、連結軸２５、第２支持具２６を下降させた状態で、第１支持具２４の支持ピン２７上にワークＷを設置し、蓋体１４を閉めて真空容器１１内を密閉する。
【００３９】
この状態で、加熱ヒータ１７により昇温させ、所定の温度に達してから、一定時間ＣＶＤ−ＳｉＣコーティングを行った後、昇降装置２９により第２支軸２１、連結軸２５、第２支持具２６を上昇させ、第２支持具２６の支持ピン２８を、第１支持具２４の支持ピン２７上に突出させて、ワークＷを支持ピン２８で支持させる。その結果、ワークＷ下面の支持ピン２７に当接していた部分が、支持ピン２７から離れるので、その部分にもＣＶＤコーティングを施すことができる。
【００４０】
この状態で、同時間コーティングした後、昇降装置２９により第２支軸２１、連結軸２５、第２支持具２６を下降させ、第１支持具２４でワークＷを保持する元の状態にもどした。
【００４１】
こうした動作をＣＶＤ−ＳｉＣコーティング時に数回繰り返した後、ＣＶＤ炉を冷却させ、ほぼ室温になったところでワークＷを取出した。その結果、ワークＷの下面には、支持具２４、２６の支持ピン２７、２８と接触した箇所に、支持された痕跡はみられなかった。また、ワークＷを弗硝酸液に浸漬させて耐食性を確認したが、ワークＷの表面に変化は見られなかった。
【００４２】
比較例１
参考例１において、ＣＶＤ−ＳｉＣコーティング時に、昇降装置２９を作動せず、第１支持具２４の支持ピン２７でワークＷを保持した状態を継続した他は、実施例１と同条件でＣＶＤ炉を運転した。ＣＶＤ炉冷却後、ワークＷを取出したところ、下面には支持ピン２７と接触した箇所に痕跡が残っており、その部分にＣＶＤコーティングされていなかった。そして、ワークＷを弗硝酸液に浸漬させたところ、痕跡のあった箇所のＳｉが侵食されていた。
【００４３】
参考例２
図２のＣＶＤ装置を用いて、Ｓｉを含浸したＳｉＣ質焼結体からなるワークＷのＣＶＤコーティングを行った。すなわち、第２支軸２１、連結軸２５、第２支持具２６を下降させた状態で、第１支持具２４の支持ピン２７上にワークＷを設置し、蓋体を閉めて真空容器内を密閉する。
【００４４】
この状態で、ヒータにより昇温させ、所定の温度に達してから、一定時間ＣＶＤ−ＳｉＣコーティングを行った後、昇降装置３０により第２支軸２１、連結軸２５、第２支持具２６を上昇させ、第２支持具２６の支持ピン２８を、第１支持具２４の支持ピン２７上に突出させて、ワークＷを支持ピン２８で支持させる。その結果、ワークＷ下面の支持ピン２７に当接していた部分が、支持ピン２７から離れるので、その部分にもＣＶＤコーティングを施すことができる。
【００４５】
この状態で、同時間コーティングした後、昇降装置２９により第２支軸２１、連結軸２５、第２支持具２６を下降させ、第１支持具２４でワークＷを保持する元の状態にもどした。
【００４６】
こうした動作をＣＶＤ−ＳｉＣコーティング時に数回繰り返した後、ＣＶＤ炉を冷却させ、ほぼ室温になったところでワークＷを取出した。その結果、ワークＷの下面には、支持具２４、２６の支持ピン２７、２８と接触した箇所に、支持された痕跡はみられなかった。また、ワークＷを弗硝酸液に浸漬させて耐食性を確認したが、ワークＷの表面に変化は見られなかった。
【００４７】
実施例１
図３のＣＶＤ装置を用いて、Ｓｉを含浸したＳｉＣ質焼結体からなるワークＷのＣＶＤコーティングを行った。すなわち、第２支軸２１、連結軸２５、第２支持具２６を下降させた状態で、第１支持具２４の支持ピン２７上にワークＷを設置し、蓋体を閉めて真空容器内を密閉する。
【００４８】
この状態で、ヒータにより昇温させ、所定の温度に達してから、昇降回転装置３１により第２支軸２１を図中矢印Ｂで示すように回転させながら、一定時間ＣＶＤ−ＳｉＣコーティングを行った。なお、第２支軸２１を回転させると、それとスプライン嵌合する第１支軸２０も回転し、それらに連結軸２３、２５を介して取付けられた第１支持具２４、第２支持具２６も一体に回転し、ワークＷが回転する。
【００４９】
こうして一定時間ＣＶＤ−ＳｉＣコーティングを行った後、昇降回転装置３１により第２支軸２１、連結軸２５、第２支持具２６を上昇させ、第２支持具２６の支持ピン２８を、第１支持具２４の支持ピン２７上に突出させて、ワークＷを支持ピン２８で支持させる。その結果、ワークＷ下面の支持ピン２７に当接していた部分が、支持ピン２７から離れるので、その部分にもＣＶＤコーティングを施すことができる。
【００５０】
この状態で同様にワークＷを回転させながら同時間コーティングした後、昇降回転装置３１により第２支軸２１、連結軸２５、第２支持具２６を下降させ、第１支持具２４でワークＷを保持する元の状態にもどした。
【００５１】
こうした動作をＣＶＤ−ＳｉＣコーティング時に数回繰り返した後、昇降回転装置３１によるワークＷの回転を停止し、ＣＶＤ炉を冷却させ、ほぼ室温になったところでワークＷを取出した。
【００５２】
その結果、ワークＷの下面には、支持具２４、２６の支持ピン２７、２８と接触した箇所に、支持された痕跡はみられず、より均一にＣＶＤコーティングされていた。また、ワークＷを弗硝酸液に浸漬させて耐食性を確認したが、ワークＷの表面に変化は見られなかった。
【００５３】
【発明の効果】
本発明によれば、操作を途中で中断しなくてもワーク全面にＣＶＤコーティングすることが出来る。したがって、ワーク支持部を変えるため一旦炉を冷却し、炉内を室温にもどして支持位置をずらして再度、同様な工程を繰り返す必要がなく、生産量が約２倍に増え、コスト削減効果が大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の参考例となるＣＶＤ装置の一実施形態を示す断面図
【図２】  本発明の参考例となるＣＶＤ装置の他の実施形態を示す要部断面図
【図３】  本発明によるＣＶＤ装置の一実施形態を示す要部断面図
【図１】
0004110646.tif 000002
【図２】
0004110646.tif 000003
【図３】
0004110646.tif 000004